ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.03.2024
Просмотров: 52
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Нефть – структурированная дисперсная система
1.2 Реологические свойства НДС
1.4 Методы улучшения реологических низкотемпературных параметров высокопарафинистой нефти
1.5 Применение ДП для снижения давления перезапуска в магистральных нефтепроводах
5.1 Политика по окружающей среде
0С и значение вязкости (при 50С и 2с-1) с 14,5 до 5,42 Па*с.
3.2.4 Определение уравнения течения нефти по кривой текучести
Помимо этого, в измерительной системе реовискозиметра типа «цилиндр-цилиндр» нефть при оптимальной температуре с синтезированной присадкой подвергалась обработке при температурах 30, 25, 20, 15, 10, 5°С и с помощью программы Rheoplus были проанализированы данные по скорости сдвига и напряжения сдвига и показаны в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Определение уравнения течения нефти с применением реовискозиметра фирмы «Anton Paar» (Австрия) модели RheolabQC по программе Rheocalc
Результаты показывают, что для термообработанная нефть в диапазоне 30-25°С проявляет ньютоновские свойства; в диапазоне 25-15°С соответствует модели Оствальда-де Виля (псевдопластичная жидкость, n<1). Нефтяная система при добавлений наилучшей депрессорной присадки EVA-40 при оптимальной дозировке 300ppm проявляет неньютоновские (аномальные) свойства, т.к. в диапазоне 30-20°С модель соответствует Оствальду-де Вилю и в диапазоне 20-15° течения соответствует модели Балкли-Гершеля (нелинейная вязкопластичная жидкость, 0
Рисунок 3.3 – Кривая вязкости термообработанной нефти и добавлением депрессорной присадки при 15°С
Рисунок 3.4 – Кривая текучести термообработанной нефти и добавлением депрессорной присадки при 15°С.
Таким образом, кривые показывают эффективность ввода депрессорной присадки при 15°С, при одном скорости сдвига напряжение сдвига уменьшается с 8 Па до 5,5 Па, динамическая вязкость уменьшается с 0,152 Па*с до 0,112 Па*с.
3.2.5 Определение потерь напора на трение
Был проведен предварительный расчет скорости сдвига при реальных объемах перекачки с учетом длины трубопровода, суточных объемов перекачки, плотности и вязкости нефти при оптимальных температурах с депрессорными присадками и без. При расчете через электронную таблицу в Excel использовали следующие исходные данные в таблице 3.4.
Таблица 3.4 – Определение потерь напора на трение по программе «FlowCalc» при транспортировке нефти по нефтепроводу ПСП Ащысай – ГНПС Кумколь
Рассчитана скорость движения нефти, ʋ=0,59344м/с. Число Рейнольдса для термообработанной нефти при 80°С составила 603, а с добавлением 300 ppm дозировки депрессорной присадки EVA 40 оно увеличилось до 860. Следовательно, оба потока являются ламинарными, т. е. нефть движется тонкими слоями, почти не смешиваясь, но при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Также, проведена оценка возможной потери напора на трение в процессе транспортировки исследуемой нефти месторождения Ащысай с применением уравнения Дарси-Вейсбаха для установившегося потока нефти. Как показывают расчеты программы Flow Calculation, с добавлением депрессорной присадки уменьшился коэффициент гидравлического сопротивления, что оказало влияние на понижение потери напора на трение с разницей в 13,6 атм., что свидетельствует о соответственном уменьшении затрат мощности на перекачку.
4. Экологические проблемы нефтяной промышленности
Согласно общепринятым данным нефть является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды (как для флоры, так и для фауны). Основная опасность заключается в том, что нефтяные пары оказывают отравляющее действие на организм живых существ, а структура вещества крайне негативно отражается еще и на месте их обитания. В числе основных негативных последствий, которые может повлечь за собой аварийный разлив различного количества нефти следует выделить: негативное влияние на флору и фауну; причинение вреда от использования токсичных веществ, необходимых для ликвидации последствий аварии; повышенные риски загрязнения питьевой воды и воздушной среды; серьезные финансовые убытки населения (в особенности тех людей, чье пропитание напрямую связано с добычей рыбы); локальное разрушение культуры; повышение рисков погодных аномалий (образование ураганов разрушительной силы) [34].
