Автореферат (1172996)
Текст из файла
15На правах рукописиБРИКОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕРИЕВИЧИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ ИРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИХ УДАЛЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИГЛИКОЛЕВЫХ СИСТЕМ В НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕСпециальность - 02.00.11 – Коллоидная химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20202Работа выполнена на кафедре технологии химических веществ длянефтяной и газовой промышленности федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М.
Губкина» (РГУ нефти и газа (НИУ) имениИ.М. Губкина).Научный руководитель:Официальные оппоненты:Ведущая организация:Магадова Любовь Абдулаевнадоктор технических наук, профессор РГУнефти и газа (НИУ) имени И.М. ГубкинаЗанозина Ирина Интерновнадоктор технических наук, начальник отделаоценки качества нефти и нефтепродуктов,Публичное акционерное общество «Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке (ПАО «СвНИИНП»), г.
НовокуйбышевскЕлистратов Александр Вячеславовичкандидат технических наук, начальник Лаборатории промысловой подготовки газа Центрадобычи газа, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», г.МоскваООО «Уфимский Научно - ТехническийЦентр», г. УфаЗащита диссертации состоится «02» апреля 2020 г. в 1600 в ауд. 541 на заседании диссертационного совета Д 212.200.04 при РГУ нефти и газа (НИУ)имени И.М. Губкина по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 65, корп.1.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотекеРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.
Губкина и на сайте университетаhttps://www.gubkin.ru/diss2/list.php?COUNCIL_ID=34807Автореферат разослан «07» февраля 2020 г.Учёный секретарьдиссертационного совета Д 212.200.04,доктор химических наукЕ.С. Бобкова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность и степень разработанности темы исследования. Современные технологии добычи, подготовки и транспортировки нефти и газа в значительной степени основываются на применении моно-, ди- и триэтиленгликолей (МЭГ, ДЭГ, ТЭГ), что связано с рядом их ценных свойств. Основныминаправлениями применения гликолей при добыче нефти и газа являются: осушка газа, ингибирование образования гидратов, в системах обогрева и охлаждения в качестве теплоносителя. Зачастую системы и установки, в которых используются гликоли и водногликолевые растворы, являются ключевыми звеньями в процессах добычи, подготовки и транспортировки нефти и газа.
Поэтомуобеспечение их бесперебойной работы, высокой производительности и снижения межремонтных интервалов является важной задачей.Эксплуатация гликолевых систем сопровождается рядом осложнений,например, образованием солеотложений в испарителях систем регенерации,ухудшением качества гликолей, связанных с их температурной деградацией ит.д. Часто при эксплуатации гликолевых систем отмечается снижение их производительности до 30 %, а также увеличение расходов на техническое обслуживание и ремонт. Образование гелей в гликолевых системах нефте- и газодобычи является серьезной технологической проблемой.
Эта проблема особенноостро стоит при добыче газа на шельфе и отмечалась на береговом технологическом комплексе проекта «Сахалин-2» (о. Сахалин, РФ), блоке морских платформ NAM L9 (Северное море, Нидерланды), газовом терминале Бактон (побережье Северного моря, Англия) и блоке морских платформ Менза (Мексиканский залив, США).В этой связи изучение состава и условий образования, наряду с предупреждением образования отложений и гелей в гликолевых системах нефте- игазодобывающих предприятий, является актуальной задачей.Согласно анализу литературных данных, в настоящее время работ, посвященных исследованию состава, механизма и условий образования органиче-4ских отложений и гелей в гликолевых системах, чрезвычайно мало. Важностьтаких исследований не вызывает сомнений, поскольку определение состава,механизма и условий образования органических отложений и гелей в гликолевых системах позволит разработать рекомендации для предотвращения образования органических отложений и гелей и, соответственно, предупредить целыйряд негативных последствий с этим связанных.Цель и основные задачи работы.
Определение причин, приводящих кухудшению эксплуатационных характеристик гликолевых систем объектов добычи и подготовки нефти и газа. Разработка технологии по предотвращениюухудшения эксплуатационных характеристик данных систем. Для достиженияпоставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:1. Исследование химического состава отложений из систем теплоносителя ирегенерации гликолей.2. Определение условий, приводящих к образованию отложений в водных иводногликолевых растворах.3. Определение условий, приводящих к образованию гелей в системах регенерации гликолей.4. Изучение реологических свойств гелей, образуемых из водных и водногликолевых растворов.5.
Разработка показателей качества гликолей и их водных растворов дляборьбы с образованием отложений и гелей в системе теплоносителя и регенерации гликолей.6. Подбор эффективного растворителя для удаления отложений из системыгликолевого теплоносителя.Научная новизна.1. Показано, что образование полиэтиленгликолей (ПЭГ) в рабочих жидкостяхсистем теплоносителя и регенерации гликоля приводит к образованию отложений и гелей.52. Показано, что при взаимодействии с ионами кальция и железа (II) и (III) изводных, водногликолевых и гликолевых растворов ПЭГ образуются гели,представляющие собой дилатантные жидкости.Теоретическая и практическая значимость.1.
Предложен количественный показатель содержания ПЭГ в водногликолевых растворах для систем осушки и регенерации гликоля, а также теплоносителя, контроль которого приводит к улучшению эксплуатационных характеристик и замедлению образования органических отложений вданных системах. Разработаны стандарты предприятия «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд.» по контролю качества гликолей.2. Разработана технология промывки систем водногликолевого теплоносителя, эффективно удаляющая отложения на нефтедобывающей платформе Пильтун-Астохская Б проекта «Сахалин-2».Методология и методы исследования. Поставленные в работе задачирешались путем анализа научно-технической литературы и патентного поиска,лабораторных реологических исследований, включающих применение совокупности взаимодополняющих физико-химических методов анализа: газовойхроматографии (ГХ), газовой хроматомасс-спектрометрии (ГХ/МС), пиролитической хроматомасс-спектрометрии (Пи-ГХ/МС), высокоэффективной жидкостнойхроматографии(ВЭЖХ),атомно-абсорбционнойспектроскопии(ААС).Положения, выносимые на защиту:1.
Общий характер образования ПЭГ в гликолевых системах нефте- и газодобывающих предприятий на примере предприятия «Сахалин ЭнерджиИнвестмент Компани Лтд.»2. Закономерности образования гелей при взаимодействии водногликолевыхи гликолевых растворов ПЭГ с ионами кальция и железа (II) и (III) вусловиях реальных промысловых систем регенерации гликолей. Полученные гели являются дилатантными жидкостями.63.
Критерии качества водногликолевых растворов для систем теплоносителяи регенерации гликолей и условия эксплуатации данных систем, при которых замедляется образование органических отложений и гелей.Степень достоверности результатов проведенных исследованийОсновные научные положения, изложенные в работе, достаточно полно иубедительно подтверждены результатами экспериментальных исследований сиспользованием современного научно-исследовательского оборудования и воспроизводимостью полученных данных.Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII Международном промышленно-экономическом форуме «Стратегия объединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на современном этапе» (г. Москва, 2014 г.); Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии» с международным участием, посвященная памяти проф.
М.С. Вигдергауза (Самара, 2015 г.); VII Научно-практической конференции молодыхспециалистов компании «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани, Лтд.» (Южно-Сахалинск, 2015 г.), Юбилейной 70-ой международной молодежной научнойконференции «Нефть и газ – 2016» (Москва, 2016), ХХ Менделеевском съездепо общей и прикладной химии (Екатеринбург, 2016).Публикации. По теме диссертации опубликована 1 монография и 12 работ, из них 6 в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованныхВАК Министерства науки и высшего образования РФ.Структура и объем работыРабота состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературыиз 122 наименований.
Материал диссертации изложен на 164 страницах, содержит 61 рисунок и 21 таблицу.7ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,сформулированы цель и основные задачи исследований для ее достижения,научная новизна, практическая значимость работы, определена методологияработы.В первой главе проведены анализ и обобщение состояния работ по исследованию механизмов деградации гликолей и образования органических отложений в гликолевых системах, факторов, влияющих на процессы деградациигликолей, а также методов предотвращения их деградации.Изучение проблем ухудшения производительности гликолевых систем,связанных с деградацией гликоля, берет начало в 70-х годах XX века.
Проблемы деградации гликолей на установках регенерации гликолей изучались Редусом, Пеарлсом и др.С совершенствованием технологии осушки газа и регенерации гликолейвозрастал интерес к проблеме сохранения качества и увеличения срока службыгликоля. Исследования в этой области проводились Елистратовым А.В., Гордиенок Н.И., Барковым И.И., Кэслером, Форстером, К. ван Сон. Большое влияниена изучение механизма образования органических отложений в гликолевых системах оказали работы Маркина А.Н., Суховерхова С.В., Задорожного П.А. Основными областями применения гликолей в нефтяной и газовой промышленности являются осушка природного газа, предотвращение гидратообразования ииспользование в системах обогрева и охлаждения в качестветеплоносителей.
Принципиальная схема осушки газа и последующей регенерации гликоляприведена на рисунке 1.Рисунок 1 - Принципиальная схема осушки природного газа и регенерации гликоля8На схеме (рисунок 1) раствор МЭГ подогревают в отпарной колонне водяным паром и подают в сепаратор для отделения углеводородов, которые, внебольших количествах, поглощает из газа раствор МЭГ.
Затем раствор МЭГфильтруют для удаления механических примесей и через отпарную колоннунаправляют в испаритель, где выпаривают поглощенную гликолем воду допервоначальной концентрации гликоля. В испарителе предварительно подогретый раствор МЭГ нагревают до температуры выше температуры кипения воды,но ниже температуры кипения гликоля.
Регенерированный раствор МЭГ охлаждают и вновь подают в абсорбер.Вторым направлением применения гликолей является предотвращениеобразования газовых гидратов. Принцип действия гликолей в качестве ингибиторов гидратообразования заключается в изменении энергии взаимодействиямежду молекулами воды. Вследствие этого снижается давление паров воды надеё поверхностью, что приводит к уменьшению равновесной температуры гидратообразования.Еще одно направление использования гликолей - в качестве теплоносителя. Например, ТЭГ используют в качестве теплоносителя для подогрева газа сцелью предотвращения образования гидратов в системах газораспределенияили для подогрева нефти с целью уменьшения ее вязкости в процессе подготовки.Гликоли представляют собой химические соединения, имеющие в своейструктуре две гидроксильные группы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
