Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы на шельфе
Юга Социалистической Республики Вьетнам интенсивно проводили
работы по поисковой разведке и освоению нефтяных
месторождений. Были открыты и введены в разработку ряд
месторождений: Белый Тигр, Дракон, Дай Хунг, Ранг Донг, Хонг
Нгок, РМ23. Нефти этих месторождений имеют общую
характеристику: высокую вязкость и высокую парафинистость.
Перекачка и транспорт таких нефтей свидетельствуют о том, что в
нефтепроводах, проложенных под водой, интенсивный теплообмен
между потоком перекачиваемой нефти и окружающей средой
приводит к резкому изменению термогидродинамического режима в
потоке вдоль трубопровода. Падение температуры нефти по ходу
движения обусловливает изменение ее реологических свойств и
сопровождается фазовыми переходами, как результат насыщения
потока тяжелыми углеводородами (ряд углеводородов, который
затрагивает процесс фазовых переходов, от С]6 и выше), а также
образованием пристенных нефтяных отложений на внутренней
поверхности трубопровода. Указанные факторы, при определенных
технологических условиях, оказываются причиной постепенного
самопроизвольного снижения пропускной способности
трубопровода, что, прежде всего, увеличивает энергозатраты на
перекачку, следовательно, повышает себестоимость
трубопроводного транспорта. Если при этом своевременно не будут приняты специальные меры, то это может привести к полной остановке перекачки с последующим застыванием (замораживанием) трубопровода, повторный пуск которого, как известно, всегда связан с большими технологическими сложностями. Кроме этого, движение газожидкостных смесей сопровождается пульсациями давления, вызывающими нарушение режима работы сепарационного оборудования, что особенно актуально для морских месторождений, поскольку трубопроводы между объектами обустройства имеют вертикальные участки с нисходящим и восходящим направлениями движения газожидкостной смеси. В связи с этим, актуальной задачей, требующей решения, является разработка технологий и рекомендаций позволяющих повысить надежность транспорта высокопарафинистых, высокозастывающих нефтей по подводным трубопроводам.
Цель работы. Разработка научных гидравлических основ технологических решений по совершенствованию и повьішениі надежности работы системы сбора, транспорта высоковязки высокопарафинистых нефтей в подводных трубопроводах н шельфе Юга Вьетнама.
В работе решены следующие основные задачи :
-
Проведено исследование реологических свойств нефтей пр различных температурных режимах.
-
Проведены лабораторные и промысловые исследовани гидравлических процессов движения высоко-парафинистых нефте по подводным трубопроводам в условиях нефтяных месторождени шельфа Юга СРВ.
-
Разработаны методы исследования динамических процессов системе сбора нефти и газа, их взаимосвязи в различны пространственно временных интервалах и на основани выполненных исследований определены основные взаимосвязг определяющие эффективность функционирования всей системі сбора и отдельных ее элементов, предложены оптимальные режимі эксплуатации всей системы сбора в целом.
-
Предложены численные критерии для количественной диагностирования состояния газожидкостного потока использованием прямых замеров пульсации давления.
-
По аналогии с теорией однофазного турбулентного потока, также полуэмпирической моделью пробкового потока дл ньютоновской жидкости и газа, разработана полуэмпирическа модель совместного движения газа и неньютоновской жидкости.
-
Обоснованы и разработаны рекомендации по применена наиболее перспективных технологий высокоэффсктивног транспорта нефтей месторождений на шельфе Юга СРВ.
Научная новизна:
-
Впервые выполнены комплексные исследования реологически свойств нефтей месторождений Белый Тигр и Дракон в различны состояниях (сепарированные, газонасыщенные, двухфазные).
-
Установлены закономерности изменения вязкостных свойст нефти в зависимости от ее газонасыщения при различны термобарических условиях.
3. Экспериментально доказано влияние переменного магнитного поля на физические свойства нефтей.
4. Разработана полуэмпирическая модель двухфазного пробкового
потока с неньютоновской жидкостью.
-
Экспериментально доказана возможность транспорта газожидкостной смеси при температуре ниже температуры застывания.
-
Разработана технология баромеханического воздействия с целью снижения гидравлических сопротивлений и давления пуска трубопровода.
-
Разработан новый подход к изучению тиксотропных свойств нефтей месторождений СП "Вьетсовпетро",
-
Разработаны методы контроля и регулирования процессов транспорта нефти и газа на основе применения фрактальной технологии и энтропии.
-
Построена математическая модель, описывающая термогидродинамический режим работы нефтепровода, по которым транспортируются парафинистые и высокозастывающие нефти. На основе этой модели предложены методы, которые позволяют повышать надежность и исключать условия наступления критического режима работы трубопровода.