4.1 Загрязнение окружающей среды при нефтедобыче
Гонка в добыче нефти нанесла непоправимый ущерб, поскольку истощение основных запасов нефти произошло за одни только 20-й век и начало 21-го. Экологические проблемы добычи нефти обсуждаются практически во всех мировых организациях. Одной из значительных проблем в экологии из-за добычи нефти являются катастрофы на воде. Разливы нефти приносят вред промыслу рыбы, из-за них массово гибнут млекопитающие моря, птицы, рептилии. Так как нефть хорошо взаимодействует со льдом, он поглощает нефть до 1⁄4 своей массы. Когда такой лед начинает таять происходит загрязнение воды. Загрязнение подземных водоемов происходит из-за аварий водопроводов сточных ввод, бурении скважин и из-за неисправностей глубинного оборудования скважин. Такие последствия могут быть непоправимы. Так же экологические катастрофы возникают из-за аварий на морских платформах. Добыча нефти на континентальном шлейфе очень опасна. Добывающие платформы могут тонуть. Нередки взрывы на них и, как следствие, пожар. Экологические проблемы при добыче нефти начинаются на месте разработок месторождения. изменение природных ландшафтов, нарушение растительного покрова, загрязнение оболочек земли — вот те немногие, но катастрофические последствия нерациональной разведки и добычи нефти. При ее добыче выделяется много токсичных отходов, которые вредят не только окружающей среде, но и здоровью человека. Использование гидроразрыва пласта приводит к еще большой экологической катастрофе. В процессе фрекинга в скважину закачивается огромное количество химикатов, эту операцию необходимо повторять несколько раз в год. Из-за этого вредные вещества настолько пропитывают породу, что загрязняют не только почву, но и грунтовые воды. Это приводит к мору животных, птиц и рыб. Оказывает негативное воздействие на здоровье проживающих вблизи людей. Процесс добычи нефти может привести к необратимым процессам. Экологические проблемы добычи нефти можно решить, для этого постоянно производятся разработки с внедрением природосберегающих технологий, осваивается безамбарное бурение.
4.2 Разливы нефти
Разлив нефти является выпуском жидкого нефтяного углеводорода в окружающую среду, особенно в морской экосистеме, из-за человеческую деятельность, и является одной из форм загрязнения. Этот термин обычно применяется к морским разливам нефти, когда нефть сбрасывается в океан или прибрежные воды, но разливы также могут происходить на суше. Разливы нефти могут быть связаны с выбросами сырой нефти с танкеров, морских платформ, буровых установок и скважин, а также с разливами очищенных нефтепродуктов (таких как бензин, дизельное топливо) и их побочные продукты, более тяжелое топливо, используемое большими судами, такое как бункерное топливо, или разлив любых нефтесодержащих отходов или отработанного масла.
Для устранения нефтяных загрязнений применяют следующие методы: Термический – этот метод заключается в выжигании слоя нефти при ее достаточной толщине. Механический – подразумевает сбор нефти от ручного вычерпывания до машинного оборудования. Физико-химический метод используется при малой толщине нефтяной пленки с применением сорбентов и диспергентов. Биологический – преимущество этого метода заключается в использовании природных микроорганизмов [35].
4.3 Выбросы в основных технологических процессах
К наиболее распространенным загрязняющим веществам атмосферного воздуха при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сжигании относятся углеводороды, сероводород, оксиды азота и серы, механические взвеси [36].
Сернистый газ, углеводороды, сероводород ‑ основные загрязняющие вещества при разработке нефтяных месторождений, содержащих сероводород. К выбросам их при добыче нефти и газа приводят следующие случаи: аварийное фонтанирование, опробование и испытание скважин, испарение из мерников и резервуаров, разрывы трубопроводов, очистка технологических емкостей. Кроме того, выделение загрязняющих веществ происходит на установках комплексной подготовки нефти (при обезвоживании, обессоливании, стабилизации, деэмульсации нефти), на очистных сооружениях (с открытых поверхностей песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков). Значительное количество углеводородов выделяется в атмосферу в результате негерметичности оборудования и арматуры.
Источниками оксидов углерода, азота и серы, сажи являются факельные системы, на которые подаются вредные газопарообразные вещества для сжигания из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств при невозможности их использования в качестве топлива в котельных установках.
Источниками газовыделения на объектах газовой промышленности являются скважины, газопроводы, аппараты, факелы, предохранительные клапаны, емкости, дымовые трубы и постоянно действующие свечи, аварийные выбросы. Утечки газов через неплотности в запорной арматуре являются наиболее опасными источниками вредных выбросов на установках комплексной подготовки газа. Абсолютная герметичность технологического оборудования при современном состоянии техники недостижима.
В составе загрязняющих веществ, характерных для объектов газовой промышленности, обычно выделяют сероводород, углеводороды и продукты сгорания. Кроме названных веществ содержатся также меркаптаны RSH, входящие в состав природного газа, пары метанола, используемого в качестве ингибитора, диэтиленгликоль (НОС2Н4)2О и аммиак, применяемые для сушки газа и нейтрализации сернистых соединений.
Производственные объекты транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов, природного газа вносят значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Основная часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из резервуаров и технологических аппаратов при сливоналивных операциях. Значительно загрязнение атмосферы и при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. В качестве загрязняющих веществ выступают сложные смеси большого количества индивидуальных углеводородов.
При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах различают два вида потерь: от так называемых «малых» и «больших дыханий». Эти выбросы дополняются потерями от «обратного выдоха» и от вентиляции газового пространства резервуаров.
Потери от «малых дыханий» возникают при неподвижном хранении жидких углеводородов. Обусловлены они суточным изменением температуры или барометрического давления.
В дневное время при нагреве резервуара и верхнего слоя нефтепродуктов количество паров и давление в герметичной емкости увеличиваются. Когда давление превышает расчетное, предохранительный клапан выпускает часть избыточных паров в атмосферу.
В ночное, более холодное время, наблюдается противоположный процесс: частичная концентрация паров понижает давление в газовом пространстве резервуара, образуя вакуум, и создает условия для поступления в емкость наружного воздуха.
3.2.4 Определение уравнения течения нефти по кривой текучести
Помимо этого, в измерительной системе реовискозиметра типа «цилиндр-цилиндр» нефть при оптимальной температуре с синтезированной присадкой подвергалась обработке при температурах 30, 25, 20, 15, 10, 5°С и с помощью программы Rheoplus были проанализированы данные по скорости сдвига и напряжения сдвига и показаны в таблице 3.3.
Таблица 3.3 – Определение уравнения течения нефти с применением реовискозиметра фирмы «Anton Paar» (Австрия) модели RheolabQC по программе Rheocalc
| Образец нефти | T°C | η | P | Уравнение течения | Уравнение |
| 80 С | 30 | 0,017017 | - | Ньютон | τ=η·γ |
| 80 С 300 ppm EVA 40 | 30 | 0,025145 | 0,82806 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С | 25 | 0,2765 | 0,77191 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С 300 ppm EVA 40 | 25 | 0,22585 | 0,93341 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С | 20 | 0,063449 | 0,91988 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С 300 ppm EVA 40 | 20 | 0,062378 | 0,84522 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С | 15 | 0,29674 | 0,7538 | Оствальд | τ=η·γp |
| 80 С 300 ppm EVA 40 | 15 | 0,20553 | 0,77627 | Оствальд | τ=η·γp |
Результаты показывают, что для термообработанная нефть в диапазоне 30-25°С проявляет ньютоновские свойства; в диапазоне 25-15°С соответствует модели Оствальда-де Виля (псевдопластичная жидкость, n<1). Нефтяная система при добавлений наилучшей депрессорной присадки EVA-40 при оптимальной дозировке 300ppm проявляет неньютоновские (аномальные) свойства, т.к. в диапазоне 30-20°С модель соответствует Оствальду-де Вилю и в диапазоне 20-15° течения соответствует модели Балкли-Гершеля (нелинейная вязкопластичная жидкость, 0
Рисунок 3.3 – Кривая вязкости термообработанной нефти и добавлением депрессорной присадки при 15°С
Рисунок 3.4 – Кривая текучести термообработанной нефти и добавлением депрессорной присадки при 15°С.
Таким образом, кривые показывают эффективность ввода депрессорной присадки при 15°С, при одном скорости сдвига напряжение сдвига уменьшается с 8 Па до 5,5 Па, динамическая вязкость уменьшается с 0,152 Па*с до 0,112 Па*с.
3.2.5 Определение потерь напора на трение
Был проведен предварительный расчет скорости сдвига при реальных объемах перекачки с учетом длины трубопровода, суточных объемов перекачки, плотности и вязкости нефти при оптимальных температурах с депрессорными присадками и без. При расчете через электронную таблицу в Excel использовали следующие исходные данные в таблице 3.4.
Таблица 3.4 – Определение потерь напора на трение по программе «FlowCalc» при транспортировке нефти по нефтепроводу ПСП Ащысай – ГНПС Кумколь
| Исходные данные | Величины для расчета в программе Flowcalc | Образцы нефти | |
| Предварительная ТО в 80℃ | ТО 800С с добавлением 300 ppm EVA 40 | ||
| V=7270 м3\сут | Вязкость, η (Па*с) | 0.114 | 0.08 |
| Скорость, υ (м/с) | 0.59344 | ||
| Коэффициент гидр. Сопротивления, λ | 0.1061 | 0.0744 | |
| D=0,138м | Число Re | 603 | 860 |
| Потеря напора на трение, ΔР (кПа) | 4603 | 3230 | |
| ρ=840кг\м3 | Скорость сдвига, 1/с | 34.4 | 34.4 |
| 20.1 | 26.2 | ||
| L=40,5км | Напряжение сдвига, τст (кПа) | 0.00429 | 0.00316 |
| Давление перезапуска, P (кПа) | 5036.08 | 3709.56 | |
Рассчитана скорость движения нефти, ʋ=0,59344м/с. Число Рейнольдса для термообработанной нефти при 80°С составила 603, а с добавлением 300 ppm дозировки депрессорной присадки EVA 40 оно увеличилось до 860. Следовательно, оба потока являются ламинарными, т. е. нефть движется тонкими слоями, почти не смешиваясь, но при этом наблюдается постепенное увеличение скорости потока по направлению от стенок трубы к ее центру. Также, проведена оценка возможной потери напора на трение в процессе транспортировки исследуемой нефти месторождения Ащысай с применением уравнения Дарси-Вейсбаха для установившегося потока нефти. Как показывают расчеты программы Flow Calculation, с добавлением депрессорной присадки уменьшился коэффициент гидравлического сопротивления, что оказало влияние на понижение потери напора на трение с разницей в 13,6 атм., что свидетельствует о соответственном уменьшении затрат мощности на перекачку.
4. Экологические проблемы нефтяной промышленности
Согласно общепринятым данным нефть является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды (как для флоры, так и для фауны). Основная опасность заключается в том, что нефтяные пары оказывают отравляющее действие на организм живых существ, а структура вещества крайне негативно отражается еще и на месте их обитания. В числе основных негативных последствий, которые может повлечь за собой аварийный разлив различного количества нефти следует выделить: негативное влияние на флору и фауну; причинение вреда от использования токсичных веществ, необходимых для ликвидации последствий аварии; повышенные риски загрязнения питьевой воды и воздушной среды; серьезные финансовые убытки населения (в особенности тех людей, чье пропитание напрямую связано с добычей рыбы); локальное разрушение культуры; повышение рисков погодных аномалий (образование ураганов разрушительной силы) [34].
4.1 Загрязнение окружающей среды при нефтедобыче
Гонка в добыче нефти нанесла непоправимый ущерб, поскольку истощение основных запасов нефти произошло за одни только 20-й век и начало 21-го. Экологические проблемы добычи нефти обсуждаются практически во всех мировых организациях. Одной из значительных проблем в экологии из-за добычи нефти являются катастрофы на воде. Разливы нефти приносят вред промыслу рыбы, из-за них массово гибнут млекопитающие моря, птицы, рептилии. Так как нефть хорошо взаимодействует со льдом, он поглощает нефть до 1⁄4 своей массы. Когда такой лед начинает таять происходит загрязнение воды. Загрязнение подземных водоемов происходит из-за аварий водопроводов сточных ввод, бурении скважин и из-за неисправностей глубинного оборудования скважин. Такие последствия могут быть непоправимы. Так же экологические катастрофы возникают из-за аварий на морских платформах. Добыча нефти на континентальном шлейфе очень опасна. Добывающие платформы могут тонуть. Нередки взрывы на них и, как следствие, пожар. Экологические проблемы при добыче нефти начинаются на месте разработок месторождения. изменение природных ландшафтов, нарушение растительного покрова, загрязнение оболочек земли — вот те немногие, но катастрофические последствия нерациональной разведки и добычи нефти. При ее добыче выделяется много токсичных отходов, которые вредят не только окружающей среде, но и здоровью человека. Использование гидроразрыва пласта приводит к еще большой экологической катастрофе. В процессе фрекинга в скважину закачивается огромное количество химикатов, эту операцию необходимо повторять несколько раз в год. Из-за этого вредные вещества настолько пропитывают породу, что загрязняют не только почву, но и грунтовые воды. Это приводит к мору животных, птиц и рыб. Оказывает негативное воздействие на здоровье проживающих вблизи людей. Процесс добычи нефти может привести к необратимым процессам. Экологические проблемы добычи нефти можно решить, для этого постоянно производятся разработки с внедрением природосберегающих технологий, осваивается безамбарное бурение.
4.2 Разливы нефти
Разлив нефти является выпуском жидкого нефтяного углеводорода в окружающую среду, особенно в морской экосистеме, из-за человеческую деятельность, и является одной из форм загрязнения. Этот термин обычно применяется к морским разливам нефти, когда нефть сбрасывается в океан или прибрежные воды, но разливы также могут происходить на суше. Разливы нефти могут быть связаны с выбросами сырой нефти с танкеров, морских платформ, буровых установок и скважин, а также с разливами очищенных нефтепродуктов (таких как бензин, дизельное топливо) и их побочные продукты, более тяжелое топливо, используемое большими судами, такое как бункерное топливо, или разлив любых нефтесодержащих отходов или отработанного масла.
Для устранения нефтяных загрязнений применяют следующие методы: Термический – этот метод заключается в выжигании слоя нефти при ее достаточной толщине. Механический – подразумевает сбор нефти от ручного вычерпывания до машинного оборудования. Физико-химический метод используется при малой толщине нефтяной пленки с применением сорбентов и диспергентов. Биологический – преимущество этого метода заключается в использовании природных микроорганизмов [35].
4.3 Выбросы в основных технологических процессах
К наиболее распространенным загрязняющим веществам атмосферного воздуха при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сжигании относятся углеводороды, сероводород, оксиды азота и серы, механические взвеси [36].
Сернистый газ, углеводороды, сероводород ‑ основные загрязняющие вещества при разработке нефтяных месторождений, содержащих сероводород. К выбросам их при добыче нефти и газа приводят следующие случаи: аварийное фонтанирование, опробование и испытание скважин, испарение из мерников и резервуаров, разрывы трубопроводов, очистка технологических емкостей. Кроме того, выделение загрязняющих веществ происходит на установках комплексной подготовки нефти (при обезвоживании, обессоливании, стабилизации, деэмульсации нефти), на очистных сооружениях (с открытых поверхностей песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков). Значительное количество углеводородов выделяется в атмосферу в результате негерметичности оборудования и арматуры.
Источниками оксидов углерода, азота и серы, сажи являются факельные системы, на которые подаются вредные газопарообразные вещества для сжигания из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств при невозможности их использования в качестве топлива в котельных установках.
Источниками газовыделения на объектах газовой промышленности являются скважины, газопроводы, аппараты, факелы, предохранительные клапаны, емкости, дымовые трубы и постоянно действующие свечи, аварийные выбросы. Утечки газов через неплотности в запорной арматуре являются наиболее опасными источниками вредных выбросов на установках комплексной подготовки газа. Абсолютная герметичность технологического оборудования при современном состоянии техники недостижима.
В составе загрязняющих веществ, характерных для объектов газовой промышленности, обычно выделяют сероводород, углеводороды и продукты сгорания. Кроме названных веществ содержатся также меркаптаны RSH, входящие в состав природного газа, пары метанола, используемого в качестве ингибитора, диэтиленгликоль (НОС2Н4)2О и аммиак, применяемые для сушки газа и нейтрализации сернистых соединений.
Производственные объекты транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов, природного газа вносят значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Основная часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из резервуаров и технологических аппаратов при сливоналивных операциях. Значительно загрязнение атмосферы и при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. В качестве загрязняющих веществ выступают сложные смеси большого количества индивидуальных углеводородов.
При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах различают два вида потерь: от так называемых «малых» и «больших дыханий». Эти выбросы дополняются потерями от «обратного выдоха» и от вентиляции газового пространства резервуаров.
Потери от «малых дыханий» возникают при неподвижном хранении жидких углеводородов. Обусловлены они суточным изменением температуры или барометрического давления.
В дневное время при нагреве резервуара и верхнего слоя нефтепродуктов количество паров и давление в герметичной емкости увеличиваются. Когда давление превышает расчетное, предохранительный клапан выпускает часть избыточных паров в атмосферу.
В ночное, более холодное время, наблюдается противоположный процесс: частичная концентрация паров понижает давление в газовом пространстве резервуара, образуя вакуум, и создает условия для поступления в емкость наружного воздуха.