Анализ показателей состава и свойств нефтей склонных к образованию асфальтосмолопарафиновых отложений

1. анализ показателей состава и свойств нефтей склонных к образованию асфальтосмолопарафиновых отложений

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТАВА
И СВОЙСТВ НЕФТЕЙ СКЛОННЫХ
К ОБРАЗОВАНИЮ
АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ
ОТЛОЖЕНИЙ
Инженерная
школа
природных
ресурсов
18.03.01 «Химическая технология подготовки и
переработки нефти и газа»
Выполнил: студент группы 2Д12
Осадчий Кирилл Витальевич
Научный руководитель: к.х.н. доцент ОХИ ИШПР
Бешагина Евгения Владимировна
Консультант: к.т.н. доцент ОХИ ИШПР
Кривцова Надежда Игоревна
10.06.2025

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ
С развитием нефтегазовой индустрии
происходит всё большее внедрение в
переработку тяжёлых и вязких нефтей с
большим
содержанием
САВ
и
парафинов.
Проблемы образования АСПО:
Снижение полезного сечения
трубопровода
Повышение гидравлического
сопротивления
Риск закупоривания
2

3.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
ЦЕЛЬ:
Выявление показателей состава и
свойств нефтей склонных к образованию
асфальтосмолопарафиновых отложений
и анализ полученных взаимосвязей.
ЗАДАЧИ:
• Анализ физических свойств исходных
образцов нефти;
• Анализ группового состава образцов
(смолы, асфальтены, парафины);
• Исследование исходных и
модифицированных проб на предмет
количества образующихся АСПО;
• Анализ молекулярной массы добавляемого
парафина
• Исследование молекулярной массы
полученных АСПО;
3

4. Процесс образования АСПо

ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ АСПО
Основной механизм формирования АСПО - молекулярная диффузия кристаллов парафинов из ламинарного
слоя потока нефти.
Понижение температуры окружающей среды создаётся температурный градиент между нефтью и
атмосферой. За этим следует изменений концентрации парафинов нефти в различных точках объёма. Это
создаёт направленное движение таких частиц к стенкам и последующее осаждение на них.
Как правило, АСПО содержат (в массовых процентах):
парафины — 12–86%,
смолы — 0,8–20%,
асфальтены — 0,3–45%,
масла — 6,3–50%,
неорганические примеси — до 37%.
Температура плавления таких отложений находится в
диапазоне от 25 до 150 °C .
Основные факторы, влияющие на
образование АСПО:
снижение температуры нефтяного
потока до температуры начала
кристаллизации парафина и ниже;
компонентный состав нефти;
гидродинамический режим течения
скважинной продукции;
шероховатость стенок труб и наличие
механических примесей.
4

5.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования были выбраны три образца
нефти с маркировками:
I – к.21 скв. 9679 , II – к.214 скв. 91819, III – к.7.1б скв. 9525.
Таблица – физико-химические свойства образца I
Температура Молекулярн
застывания,
ая масса
°C
нефти,
г/моль
+9,4
251,3
Вязко
сть,
сПз
0,3
Плотн
ость,
кг/м3
сера
асфальтены
842,5
0,057
1,12
Содержание, % мас.
масла
смолы
парафины
96,49
2,39
1,49
Σ(смолы,
асфальтены,
парафины)
5,01
Таблица 2.2 – физико-химические свойства образца II
Температура
застывания,
°C
+7,5
Молекулярн
ая масса
нефти,
г/моль
233,1
Вязко
сть,
сПз
0,3
Плотн
ость,
кг/м3
сера
асфальтены
839,0
0,062
1,49
Содержание, % мас.
масла
смолы
парафины
95,51
3,01
1,63
Σ(смолы,
асфальтены,
парафины)
6,13
Таблица 2.3 – физико-химические свойства образца III
Температура Молекулярн
застывания,
ая масса
°C
нефти,
г/моль
-4,4
254,3
Вязко Плотн
сть,
ость,
кг/м3
сПз
0,3
845,0
сера
асфальтены
0,155
2,43
Содержание, % мас.
масла
смолы
парафины
88,66
8,91
1,40
Σ(смолы,
асфальтены,
парафины)
12,74
5

6.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для определения концентрации
масел и смол в нефти
применяли метод колоночной
жидкостно-адсорбционной
хроматографии.
Определение
фракционного состава
нефти проводили на
аппарате Энглера
Определение динамической
вязкости исследуемых
образцов проводилось с
использованием ротационного
вискозиметра Реотест 2.1.
Рисунок 6 – Схема аппарата для
разгонки нефтепродуктов
6

7.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Определение количественного выхода АСПО проводилось с использованием аппарата
“холодный” стержень
Рисунок – Схема установки по определению количества
нефтяного осадка в нефти методом – холодного стержня: 1
– теплоноситель (H2О); 2 – нефть; 3 – стакан
металлический; 4 – стержень металлический; 5 – трубка
металлическая; 6 – пробка корковая; 7 – хладагент
(охлаждающая жидкость)
7

8.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
2,5
2,5
Образец III
Образец II
АСПО, %
2
2
Образец III
АСПО, %
1,5
Образец I
1
0,5
1,5
Образец I
1
0,5
0
842,5
839
Плотность, кг/м3
845
Рисунок 3.2 – Содержание АСПО в зависимости от
плотности образцов
2,5
0
9,4
7,5
Температура застывания, °C
-4,4
Рисунок 3.3 – Содержание АСПО в зависимости от
температуры застывания
2,5
Образец II
Образец II
2
Образец III
1,5
2
АСПО, %
АСПО, %
Образец II
Образец I
1
0,5
Образец III
1,5
Образец I
1
0,5
0
0
1,12
1,49
2,43
Асфальтены, %
Рисунок 3.5 – Содержание АСПО в зависимости от
содержания асфальтенов
3,51
4,49
С+А, %
11,34
Рисунок 3.4 – Содержание АСПО в зависимости от
суммарного содержания смол и асфальтенов
8

9.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
40
7
Образец I
30
Вязкость, сП
Образец II
5
АСПО, %
35
Образец I
6
Образец III
4
3
2
Образец II
25
Образец III
20
15
10
1
5
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Парафины, %
Рисунок 3.1 – Количество АСПО в зависимости от
содержания парафина
При схожем начальном содержании АСПО
у всех трёх образцов, при добавке 5,6 г
парафина (7 % от навески) заметен
неравномерный рост выпавшего АСПО –
увеличение в I образце в 2,57 раза, во II
– в 2,20 раз, в III – в 3,03 раз.
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
Температура, °C
Рисунок 3.6 – Зависимость вязкости от
температуры образца
Значительное смещение скачка вязкости
(на 5 °C относительно I и II образцов) III
образца в зону отрицательных температур
связано с его низкой температурой
застывания.
9

10.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
400
323,14
334,05
350
303,82
300
285,46
353,96
200
150
307,65
300
300
250
250
200
150
100
50
50
50
0
С асф.
2,8 г. ПУ
5,6 г. ПУ
Рисунок – Молекулярные массы
АСПО, полученных из I образца
0
Исх.
С асф.
2,8 г. ПУ
5,6 г. ПУ
Рисунок – Молекулярные массы
АСПО, полученных из II образца
Анализ полученных данных свидетельствует о
том, что добавка 0,13 г дополнительного
количества асфальтенов в пробу увеличивает
молекулярную массу АСПО в среднем на 20
г/моль.
280,26
150
100
Исх.
290,32
200
100
0
338,40
350
322,96
Mr, г/моль
Mr, г/моль
250
349,37
334,12
Mr, г/моль
350
400
400
Исх.
С асф.
2,8 г. ПУ
5,6 г. ПУ
Рисунок – Молекулярные массы
АСПО, полученных из III образца нефти
Также можно наблюдать устойчивую
динамику снижения молекулярной массы
между образцами с 2,8 г и с 5,6 г
добавленного парафина.
10

11.

ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ
Таблица – Критерии соц. эффективности
ДО
4500000
ПОСЛЕ
4000000
3500000
3000000
NPV, рублей
Длительный и
дорогостоящий анализ
Методика,
сократившая
временные и
денежные затраты
2500000
2000000
1500000
1000000
Ненормированный
расход растворителей
Подбор и контроль
оптимального расхода
500000
0
-500000
0
0,1
0,2
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Ставка дисконтирования
0,8
0,9
Рисунок – Зависимость NPV от ставки
дисконтирования
Экономические показатели:
• Чистая текущая стоимость NPV = 3 002 323 руб.;
• Срок окупаемости PPдск = 1,25 года;
• Внутренняя ставка доходности IRR = 92 %;
• Индекс доходности PI = 1,63.
1
11

12.

СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСВЕННОСТЬ
Таблица – ПДК веществ рабочей зоны
ПДК
ПДК
рабочей
рабочей
Класс
зоны с.с.,
зоны м.р.,
опасности
мг/м³
мг/м³
Бензол
15
5
2
Толуол
150
50
3
Наименование
Петролейный
эфир
900
300
4
Ацетон
800
200
4
Этанол
2000
1000
4
Параметры рабочих условий:
• Категория трудовых условий в аудитории отнесена к категории IIа;
• Аудитория по возможному классу пожара относится к классу В;
• Категория помещения по электробезопасности соответствует I классу
12

13.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Определены индивидуальные физико-химические свойства трёх образцов нефти;
Проанализирована зависимость выхода АСПО между индивидуальными физическими свойствами
образцов и групповым составом;
Выявлена
зависимость
между
температурой
застывания
образца
нефти
и
количеством
образующегося АСПО – чем ниже температура застывания нефти, тем больше выход АСПО;
Добавка к пробе 2,8 г. (3,5 %) дополнительного парафина привела к увеличению выхода АСПО на
5,6 – 43 %, добавка 5,6 г. – к увеличению на 102 – 203 %;
Выявлена тенденция снижения молекулярной массы АСПО при добавлении парафина меньшей
молекулярной массы – в среднем на 20 г/моль;
Добавка 0,13 г. асфальтенов к навеске 5 г. исходной нефти привела к увеличению молекулярной
массы АСПО на 11 – 31 г/моль.
13

14. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

14