-
Обоснована классификация методов повышения эффективности транспорта высоковязких нефтей и определены области их применения.
На защиту выносятся теоретическое обобщение, лабораторные, промысловые исследования и рекомендации по совершенствованию и повышению надежности транспорта. высоковязких и высокопарафинистых нефтей на месторождениях шельфа Юга Вьетнама.
Практическая ценность работы:
Научные результаты, полученные в работе нашли применения в практике проектирования и эксплуатации систем сбора нефти месторождений Белый Тигр и Дракон, расположенных на континентальном шельфе Юга Вьетнама.
По результатам исследований были получены реологические модели высокопарафинистых нефтей месторождений Белый Тигр и
Дракон, которые явились основанием для проведенш теплогидравлических рассчетов подводных трубопроводов.
Экспериментальными исследованиями доказана возможности совместного транспорта высокозастывающих нефтей пр* температуре ниже температуры застывания, которая явиласі основанием для разработки технологии транспорта газожидкостноі смеси с блок-кондуктора (БК) на центральную технологическук платформу (ЦТП) и с морской старционарной платформы (МСП) т ЦТП на месторождениях Белый Тигр и Дракон.
Для снижения пусковых давлений трубопроводов разработан; и внедрена технология баромеханического воздействия.
Применение фрактальной технологии и энтропии і исследовании динамического состояния газожидкостного потока і системе сбора нефти дало количественные критерии, позволяют» определить степень неоднородности газожидкостных смесей протекающих по трубопроводам.
Разработанные в диссертационной работе технологии і технические средства вошли в "Уточненную технологическую схем; разработки и обустройства месторождения Белый Тигр утвержденной 22.03.1999г. Премьер-министром СРВ, которая является основным документом по разработке и обустройств; данного месторождения.
На основании проведенных исследований разработаны 't технологических регламента и 3 руководящих документа.
Теоретические и практические результаты работь использованы при подготовке двух учебных пособий по курсак "Технология добычи и транспорта нефти" ВУЗов СРВ.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на:
Международной конференции нефти и газа, г.Ханой, Вьетнам 7-9 ноября, 1991г.
Первой научно-технической конференции по добыче нефти г.Вунгтау, Вьетнам, 14-16 мая, 1992г.
Научных конференциях Института геологии, г. Ханой Вьетнам, 1994, 1998г.г.
Семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа. г.Уфа, 26-27 марта, 1997г.
Международной конференции "9th International Conference on surface and colloid Science", Sofia, Bulgaria, 6-12 July, 1997.
Научном семинаре "Проблемы гидродинамики, надежности и прочности в современном трубопроводном транспорте". г.Уфа, 9-Ю сентября, 1997г.
Конгрессе нефтегазопромышленников России, г.Уфа, 21-24 апреля, 1998г.
Международной конференции "15th European Chemistry at interfaces conference (ECIC), Israel, 18-22 October, 1998.
Третьей Международной научно-практической конференции "Хазарнефтгазятаг-98", Баку, 10-13 ноября, 1998.
Семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, сбора, подготовки и переработки нефти и газ. г.Уфа, 30 ноября - 01 декабря, 1998 г.
Международной конференции "Multiphase flow, application into oil-gas industry, chemical and environmental technology", Hanoi institut of mechanics, April, 19-22, 1999.
Международной конференции "SPE ASIA PACIFIC oil and gas conference and exhibitions" Jakarta, 20-24 April, 1999.
Семинаре "2nd ISOPE European offshore Mechanics symposium", Moscow, 1999.
Научной конференции прикладной математики. Ханой, 23-25 декабря, 1999г.
Азербайджано-Вьетнамском Научном семинаре, г. Баку, 12-15 января, 2000г.
Публикация
По теме диссертации опубликовано 54 работ, в том числе 2 монографии, 3 руководящих документа и одно изобретение.
Методы решении поставленных задач
При решении поставленных задач использовались лабораторные, теоретические исследования, стендовые и промысловые испытания с последующей апробацией результатов на
объектах эксплуатации нефтяных месторождений Вьетнама, а также статистические методы анализа данных при исследовании теплогидравлических процессов движений однофазных и многофазных систем по подводным трубопроводам.
Обьем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов и приложений. Обший обьем работы содержит 294 стр, в том числе 40 таблиц, 70 рисунков. Список использованной литературы содержит 281 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность Академику Мирзаджанзаде А.Х. за внимание и идеи, которые легли в основу этой работы и коллективу кафедры РиЭНМ АГНА, оказавшему помощь в выполнении диссертационной работы.