Исследование процессов разрушения водонефтяных эмульсий с применением математической модели

Щетинина, Мария Евгеньевна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Цель работы: провести исследования влияния технологических параметров на процессы каплеобразования и отделения воды от нефти при промысловой подготовки.
В результате исследования были найдены различные методики расчета максимального диаметра капли воды и теоретические зависимости, описывающие влияние концентрации химического реагента на поверхностное натяжение.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 14
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………….. 15
1.1 Нефтяные эмульсии ………………………………………………………………………. 15
1.2 Методы разрушения водонефтяных эмульсий ……………………………….. 18
1.3 Стабилизаторы нефтяных эмульсий ………………………………………………. 20
1.4 Деэмульгаторы ……………………………………………………………………………… 22
1.5 Методы определения поверхностного натяжения ………………………….. 29
1.6 Методики расчета диаметра капли воды при разрушении
водонефтяных эмульсий……………………………………………………………………… 35
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………………………… 38
3 РАСЧЕТЫ И АНАЛИТИКА…………………………………………………………………..41
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 53
4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………….. 53
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 53
4.1.2 Диаграмма Исикавы……………………………………………………………………. 54
4.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………….. 56
4.1.4 Методы коммерциализации результатов научного исследования … 58
4.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………….. 59
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом …………….. 61
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………………… 61
4.3.2 Контрольные события проекта ……………………………………………………. 62
4.3.3 План проекта ……………………………………………………………………………… 63
4.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………….. 65
4.3.4.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………….. 65
4.3.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………… 66
4.3.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………….. 66
4.3.5 Дополнительная заработная плата научно-производственного
персонала …………………………………………………………………………………………… 68
4.3.6 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………… 68
4.3.7 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 69
4.3.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
…………………………………………………………………………………………………………… 69
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
…………………………………………………………………………………………………………… 70
4.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………….. 70
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………. 73
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 74
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………. 76
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 85
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 87
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследования ……………………………………………………………………………………… 75
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………….. 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 88
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ……………………………………………………………………….. 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………. 91
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………. 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………… 107

При добыче, в нефти присутствует много нежелательных
компонентов, например, хлористые соли, механические примеси, пластовая
вода, содержание которой может доходить до 99% и другие, от которых
необходимо избавиться, так как их присутствие отрицательно влияет на
оборудование, дальнейшие процессы, качество продуктов и т.д. Вода с
нефтью образует эмульсии разной стойкости, которые нужно разрушить.
Поэтому необходима промысловая подготовка нефти для разрушения
водонефтяных эмульсий или для последующего отделения воды от нефти.
Метод, который применяется в настоящее время и является одним из
самых эффективных для разрушения водонефтяных эмульсий – это метод с
применением химических регентов (деэмульгаторов).
Исследование химико-технологического процесса проводилось с
применением моделирующей системы, которое позволило выявить
наилучшие технологические параметры процесса, а также прогнозировать
дальнейшее проведение процесса. Поэтому применение математического
моделирования для поиска эффективных режимов проведения процессов –
актуально.
Результаты данной работы были апробированы на XIX
Международной научно-практических конференциях студентов и молодых
ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени профессора
Л.П.Кулева. Темой доклада являлось «Исследование процесса разрушения
водонефтяных эмульсий».
Научная новизна: поиск и применение методик расчета размеров
капель и учета влияния расхода деэмульгаторов в модели процесса
каплеобразования при разрушении водонефтяных эмульсий, модернизация
модели и программы расчета.

