Регистрация / Вход
Прислать материал

Физико-химические исследования свойств высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья и поверхностных явлений, происходящих в нефтяных дисперсных системах при разрушении устойчивых эмульсий в процессах обезвоживания и обессоливания продукции нефтяных скважин.

Номер контракта: 14.577.21.0176

Руководитель: Хамидуллин Ренат Фаритович

Должность: профессор кафедры общей химической технологии

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
нефть, эмульгаторы, эмульсия, парафины, смолы, асфальтены, агрегативная устойчивость, нефтяные дисперсные системы, подготовка и транспортировка нефти, стабилизация и переработка нефти, окисление, поверхностно-активные вещества, деэмульсация, акустические колебания, экстракция, реологические свойства, светлые фракции и нефтепродукты, общая сера, сульфоксиды и сульфоны, катализатор, органический растворитель

Цель проекта:
1. Повышение эффективности процессов сбора, подготовки и транспортировки высоковяхких и тяжелых нефтей на промыслах и увеличение отбора легких и среднедистиллятных фракций при первичной переработке углеводородного сырья. 2. Разработка научно-технических основ реагентно-волновых технологий для осуществления процессов обезвоживания и обессоливания высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья с получением товарной нефти по ГОСТ Р 51858-2002, дальнейшей транспортировки нефти с улучшенными вязкостно-температурными свойствами, увеличения выхода светлых нефтяных фракций при первичной атмосферной перегонке нефти, обеспечивающих замещение импорта, с выводом на рынок новых деэмульгаторов и акустических аппаратов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Практические и экспериментальные результаты исследований.
1.1. Оценка агрегативной устойчивости и расчет на основе экспериментальных данных кинетической устойчивости естественных промысловых и искусственно приготовленных водонефтяных эмульсий высоковязких нефтей. Разработка модели универсальной эмульсии нефтяной дисперсной системы и условий ее приготовления для проведения экспериментальных исследований процессов разрушения водонефтяной эмульсии термохимическим методом и акустическим воздействием.
1.2. Исследование физико-химических и эмульсионных свойств, определение реологических и эксплуатационных характеристик, фракционного, компонентного и структурно-группового составов высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья.
1.3. Установление зависимости влияния количественного содержания природных эмульгаторов, частиц механических примесей и пластовой воды на устойчивость водонефтяных эмульсий и вязкостные свойства транспортируемой нефти.
1.4. Разработка лабораторных методик:
– определения моющего действия ПАВ, входящих в состав композиционного деэмульгатора, на границе раздела фаз нефть-вода;
– оценки смачивающей способности ПАВ, входящих в состав композиционного деэмульгатора, на асфальто-смолистых веществах;
– дисперсионного анализа и определения количественного распределения частиц дисперсной фазы в нефтяной и водной фазах при деэмульсации нефти.
1.5. Разработка программы проведения исследований по разработке новых технологий подготовки высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья для последующего облегчения транспортировки товарной нефти.
2. Характеристики планируемых результатов.
2.1. Период стабильности водонефтяных эмульсий, способных сохранять устойчивость к разделению на нефть и воду в статических и других принятых условиях в течение трех суток, должен быть неизменным при проведении деэмульсации нефти.
2.2. Модель водонефтяной эмульсии должна иметь количественные составы дисперсной фазы (эмульгаторы, примеси, воду и соли) максимально приближенными к содержанию ее в нефтяной дисперсной системе, образуемой в естественных (природных) условиях при добыче и разработке продукции нефтяных скважин.
2.3. Оценка качественных и количественных показателей физико-химических и реологических свойств высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья должна лежать в основе разработки способов и методов воздействия на нефтяную дисперсную систему в процессе деэмульсации.
2.4. Взаимосвязь между устойчивостью водонефтяных эмульсий и количественным содержанием дисперсной фазы - критерий эффективности процесса деэмульсации нефти.
2.5. Поверхностно-активные вещества, применяемые в качестве компонентов многофункциональных композиционных деэмульгирующих составов, должны обладать смачивающей способностью и моющим действием, являться депрессантами.
2.6. Разработанные методики определения смачивающей способности, моющего действия, количественного распределения дисперсной фазы (вода, мехпримеси и эмульгаторы) в дисперсионной среде (нефть) должны позволять проводить сравнительную и комплексную оценку поверхностно-активных свойств реагентов для деэмульсации высоковязких и тяжелых нефтей.
2.7. Программа проведения исследований включает разработку деэмульгатора, обладающего многофункциональным действием.



Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта.
1.1. Разработанные методики определения смачивающей способности, моющего действия, количественного распределения дисперсной фазы (вода, мехпримеси и др. эмульгаторы) в дисперсионной среде (нефть) используются при разработке компонентов многофункциональных композиционных деэмульгирующих составов, проводении сравнительной оценки поверхностно-активных свойств реагентов и выявлении наиболее эффективных из них для деэмульсации высоковязких и тяжелых нефтей, способных формировать устойчивые водонефтяные эмульсии.
1.2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность выбора компонентов многофункциональных композиционных деэмульгирующих составов для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий.
2. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений.
2.1. Разработанные методики определения смачивающей способности, моющего действия, количественного распределения дисперсной фазы (вода, мехпримеси и др. эмульгаторы) в дисперсионной среде (нефть) имеют научную новизну и ранее не применялись при разработке композиционных деэмульгаторов, в состав которых входят реагенты со специфическими функциональными свойствами, проявляющиеся на границе раздела фаз нефть-вода.
2.2. Методики оценки смачивающей способности и моющего действия являются объектами лицензионного договора, не являющиеся общеизвестными при разработке многофункциональных композиционных деэмульгирующих составов для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий, и не являющиеся практически применяемые в процессах деэмульсации нефти.
2.3. Разработанный состав многофункционального композиционного деэмульгатора и способ разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий с его применением являются результатом интеллектуальной деятельности (РИД) и заявляемые объекты соответствуют всем условиям патентоспособности, которые могут охраняться в качестве запатентованного изобретения, полезной модели или промышленного образца.
3. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.
3.1. Существующие методы и способы определения поверхностной активности деэмульгаторов не до конца раскрывают физико-химическую суть поверхностных явлений на адсорбционных слоях между дисперсной фазой и дисперсионной средой в нефтяных дисперсных системах и не отражают реальную картину процессов, происходящих на границе раздела нефть-вода в водонефтяных эмульсиях.
3.2. Разработанные в выполняемом проекте методики определения смачивающей способности и моющего действия в полной мере описывают механизм действия поверхностно-активных веществ в эмульсионных нефтяных дисперсных системах, стабилизированных природными эмульгаторами и частицами механических примесей.
4. Пути и способы достижения заявленных результатов.
4.1. Эффективность поверхностно-активных веществ и других компонентов многофункционального композиционного деэмульгатора подтверждается проявлением синергетических эффектов при совместном их действии в процессе деэмульсации высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья, оценкой качественного и количественного остаточного содержания воды, солей и механических примесей в обезвоженной и обессоленной нефти по ГОСТ Р 51858-2002.
4.2. Эффективность действия компонентов многофункционального композиционного деэмульгатора в процессе разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий определяется скоростью диффузии и транспортной функций молекул поверхностно-активных веществ в зависимости от их масло- или водорастворимости и интенсивности перемешивания нефтяной дисперсной системы различными методами, например акустическим воздействием.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Описание областей применения планируемых результатов.
1.1. Новый многофункциональный композиционный деэмульгатор позволяет в рамках импортозамещения расширить ассортимент производства отечественных поверхностно-активных веществ в области органического и нефтехимического синтеза реагентов для нефтепромысловой химии и нефтепромысловой подготовки нефти.
1.2. Новый многофункциональный композиционный деэмульгатор предназначен для повышения эффективности деэмульсации в процессах обезвоживания и обессоливания при подготовке высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на промыслах.
2. Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования.
2.1. Разработанные методики определения смачивающей способности, моющего действия, количественного распределения дисперсной фазы в дисперсионной среде эмульсионных систем могут стать объектами ноу-хау и внедрены в научно-исследовательский сектор и лабораторный практикум при изучении комплекса поверхностно-активных свойств деэмульгаторов для обезвоживания и обессоливания высоковязких и тяжелых нефтей, содержащих повышенное количество природных эмульгаторов, механических примесей и кристаллических хлористых солей.
2.2. На состав многофункционального композиционного деэмульгатора разрабатываются технические условия, лабораторный и технологический регламент на получение опытного лабораторного образца и опытной серии промышленного производства в заводских условиях.
2.3. Эффективность многофункционального композиционного деэмульгатора должна быть установлена путем проведения испытаний на испытательном стенде и опытно-промысловых испытаний на нефтедобывающем объекте.
3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.
3.1. Планируемые результаты должны интенсифицировать процессы обезвоживания и обессоливания высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на промыслах, обеспечивать повышение эффективности деэмульсации нефти и получение товарной нефти по ГОСТ Р 51858-2002.
3.2. Многофункциональный композиционный деэмульгатор должен включать компоненты отечественного производства нефтехимического и органического синтеза; получение опытного образца должно осуществляться в рамках импортозамещения; эффективность деэмульгатора должна подтверждаться опытно-промышленными испытаниями в реальном секторе экономики.
3.3. Разработка научно-технических и технологических решений по применению многофункционального композиционного деэмульгирующего состава должна базироваться на снижении себестоимости производства и уменьшении удельного расхода деэмульгатора при реализации новой технологии подготовки высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья на промыслах.
4. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры.
4.1. Планируемые результаты должны публиковаться в виде заметок, научных статей и научно-популярных очерков или аннотационных обзоров в студенческих и заводских газетах, докладываться в виде презентаций на конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов различного уровня, представляться в виде постерных (стендовых) докладов на отраслевых выставках достижений науки, техники и технологии, участвовать в рекламной деятельности и издаваться в виде рекламных листков ОАО "ВНИИОЭНГ".
4.2. Руководителем и испонителями проекта должны организовываться и проводиться научные конференции, сессии, школы, семинары, совещания с участием молодых ученых, аспирантов и студентов с докладами результатов научно-практических исследований в данном проекте в рамках научного направления и выполняемой целевой программы.
4.3. Обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры при реализации проекта за счет привлечения внебюджетных средств индустриального партнера.

Текущие результаты проекта:
1. Разработана методики определения моющего действия и оценки смачивающей способности деэмульгаторов.
3. Разработана методика дисперсионного анализа эмульсионных систем нефти.
4. Разработан лабораторный технологический регламент на изготовление экспериментальных образцов деэмульгатора.
5. Получены экспериментальные образцы композиционных деэмульгирующих составов.
6. Разработана программа и методики лабораторных исследований комплексной оценки эффективности экспериментальных образцов композиционных деэмульгирующих составов.
7. Получены результаты оценки агрегативной устойчивости и расчет на основе экспериментальных данных кинетической устойчивости естественных промысловых и искусственно приготовленных водонефтяных эмульсий высоковязких нефтей.
8. Разработана модель универсальной эмульсии нефтяной дисперсной системы и условий ее приготовления для проведения экспериментальных исследований процессов разрушения водонефтяной эмульсии термохимическим методом и акустическим воздействием.
9. Исследованы физико-химические и эмульсионные свойства, реологические и эксплуатационные характеристике, фракционный, компонентный и структурно-групповой составы высоковязкого и тяжелого нефтяного сырья.
10. Установлены зависимости влияния количественного содержания природных эмульгаторов, частиц механических примесей и пластовой воды на устойчивость водонефтяных эмульсий и вязкостные свойства транспортируемой нефти.