В настоящее время при исследовании химико-технологических
процессов достаточно широко используются математические модели.
На кафедре ХТТ и ХК разработана математическая модель процесса
каплеобразования, позволяющая учитывать влияние технологических
параметров на процесс каплеобразования при промысловой подготовке
нефти.
Анализ литературных источников показал, что универсальных
теоретических зависимостей, которые бы учитывали влияние концентрации
химического реагента на поверхностное натяжение, практически не
существует. Поэтому на основании литературных экспериментальных
данных в работе были получены теоретические зависимости поверхностного
натяжения от концентрации деэмульгатора, которые были включены в
математическую модель. Так же в литературе были найдены методики,
которые позволяют рассчитать максимальный диаметр формирующихся при
данных условиях подготовки нефти капель воды в нефтяной эмульсии,
которые также были включены в математическую модель процесса
каплеобразования.
С применением модернизированной модели и программы расчета были
выполнены исследования влияния технологических параметров на
показатели процесса каплеобразования.
Результаты исследования:
1) Анализ результатов исследований, представленных на рисунках 3.1-
3.6 показывает, что с увеличением температуры от 15 – 40 °С при расходе
эмульсии 250 т/ч максимальный диаметр капли увеличивается. Причем,
нефть с меньшей плотностью (825 кг/м3) имеет большее значение
максимального диаметра капли воды от 154,4 мкм до 173,2 мкм (методика 5).
А нефть с большей плотностью (843 кг/м3) имеет меньшее значение
максимального диаметра: от 36,3 мкм до 41,5 мкм.
2) Результаты исследований, представленных на рисунках 3.7 – 3.8
показывают, что при варьировании температуры от 15 до 40 °С вязкость
нефти снижается от 0,0866 Пуаз. до 0,0783 Пуаз., плотность нефти и
эмульсии уменьшается от 827,194 кг/м3 до 818,478 кг/м3 и от 866,704 кг/м3 до
856,126 кг/м3.
3) Показано, что при изменении расхода эмульсии (рис. 3.9 – 3.13) от
200 т/ч до 400 т/ч максимальный диаметр капель уменьшается от 119, 91 мкм
до 52,19 мкм (формула 5, методика 2). Наиболее эффективный для осаждения
размер капель для каждой методики наблюдается по формулам: 2, 4, 6
методики – 2, 3, 5; 3 методика – 1, 3, 5; 5 методика – 3, 4, 5.
4) Из зависимостей, представленных на рисунках 3.14-3.17 видно, что с
увеличением концентрации деэмульгатора 0,001…0,004 % масс. снижается
максимальный диаметр капель воды от 119,91 мкм до 52,19 мкм (формула 5,
методика 2).
5) С увеличением концентрации деэмульгатора (формула 5), например,
0,001…0,004 % масс. снижается поверхностное натяжение от 38,19 дин/см до
25,38 дин/см.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Золотухина К. В. Влияние технологических параметров на
эффективность процесса электрокоалесценции / К. В. Золотухина, М. Е.
Щетинина; науч. рук. О. Е. Мойзес // Проблемы геологии и освоения недр:
труды XXI Международного симпозиума имени академика М. А. Усова
студентов и молодых ученых, посвященного 130-летию со дня рождения
профессора М. И. Кучина, Томск, 3-7 апреля 2017 г.: в 2 т. – Томск : Изд-во
ТПУ, 2017. – Т. 2. – [С. 313-314].
2. Щетинина М. Е. Учёт влияния деэмульгатора при моделировании
процесса разрушения водонефтяных эмульсий / М. Е. Щетинина, К. В.
Золотухина; науч. рук. О. Е. Мойзес // Химия и химическая технология в XXI
веке: материалы XVIII Международной научно-практической конференции
студентов и молодых ученых имени профессора Л.П. Кулёва, 29 мая-1 июня
2017 г., г. Томск. – Томск: Изд-во ТПУ, 2017. – [С. 343-344].
3. Щетинина М. Е. Исследование процесса разрушения водонефтяных
эмульсий / М. Е. Щетинина; науч. рук. О. Е. Мойзес // Проблемы геологии и
освоения недр: труды XXII Международного симпозиума имени академика
М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 155-летию со дня
рождения академика В.А. Обручева, 135-летию со дня рождения академика
М.А. Усова, основателей Сибирской горно-геологической школы, и 110-
летию первого выпуска горных инженеров в Сибири, Томск, 2-7 апреля 2018
г.: в 2 т. – Томск: Изд-во ТПУ, 2018. – Т. 2. – [С. 427-428].

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету