Ауыр мұнайды термиялық қалпына келтірудегі тұтқырлықты бақылау
Ауыр мұнай өндіру негізгі қиындыққа тап болады - тұтқырлық. Ауыр мұнайдың қалың, шайыр тәрізді консистенциясы оның коллекторлар арқылы қозғалысын шектейді, ұңғымаларға ағынды кедергі келтіреді және құбырлардың бітелу қаупін арттырады. Жоғары тұтқырлық мұнайдың күрделі молекулалық құрылымынан туындайды, асфальтендер мен шайырлар сияқты компоненттер маңызды рөл атқарады. Тіпті төмен концентрациядағы қосылыстар да наноөлшемді агрегация арқылы тұтқырлықты күрт арттыра алады, бұл бұл қасиетті болжау мен бақылауды операциялық тиімділік пен мұнай өндіру стратегиялары үшін маңызды етеді.
Термиялық мұнайды қалпына келтіру әдістері, соның ішінде бумен гравитациялық дренаж (SAGD), циклдік буды ынталандыру (CSS) және бумен толтыру ауыр мұнай кен орындарында маңызды рөл атқарады. Бұл процестер қабат температурасын көтеру, мұнай тұтқырлығын төмендету және ағынды ынталандыру үшін буды айдайды. Тұтқырлықты тиімді төмендету мұнайды қалпына келтіру тиімділігімен тікелей байланысты: бу мұнайды қыздырған кезде, тұтқырлықтың төмендеуі оның өндіріс ұңғымаларына қарай еркін қозғалуына мүмкіндік береді, өнімділікті жақсартады, сонымен бірге энергия мен суды пайдалануды азайтады. Зерттеулер буды еріткіштер немесе беттік белсенді заттар сияқты химиялық агенттермен біріктіру бұл әсерді күшейтетінін, қажетті бу мөлшерін азайтатынын және бу тұтынуды одан әрі оңтайландыратынын көрсетеді.
Тұтқырлықты бақылау тек мұнай өндіру қарқынына ғана емес, сонымен қатар экономикалық және экологиялық мақсаттарға да әсер етеді. Ауыр мұнайға бу айдауды оңтайландыру (жақсы реттелген температура, қысым және айдау жылдамдығы арқылы) пайдалану шығындарын және парниктік газдар шығарындыларын азайтады. Еріткіштерді бірлесіп айдау немесе эмульгаторлармен ұңғыма сағасын эмульсиялау сияқты озық әдістер бу тұтынуды оңтайландыру және қалпына келтіру өнімділігін арттыру үшін жасалған мұнайды қалпына келтірудің жақсартылған әдістерін білдіреді.
Мұнай жұмылдырылғаннан кейін, жер бетіне және құбырлар арқылы тасымалдау кезінде тұрақты сұйықтықты сақтау өте маңызды болып табылады. Мұнда тұтқыр ауыр мұнайды судағы мұнай эмульсияларына айналдыру үшін эмульгаторларды пайдаланатын мұнай эмульсиялау процесі іске қосылады. Бұл құбырдың бітелу қаупін азайтады және тұрақты өндіріс үшін қажетті тегіс, үздіксіз ағынды қолдайды. Дегенмен, эмульсияланған мұнай ағынында оңтайлы тұрақтылыққа қол жеткізу теңдестіру әрекеті болып табылады. Көбінесе эмульгатордың жеке дозасы немесе табиғи беттік белсенді заттар (мысалы, асфальтендер, май қышқылдары) арқылы басқарылатын жоғары эмульсия тұрақтылығы тұтқырлықты айтарлықтай төмендетеді - бақыланатын зерттеулерде 88%-ға дейін - ағынның кепілдігін 48 сағатқа дейін сақтай отырып.
Бірақ тасымалдауды жақсартатын сол тұрақтандыру механизмдері дұрыс басқарылмаса, төменгі ағыстағы бөлу процестерін қиындатуы мүмкін. Сондықтан, мұнай өндіруді жақсарту аясында тұтқырлықты бақылау тек ауыр мұнай ағынын жасаумен ғана шектелмейді, сонымен қатар қоспаны мақсатты сұйықтық терезесінде ұстау, тұрақты тасымалдауды қамтамасыз ету, құбырлардың ластануын болдырмау және сайып келгенде, ең жоғары тиімділікке жету үшін өндіріс жүйесін жетілдірумен байланысты. Эмульсиялау мен деэмульсиялаудың өзара әрекеттесуі, жақсы бақыланатын тұтқырлықпен бірге, қазіргі заманғы ауыр мұнайды бумен айдау артықшылықтары мен пайдалану сенімділігінің негізін құрайды.
Ауыр мұнайды термиялық қалпына келтіру кезінде бу айдау
*
Ауыр мұнайдың термиялық қалпына келуі және оның шектеулері
Термиялық мұнайды қалпына келтірудің анықтамасы және негіздері
Термиялық мұнайды қалпына келтіру - мұнайдың тұтқырлығын төмендету үшін коллекторларға жылу енгізу арқылы ауыр мұнай өндіруге арналған жақсартылған мұнайды қалпына келтіру (МҚБ) әдісі. Негізгі механизмдер ауыр мұнайға бу айдауды қамтиды, мұнда жылу энергиясы күрделі, жоғары молекулалық салмақтағы көмірсутектерді ыдыратады, бұл олардың еркін ағып кетуіне мүмкіндік береді. Жалпы термиялық МҚБ әдістеріне бумен су басу, циклдік буды ынталандыру (ЦС) және бумен гравитациялық дренаж (ГДД) жатады. Әрбір процесс мұнайдың ағынға ішкі кедергісін нысанаға алады және ұсталған көмірсутектерді жұмылдыру үшін жылуды пайдаланады. Тұтқырлықты төмендету - негізгі қағида - жылу молекулалық байланыстарды бұзады, кедергіні төмендетеді және мұнайдың қозғалғыштығын арттырады. Бұл әдістер мұнайдың жоғары тұтқырлығына байланысты суық өндіру мүмкін емес ауыр мұнай кен орындарында кеңінен қолданылады.
Ауыр мұнайға бу айдау: мақсаттары мен пайдалану шектеулері
Бу айдау ауыр мұнайдың тұтқырлығын төмендетуге, оның қозғалғыштығын жақсартуға және өндіруді жеңілдетуге бағытталған. Мысалы, бумен толтыру мұнайды коллекторға үздіксіз буды енгізеді, мұнайды өндіру ұңғымаларына қарай ығыстырады. CSS бу айдау, сіңіру фазасы және мұнай өндіру арасында цикл жасайды, бұл қайталанатын қыздыру мен жұмылдыруға мүмкіндік береді. SAGD жұптасқан көлденең ұңғымаларды пайдаланады — бу жоғарғы ұңғыма арқылы айдалады, ал мұнай ағынды жеңілдету үшін гравитацияны пайдаланып төменгі ұңғымадан жиналады.
Бу айдауға арналған операциялық шектеулерге мыналар жатады:
- Бу сапасыТұтқырлықты тиімді төмендету және майдың жұмылдырылуы жоғары бу сапасын сақтауға байланысты (будағы будың сұйықтыққа қатынасы).
- Инъекция жылдамдығы және қысымыБу жылдамдығының немесе қысымының шамадан тыс болуы арналардың пайда болуына, сыпыру тиімділігінің төмендеуіне және пайдалану тәуекелдерінің артуына әкелуі мүмкін.
- Ұңғымалар аралығыДұрыс арақашықтық жылудың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді — тым жақын орналасу жылудың жоғалуына және кедергілерге әкелуі мүмкін; тым алыс орналасу мұнайдың тиімсіз өндірілуіне әкелуі мүмкін.
- Резервуардың гетерогенділігіҚабаттасу, жарықтар және әртүрлі өткізгіштік будың біркелкі таралмауы мен ыстық нүктелерді тудырады.
- Қоршаған орта және қауіпсіздік мәселелеріБу өндіруге жоғары энергия қажеттілігі CO₂ шығарындыларына және судың айтарлықтай қажеттілігіне әкеледі. Жоғары температура мен қысыммен жұмыс істеу үшін қауіпсіздік шаралары қажет.
Пайдалану тұрғысынан, жоғарғы және төменгі ұңғымалардағы бу сапасын реттеу, айдау қарқындылығын бейімдеу және алдын ала қыздыру уақытын оңтайландыру сияқты факторлар тиімділік үшін өте маңызды. Прокси модельдеу және бейімделгіш басқару жүйелері мұнай өндіру мен пайдалану құны арасындағы оңтайлы тепе-теңдікті қамтамасыз ете отырып, нақты коллекторлар үшін бу айдау параметрлерін бағалай және нақтылай алады.
Негізгі өнімділік көрсеткіштері: бу шығыны, мұнайды қалпына келтіру тиімділігі, ағын тұрақтылығы
Термиялық мұнайды қалпына келтірудің табыстылығын үш негізгі көрсеткіш бағалайды:
- Будың майға қатынасы (SOR)SOR – бір баррель мұнай өндіру үшін қажетті бу мөлшері (әдетте баррельмен немесе тоннамен). SOR мәндерінің төмендігі тиімділіктің жоғары екенін және бу шығынының аз екенін көрсетеді. Мысалы, тікелей жанасатын бу өндіру және түтін газын бірлесіп айдау сияқты озық әдістер SOR-ды 1,0-ден төмен түсіріп, қоршаған ортаға әсерді және пайдалану шығындарын айтарлықтай азайта алады.
- Мұнайды қалпына келтіру тиімділігіТиімділік дегеніміз - бастапқы мұнайға қатысты алынған мұнайдың үлесі. Ұңғыманы жобалаудағы, бу параметрлеріндегі және беттік-белсенді зат көмегімен немесе катализатор көмегімен процестерді пайдаланудағы оңтайландырулар мұнай өндіруді арттыруы мүмкін. Далалық және зертханалық нәтижелер бумен толтыруды оңтайландыру, SAGD және тұтқырлықты одан әрі төмендететін химиялық қоспалар сияқты әдістермен мұнай өндіру тиімділігінің жақсарғанын растайды.
- Ағын тұрақтылығыМұнай қоймасындағы және өндірістік құбырлардағы тұрақты және тұрақты ағын өте маңызды. Мұнайдың жоғары тұтқырлығы, тұрақсыз су мен мұнай шекаралары (мысалы, мұнай-су сақинасын тасымалдау кезінде) немесе термиялық тұрақсыздық қысым градиенттері мен құбырлардың бітелуіне әкелуі мүмкін. Құбырлар арқылы мұнайдың тұрақты тасымалдануын сақтау үшін құбырларды қыздыру, ағын жылдамдығын бақылау және эмульсия мен деэмульсия стратегияларын оңтайландыру маңызды.
Мысалдар құбыр температурасын шамамен 50 °C-қа дейін көтеру ағынды жақсартатынын, бірақ сорғының энергияға деген сұранысын арттыратынын, бұл ағынның тұрақтылығы мен пайдалану құны арасындағы ымыраға келуді қажет ететінін көрсетеді. Сонымен қатар, тығыздық, тұтқырлық және ағын жылдамдығы сияқты пайдалану параметрлерін мұқият оңтайландыру бітелусіз тиімді тасымалдауды қамтамасыз етеді.
Жалпы алғанда, осы негізгі қағидалар мен шектеулер термиялық мұнайды қалпына келтіруді анықтайды, мұнайды қалпына келтіру тиімділігін арттыру, тиімді бу шығынын оңтайландыру және ауыр мұнай өндіру желісінде сұйықтықтың тұрақты тасымалдануын қамтамасыз ету үшін бағдарлар ұсынады.
Термиялық қалпына келтіру кезінде тұтқырлыққа әсер ететін факторлар
Ауыр мұнайдың табиғаты және оның физикалық қасиеттері
Ауыр мұнай өзінің ерекше молекулалық құрамына байланысты жоғары тұтқырлыққа ие. Асфальтендердің, шайырлардың және балауыздардың үлкен фракцияларының болуы ішкі тұтқырлықты арттырады. Бұл ауыр молекулалық компоненттер кең молекулааралық желілерді құрайды, бұл қозғалғыштықты тежейді және тасымалдау мен қалпына келтіру процестерін қиындатады. Биоыдырау мұндай молекулалық түрлердің концентрациясын өзгерту немесе арттыру арқылы тұтқырлықты одан әрі арттырады.
Термиялық майды қалпына келтірудегі тұтқырлықтың төмендеуі температураға қатты тәуелді. Бу айдалған кезде жылу сутектік байланысты бұзады және асфальтен-шайыр желілерінің агрегациясын әлсіретеді, тұтқырлықты төмендетеді. Температура 20 °C-тан 80 °C-қа немесе одан жоғарыға дейін көтерілген сайын тұтқырлық күрт төмендейді. Мысалы, бу айдауды қолдану арқылы қабат температурасын арттыру әдеттегі далалық қолданбаларда тұтқырлықты бірнеше еседен астамға төмендетеді, бұл мұнай ағынының тиімділігін арттырады және мұнайды қалпына келтіру тиімділігін арттырады. Жетілдірілген машиналық оқытуды қолданатындарды қоса алғанда, болжамды модельдер молекулалық құрам мен температураны күтілетін тұтқырлық өзгерістерімен байланыстыруда өте тиімді болып шықты, бұл дәлірек операциялық шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді.
Эмульсияның тұтқырлықты төмендетудегі рөлі
Мұнай эмульсиясы процесі беттік белсенді заттарды (эмульгаторларды) пайдаланып, судағы мұнай немесе мұнайдағы су эмульсияларын түзеді, осылайша ауыр мұнайдың тиімді тұтқырлығын төмендетеді. Беттік белсенді заттар мұнай-су беттік керілуін төмендетеді, судың майда тамшылар түрінде мұнайға таралуына мүмкіндік береді, асфальтен мен балауыздың құрылымын бұзады, бұл жоғары тұтқырлықты тудырады.
Ұңғыма сағасында шикі мұнай ағындарына эмульгаторлар енгізіледі. Эмульгатор молекулалары мен ауыр мұнай құрамдас бөліктері арасындағы тығыз өзара әрекеттесу эмульсиялардың тез түзілуіне әкеледі. Практикалық жағдайларда сульфонаттар мен бетаиндер сияқты амфотерлі және анионды беттік белсенді заттар кластары әсіресе тиімді. Бұл агенттер ұңғыма сағасында термиялық мұнайды қалпына келтіру операцияларының бөлігі ретінде қолданылған кезде, күрделі шикі мұнай үшін лезде эмульсиялануға және тұтқырлықты төмендету жылдамдығын 75-85%-ға дейін жеткізе алады.
Ұңғыма сағасының эмульсиялану тұтқырлығын төмендету бірнеше негізгі техникалық әсерлерді қамтамасыз етеді:
- Төмен тұтқырлық пен тұрақты сұйықтықты сақтау арқылы құбырдың бітелу қаупін азайтады.
- Жинау және тасымалдау жүйелерінде, әсіресе температура немесе қысымның ауытқуы кезінде тұрақты ағынды қамтамасыз етеді.
- Будың жұмыс температурасын төмендетуге және бу шығынын азайтуға мүмкіндік береді, бұл қалпына келтіру шығындарына және жалпы энергия қажеттіліктеріне тікелей әсер етеді.
Зертханалық және далалық сынақтар дұрыс эмульгатормен алынған эмульсияның әртүрлі тұздылық немесе рН жағдайларында да тұрақты болып қалатынын растайды, бұл термиялық қалпына келтіру операцияларынан тұрақты өндіріс үшін өте маңызды.
Эмульгатордың мөлшерін оңтайландыру
Эмульгаторды таңдау май құрамы, температурасы және қоршаған ортаға үйлесімділігі сияқты факторларға негізделген. Жаңа бионегізделген беттік белсенді заттар ауыр мұнайды тұрақты термиялық қалпына келтіру үшін қосымша артықшылықтар ұсынады.
Тікелей мөлшерлеу-әсер байланысы бар: эмульгатор концентрациясын арттыру бастапқыда тұтқырлықтың төмендеуіне және эмульсияның тұрақтылығына ықпал етеді. Дегенмен, оңтайлы нүктеден асып кеткеннен кейін, одан әрі арттыру қайтарымды азайтады немесе шамадан тыс көбіктену, бөлу шығындарының жоғарылауы және тіпті эмульсияның тұрақсыздануы сияқты жағымсыз әсерлерді тудырады. Дәл бақылау өте маңызды: дозаны жеткіліксіз мөлшерде қолдану тұрақсыз эмульсиялар мен фазалық бөліну қаупін тудырады, ал артық мөлшерде қолдану беттік белсенді заттың құнын арттырып, кейінгі ағындағы деэмульсияға кері әсер етуі мүмкін.
Оңтайлы мөлшерлеуді анықтау эмульгатор концентрациясына, температурасына және құрамына байланысты кинетикалық модельдерді, көбінесе екінші ретті модельдерді қолдану арқылы жүзеге асырылады. Оңтайландырудың негізгі айнымалыларына бетаралық белсенділік, функционалдық топ химиясы және май-су қатынасы жатады. Машиналық оқыту мен реологиялық тестілеудегі жетістіктер нақты уақыт режимінде бақылауға және реттеуге мүмкіндік береді. Бұл калибрлеу үшін өткізгіштік, лайлылық және тұтқырлық өлшемдері жиі қолданылады.
Тәжірибелік деректер «эмульгатордың дозасы тұтқырлықты азайту мен ағынның тұрақтылығын теңестіруде маңызды рөл атқаратынын» атап көрсетеді. Далалық қолдану мұндай оңтайландырылған дозалаудың қалпына келтіру тиімділігін арттырып қана қоймай, сонымен қатар пайдалану қауіпсіздігі мен экономикалық тұрғыдан тиімділікті қамтамасыз ететінін растайды.
Ауыр май эмульсиясы
*
Бу параметрлерінің әсері
Бу қасиеттері ауыр мұнайдың тұтқырлығын тиімді төмендету әдістерінің негізгі факторы болып табылады. Температура, қысым және айдау жылдамдығы негізгі бақылау айнымалылары болып табылады.
- Бу температурасы:Жоғары температура (әдетте 200–300 °C аралығында) молекулалық өзара әрекеттесуді түбегейлі бұзады, тұтқырлықтың төмендеуін жеделдетеді. Критикалық бу жағдайында субкритикалық акватермолиз немесе крекинг күрделі молекулаларды одан әрі ыдыратады, кейде молекулалық қайта құрылымдау және газды шығару арқылы тұтқырлықтың тұрақты төмендеуіне әкеледі.
- Бу қысымы:Айдау қысымының жоғарылауы будың енуін және коллектор ішіндегі біркелкі жылу алмасуын жақсартады, мұнайдың ығысуын жақсартады және жылудың жоғалуы мен арналану қаупін азайтады. Өндіруші және айдау ұңғымалары арасындағы қысымды реттеу будың таралуын дәл реттеп, ерте жарылыстың алдын алады.
- Инъекция жылдамдығы:Тиімді бу айдау жылдамдығы, мысалы, SAGD процестерінде тәулігіне 700 баррельден асатын мөлшер, мұнайды соңғы қалпына келтіру коэффициенттерінің жоғарылауымен тікелей байланысты (52–53% дейін). Жеткіліксіз мөлшерлемелер, керісінше, жылудың таралуын және таралуын шектейді, бұл бу көмегімен жұмылдырудың төмендеуіне әкеледі.
Бу шығынын пайдалану шығындарын, энергия тиімділігін және мұнайды қалпына келтіру тиімділігін теңестіру үшін оңтайландыру қажет. Аналитикалық және модельдеу модельдері, соның ішінде резервуар модельдеу пакеттері, операторларға максималды өнімділік үшін бу-май қатынасының оңтайлы деңгейін (SOR) анықтауға мүмкіндік береді. Бұл теңдеулер айдау кестелерін оңтайландыру және су мен отынды пайдалануды шектеу үшін тұтқырлық-температура профильдерін, бу энтальпиясын және сұйықтықтың қозғалғыштығын ескереді.
Бу параметрлерін оңтайландыру ауыр мұнайды термиялық қалпына келтірудегі жалпы процесті басқарудан, әсіресе бумен гравитациялық дренаж (SAGD) және циклдік буды ынталандыру (CSS) сияқты әдістерден ажырамас. Тиімді эмульгатор мөлшерін оңтайландыру және үздіксіз нақты уақыт режиміндегі тұтқырлықты өлшеумен бірге бұл әдістер қазіргі заманғы ауыр мұнай өндірісіндегі мұнайды қалпына келтіру әдістерінің негізін құрайды.
Нақты уақыттағы тұтқырлықты өлшеу технологиялары
Өлшеу принциптері мен тәсілдері
Ауыр мұнайдың термиялық қалпына келуінде,желілік вискозиметрлердәл бақылауға қол жеткізу үшін өте маңыздымұнай эмульсиясы процесіжәне мұнай өндіру тиімділігін оңтайландыру. Кіріктірілген вискозиметрлер ауыр мұнай-эмульгатор қоспаларының құбырлар мен өңдеу жабдықтары арқылы өткен кездегі ағыны мен деформациялану мінез-құлқын тікелей өлшейді. Бұл қолмен сынама алуды қажет етпей, нақты уақыт режимінде үздіксіз бақылауға мүмкіндік береді, бұл баяу және тікелей өндіріс жағдайларын көрсетпейді.
Кеңінен қолданылатын технологиялардың бірі - ультрадыбыстық вискозиметр. Ол май-эмульгатор қоспасы арқылы ультрадыбыстық толқындарды жіберу және толқынның ортамен әрекеттесуін өлшеу арқылы жұмыс істейді, тіпті температура мен ағын жылдамдығы өзгерген кезде де дәл, жылдам тұтқырлық көрсеткіштерін қамтамасыз етеді. Мысалы, пьезоэлектрлік түрлендіргіштері бар ультрадыбыстық ұяшық 40%-ға дейін су бар қоспаларда жоғары дәлдіктегі тұтқырлықты өлшеуді ұсынады, бұл эмульсия тұрақтылығын бақылауды да, процесс ауытқуларына деректерге негізделген жедел реакцияны да қолдайды. Бұл тәсіл әсіресе тұтқырлық температура мен химиялық мөлшерлеуге байланысты динамикалық түрде өзгеретін термиялық мұнайды қалпына келтіру операциялары үшін өте қолайлы. Бұл өлшеулердің дәлдігі мен уақтылылығы ауыр мұнайдың тұтқырлығын төмендету әдістерін тікелей қолдайды, тұрақты орта сұйықтығын сақтау және бу шығынын азайту үшін бу айдау жылдамдығы мен эмульгатордың мөлшерлемесі сияқты параметрлерді оңтайландырады.
Сенсордың орналасуы шешуші фактор болып табылады. Кіріктірілген вискозиметрлер мен реометрлер стратегиялық нүктелерге орнатылуы керек:
- Ұңғыма басыҰңғыма сағасының эмульсиялану тұтқырлығының төмендеуінің дереу әсерін бақылау үшін.
- Құбыр сегменттеріЭмульгатордың дозалануынан немесе температура градиенттерінен туындайтын локализацияланған өзгерістерді анықтау үшін.
- Өңдеуге дейінгі және кейінгі бөлімшелерОператорларға бу айдаудың немесе мұнайды қалпына келтірудің басқа да жақсартылған әдістерінің әсерін бағалауға мүмкіндік беру.
Жетілдірілген аналитикалық құрылымдар орналастыруды анықтау үшін жүйелік модельдеу мен оңтайлылық критерийлерін пайдаланады, бұл сенсорлардың операциялық өзгергіштік ең жоғары болған жерде әрекет етуге болатын деректерді жеткізуін қамтамасыз етеді. Циклдік немесе күрделі құбыр желілерінде масштабталатын графикке негізделген орналастыру алгоритмдері және сызықтық емес жүйелік талдау дәл тұтқырлық профилін жасау үшін жан-жақты қамтуды қамтамасыз етеді.
Тұтқырлық деректері түсірілгеннен кейін SCADA (Басқарушылық бақылау және деректерді жинау) және APC (Кеңейтілген процестерді басқару) сияқты бақылау жүйелеріне үздіксіз енгізіледі. Бұл платформалар кірістірілген сенсорлардан алынған ақпаратты жинақтайды, оны өндірісті басқару элементтерімен және процестер тарихшысының дерекқорларымен біріктіреді. OPC-UA және RESTful API қоса алғанда, ашық хаттамалар деректерді әртүрлі қабаттар мен жүйелер бойынша синхрондайды, бұл далалық операция бойынша үздіксіз таратуды және визуализацияны қамтамасыз етеді.
Деректерді жинау және өңдеу бойынша кері байланыс
Нақты уақыттағы тұтқырлық деректерін алу термиялық күшейтілген мұнай өндірудегі технологиялық кері байланыстың негізін құрайды. Сенсор шығыстарын басқару жүйелерімен тікелей байланыстыру арқылы операторлар негізгі технологиялық айнымалыларды нақты уақыт режимінде реттей алады.
Тұйық циклді басқарурычагтартұтқырлықты өлшеуэмульгатордың мөлшерін дәл реттеу үшін. Берік PID ілмектерінен бастап бейімделгіш анық емес логикаға және гибридті архитектураларға дейінгі интеллектуалды контроллер схемалары құбыр көлігі үшін оңтайлы тұтқырлықты сақтау үшін химиялық айдау жылдамдығын модуляциялайды, сонымен бірге қымбат химиялық заттардың шамадан тыс пайдаланылуына жол бермейді. Мысалы, тұтқырлық жоғарыласа, бұл эмульгацияның жеткіліксіздігін көрсетеді, контроллерлер эмульгатордың берілуін автоматты түрде арттырады; егер ол мақсатты деңгейден төмен түссе, доза азаяды. Кері байланыстың бұл деңгейі бумен гравитациялық дренажда (ГГД) және ауыр мұнай үшін бумен су басуда өте маңызды, мұнда бу тұтынуды оңтайландыру және ұңғыма сағасының тұрақтылығы маңызды.
Тұтқырлықты үздіксіз бақылау құбырлардың бітелуінің алдын алу үшін өте маңызды. Жоғары тұтқырлықтағы мұнай немесе тұрақсыз эмульсиялар ағынға төзімділікті тудыруы мүмкін, бұл шөгу және бітелу қаупін арттырады. Өндіріс жүйесінде жаңартылған тұтқырлық профилін сақтау арқылы шекті мәндерге жақындаған кезде дабылдарды немесе автоматтандырылған азайту шараларын іске қосуға болады. SCADA және процесс тарихшыларымен интеграция ұзақ мерзімді талдауға мүмкіндік береді — тұтқырлық үрдістерін бітелу оқиғаларымен, бу айдау өнімділігімен немесе деэмульсия қиындықтарының басталуымен байланыстыру.
Термиялық қалпына келтіру салаларында кеңейтілген деректерді интеграциялау платформалары тұтқырлық көрсеткіштерінің оқшауланған көрсеткіштер емес, ағын жылдамдығы, температура және қысым деректерімен біріктірілуін қамтамасыз етеді. Бұл модельге болжамды түзетулерді, мысалы, динамикалық бу айдауды реттеу немесе деэмульгация процесін оңтайландыруды, мұнайды қалпына келтіру тиімділігі мен процесінің тұрақтылығын жақсартуға мүмкіндік береді.
Кері байланыс арқылы оңтайландырудың мысалдары:
- Егер желілік вискозиметрлер бу айдау кезінде тұтқырлықтың күрт өсуін анықтаса, жүйе эмульгатордың мөлшерін арттыра алады немесе бу параметрлерін реттей алады, бұл ауыр майды мақсатты ағын сипаттамаларында сақтайды.
- Егер төменгі ағыс сенсорлары жұмыс өзгерісінен кейін тұтқырлықтың төмендеуін көрсетсе, деэмульгирлеу химиялық заттарын азайтуға болады, бұл бөлу өнімділігін төмендетпей шығындарды азайтады.
- Кешенді тарихшы талдауы сорғы немесе технологиялық процестер мәселелерін анықтау үшін тұтқырлықтың өзгеруін техникалық қызмет көрсету журналдарымен байланыстырады.
Бұл нақты уақыт режиміндегі кері байланысқа негізделген тәсіл құбырдың бітелуі сияқты ағынды қамтамасыз ету мәселелерін дереу болдырмауды және ауыр мұнайды термиялық қалпына келтіруді ұзақ мерзімді оңтайландыруды қолдайды. Ол тиімді, сенімді және үнемді мұнай өндірісін қолдау үшін операциялық әрекеттерді технологиялық талаптармен үйлестіреді.
Эмульгация процесін оңтайландыру стратегиялары
Ағынды қамтамасыз ету және бітелудің алдын алу
Құбырлар мен ұңғымалардағы ауыр мұнай эмульсияларының тұрақты сұйықтығын сақтау термиялық мұнайды тиімді қалпына келтіру үшін өте маңызды. Эмульсиялау тұтқыр ауыр мұнайды тасымалданатын сұйықтықтарға айналдырады, бірақ бітелулердің алдын алу үшін тұрақтылықты мұқият басқару қажет. Температураның өзгеруінен, эмульгатордың дұрыс емес мөлшерінен немесе күтпеген су-май қатынасынан туындаған тұтқырлықтың күрт өсуі, әсіресе ауыр мұнайға бу айдау кезінде гель тәрізді фазалар мен ағынның тоқтап қалуына әкелуі мүмкін.
Ағынды қамтамасыз ету алдын алу және жауап беру стратегияларын қамтиды:
- Тұтқырлықты үздіксіз бақылауКомпьютерлік көру жүйесімен жұптастырылған автоматтандырылған кинематикалық капиллярлық вискозиметрлер сияқты нақты уақыт режиміндегі өлшеу жүйелері тұтқырлық туралы дереу кері байланыс береді. Бұл жүйелер ауытқулар пайда болған бойда анықтайды, бұл операторларға араласуға мүмкіндік береді — бітелулердің немесе балауыз тәрізді шөгінділердің жиналуын болдырмау үшін температураны, ағын жылдамдығын немесе эмульгатор концентрациясын реттейді.
- Жылдам процесті түзетуСенсорлық деректерді басқару жүйелерімен интеграциялау процесс параметрлерін автоматты түрде немесе оператор басқаратын өзгертулерге мүмкіндік береді. Мысалдарға тұтқырлықтың күрт артуы анықталған жағдайда беттік-белсенді заттың мөлшерін арттыру немесе эмульсия реологиясын тұрақтандыру үшін бу айдау шарттарын өзгерту жатады.
- Физикалық араласулар және құбырларды жылытуКейбір операцияларда, әсіресе суық жерлерде немесе жабдықтың күтпеген жерден өшуінде сұйықтықты уақытша қалпына келтіру үшін тікелей құбырмен жылыту немесе электрмен жылыту химиялық әдістерді толықтырады.
Нақты уақыттағы тұтқырлық деректері мен икемді араласуларды біріктіретін көп жақты тәсіл мұнай эмульсиясы процесінде ағынның үзілу қаупін азайтады.
Мұнайды қалпына келтіру тиімділігі мен бу шығынын теңестіру
Мұнайды қалпына келтіру тиімділігі мен бу тұтынуы арасындағы оңтайлы тепе-теңдікке қол жеткізу ауыр мұнайды тиімді термиялық қалпына келтіру үшін маңызды. Ұңғыма сағасын эмульсиялау арқылы тұтқырлықты төмендету ауыр мұнайдың еркін ағуына мүмкіндік береді және будың коллекторлар ішінде тереңірек таралуына мүмкіндік береді. Дегенмен, эмульгаторды шамадан тыс пайдалану өте тұрақты эмульсияларды тудыруы мүмкін, бұл кейінгі бөлу кезеңдерін қиындатады және пайдалану шығындарын арттырады.
Оңтайландырудың негізгі тетіктеріне мыналар жатады:
- Нақты уақыттағы тұтқырлықты бақылауТұтқырлықты мақсатты диапазонда ұстап тұру үшін тікелей процесс деректерін пайдалану - бөлу әлеуетін сақтау үшін жеткілікті жоғары, бірақ тиімді өндірістік көтеру және тасымалдау үшін жеткілікті төмен. Прокси модельдеу және далалық тәжірибелер температура мен өндіріс жылдамдығының ауытқуларына бейімделу үшін эмульгатордың мөлшерін жедел реттеудің пайдасын растады.
- Эмульгатордың мөлшерін оңтайландыруЗертханалық зерттеулер мен далалық жағдайлар эмульгатордың дәл мөлшерленуі термиялық майды қалпына келтіру және қалпына келтіруден кейінгі химиялық өңдеу үшін қажетті бу көлемін азайтатынын растайды. Мақсатты қосу беттік белсенді заттарды қажетсіз пайдалануды азайтады, шығындарды азайтады және қоршаған ортаға түсетін жүктемені азайтады, сонымен бірге ауыр мұнай өнімділігін барынша арттырады.
- Бу-еріткішті бірлесіп енгізуБу айдауды тиісті еріткіштермен толықтыру ауыр мұнайдың тұтқырлығын одан әрі төмендетеді және сыпыру тиімділігін арттырады. Карбонатты мұнай кен орындарындағы сияқты кен орындарында бу тұтынудың азаюы және мұнай өнімділігінің жақсаруы байқалды, бұл процесті оңтайландыруды пайдалану және экологиялық пайдамен тікелей байланыстырады.
Көрнекі сценарий: Жетілдірілген ауыр мұнай кен орнында операторлар эмульсия тұтқырлығын 200 және 320 мПа·с аралығында тұрақты ұстап тұру үшін нақты уақыт режиміндегі вискозиметрияны және эмульгаторды айдауды динамикалық басқаруды пайдаланды. Нәтижесінде, бу айдау жылдамдығы 8–12%-ға төмендеді, мұнай өндіруде ешқандай шығын болған жоқ.
Деэмульсия процестерімен интеграция
Ауыр мұнайды тиімді өндіру мұнай мен суды бөлу үшін эмульсиялардың түзілуін және кейінгі бұзылуын басқаруды қажет етеді. Қозғалғыштық үшін эмульсиялау және өңдеу үшін деэмульсиялау арасындағы интеграция жүйенің жалпы тиімділігі мен өнім сапасын қамтамасыз етеді.
Интеграцияланған басқару кезеңдері:
- Эмульсия және деэмульсияны үйлестіруТұтқырлықты төмендету үшін қолданылатын эмульгаторлардың химиялық профилі деэмульгатордың жұмысына әсер етуі мүмкін. Мұқият таңдау және мөлшерлеуді оңтайландыру - кейінірек деэмульгация химиялық заттарымен бейтараптандырылуы немесе ығыстырылуы мүмкін эмульгаторлар - қалпына келтіруден кейінгі мұнай мен суды бөлуді жеңілдетеді.
- Деэмульсияның озық әдістеріЖауап беретін нанобөлшектер, синергетикалық деэмульгатор қоспалары (мысалы, BDTXI пакеті) және мамандандырылған механикалық сепараторлар (қос сфералық жанама құрылғылар) сияқты жаңа технологиялар суды бөлу тиімділігі мен жылдамдығын арттырады. Мысалы, TiO₂ нанобөлшектері жақында жүргізілген сынақтарда 90%-ға дейін деэмульгация тиімділігіне қол жеткізді; жақсы жасалған деэмульгация құрылғысы бөлуді стандартты әдістерден тыс жақсартты.
- Жүйелі ауысуды бақылауТұтқырлықты бақылауды эмульгаторлар мен деэмульгаторлардың автоматтандырылған мөлшерлеуімен тығыз интеграциялау операторларға қозғалғыштықты арттырудан тұрақты бөлуге көшуге мүмкіндік береді. Бұл үйлестіру оңтайлы өткізу қабілетін сақтайды және процестің бітелу қаупін азайтады, әсіресе судың көп бөліну жағдайларында немесе бумен гравитациялық дренаж кезінде ағын режимінде тез өзгерістер болған кезде.
Операциялық тұрғыдан оңтайландырылған ауыр мұнайды қалпына келтіру жүйелері нақты уақыт режимінде эмульсия қасиеттерін бақылайды және өзгеріп отыратын өндіріс пен бөлу қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін эмульсиялау мен деэмульсиялау қадамдарын реттейді, бұл ағынның сенімділігін, бу шығынын оңтайландыруды және термиялық жақсартылған мұнайды қалпына келтіру шеңберінде жоғары мұнайды қалпына келтіру тиімділігін қамтамасыз етеді.
Мұнай кен орындарын пайдалану және қалпына келтіру көрсеткіштеріне әсері
Мұнай өндіру тиімділігін арттыру
Нақты уақыттағы тұтқырлықты өлшеу және тұтқырлықты төмендетудің дәл әдістері ауыр мұнайды термиялық қалпына келтіруде мұнайды қалпына келтіру тиімділігін арттыруда маңызды рөл атқарады. Мұнайдың жоғары тұтқырлығы сұйықтық ағынын шектейді және қалпына келтірілетін мұнай мөлшерін азайтады. Далалық және зертханалық зерттеулер DG редукторы немесе силанмен модификацияланған нанокремний (NRV) сияқты химиялық тұтқырлықты төмендеткіштерді қолдану тіпті қатал коллекторлық жағдайларда да аса ауыр мұнайларда тұтқырлықты 99%-ға дейін төмендетуге мүмкіндік беретінін көрсетеді. Он жылдық модельдеу деректері су мөлшері жоғары ұңғымаларда тұтқырлықты төмендетудің оңтайландырылған стратегиялары мұнайды қалпына келтірудің жиынтық көрсеткіштерін 6,75%-ға дейін арттыра алатынын көрсетеді.
Оңтайлы ағынды және мұнай мен судың бөлінуін сақтау үшін біріктірілген суарудың озық әдістері, атап айтқанда, тұтқырлықты төмендететін біріктірілген суару (V-RCF), полимерлерді, беттік белсенді зат эмульгаторларын және ультра төмен бетаралық керілу агенттерін біріктіреді. Құм қабаттарын суару тәжірибелеріндегі көп қабатты инъекциялар бұл әдістердің тиімділігін одан әрі растайды, дәстүрлі суарумен салыстырғанда мұнайдың айтарлықтай жоғары мобилизациясын көрсетеді. Мысалы, эмульгатор мөлшерін нақты уақыт режимінде басқаруды және тұтқырлықты үздіксіз өлшеуді пайдаланатын операциялық орындар нысаналы сұйықтықтың қозғалғыштығын жақсырақ сақтай алады, бұл тұрақты, болжамды экстракция жылдамдығына және өндіріс тиімсіздігінің төмендеуіне әкеледі.
Steam үнемдеу және шығындарды азайту
Термиялық мұнайды қалпына келтірудегі энергия мен шығынның негізгі қозғаушы күші - буды пайдалану. Нақты уақыт режиміндегі деректер және мақсатты химиялық немесе физикалық араласулар арқылы тұтқырлықты оңтайландыру бу тұтынуына өлшенетін әсер етеді. Жақында SAGD далалық сынақтары мен зертханалық эталондар эмульгаторды оңтайландыру немесе озық нанохимиялық қоспалар арқылы тұтқырлықты бақылауды жақсарту бу мен мұнайдың арақатынасын тікелей төмендететінін көрсетті, яғни өндірілген мұнайдың әрбір баррелі үшін аз бу қажет. Бұл әсер пропорционалды: тұтқырлықты басқару дәлірек және тиімдірек болған сайын, бу тұтынуы сәйкесінше азаяды, бұл пайдалану және энергия шығындарын үнемдеуге мүмкіндік береді.
Далалық мысалдар бу көлемінің сандық төмендеуін және суды пайдаланудың азаюын көрсетеді. Бір модельдеу сценарийінде суды басқару үшін төмен тұтқырлықтағы гель тығындарын орнату арқылы суды айдау тәулігіне 2000 м³-ден астамға қысқартылды, бұл пайдалану шығындарын айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік берді. Тұтқырлықты желілік өлшеу дереу пайдалануды реттеуге мүмкіндік береді, шамадан тыс айдаудан болатын энергияның ысырап болуын азайтады және жүйенің тиімсіздігінің алдын алады.
Құбырдың тұтастығын жақсарту және техникалық қызмет көрсетуді азайту
Құбырлардың бітелуі және істен шығуы мұнай кен орындарын пайдаланудың үздіксіздігі мен қауіпсіздігіне үлкен қауіп төндіреді, бұл көбінесе бақыланбайтын сұйықтық тұтқырлығы мен эмульсия процестерінің тұрақсыздығымен күшейеді. Нақты уақыттағы тұтқырлықты басқару бұл тәуекелдерді азайтады. Жақында жүргізілген далалық сынақтардың нәтижелері көрсеткендей, желілік вискозиметрлер мен таратылған талшықты-оптикалық сенсорлар операторларға сұйықтықты оңтайлы параметрлер шегінде ұстап тұруға мүмкіндік береді, бұл бітелу жиілігін азайтады және құбырлардағы механикалық кернеуді азайтады.
AOT (қолданбалы май технологиясы) сияқты электрореологияға негізделген жүйелер құбыр тасымалдау кезінде мұнайдың тұтқырлығын төмендетіп қана қоймай, сонымен қатар жоғары тұтқырлықтағы шламдардың пайда болуына жол бермеу арқылы құбырдың жалпы жағдайын жақсартады. Термиялық майды қалпына келтіру үшін тексерілген жоғары өнімді ПВХ сияқты құбыр материалдарын таңдаудағы жетістіктер коррозияға және физикалық деградацияға төтеп беру арқылы техникалық қызмет көрсету шығындарын одан әрі азайтады.
Операциялық тұрғыдан алғанда, жоспарланбаған тоқтап қалу уақытының, апаттық жөндеулердің және техникалық қызмет көрсету жиілігінің азаюы техникалық қызмет көрсету бюджетінің төмендеуіне және мұнайды тұрақты, болжамды тасымалдауға тікелей әсер етеді. Бұл технологияға негізделген жетілдірулер оңтайландырылған бу айдауды, деэмульсия процестерін тегістеуді қолдайды және ұңғыма сағасынан өңдеу қондырғысына тұрақты, басқарылатын ағынды қамтамасыз ету арқылы мұнай кен орнының жалпы тиімділігін арттырады.
Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)
1. Ауыр мұнайдың термиялық қалпына келуінде тұтқырлықты өлшеудің рөлі қандай?
Ауыр мұнайдың термиялық қалпына келуін оңтайландыру үшін нақты уақыт режиміндегі тұтқырлықты өлшеу өте маңызды. Ұңғыма сағасында және төменгі ағыста тұтқырлықты үздіксіз бақылау арқылы операторлар бу айдауды, эмульгатордың мөлшерін және ағын жылдамдығын реттей алады. Бұл мұнайдың жеткілікті түрде қозғалмалы болып қалуын қамтамасыз етеді, бұл құбырдың бітелу қаупін азайтады. Мұндай өлшеу мұнайды қалпына келтіру тиімділігін арттыруға және процесті басқаруды жақсартуға бағытталған бейімделгіш стратегияларды қолдайды. Мысалы, жоғары тұтқырлығы бар қою шикі мұнай бастапқыда агрессивті бу айдауды қажет етуі мүмкін, содан кейін сұйықтық жақсарған сайын төмендейді, бұл энергия шығынын азайтады және пайдалану мәселелерін болдырмайды.
2. Эмульгатордың мөлшері ауыр майдың тұтқырлығының төмендеуіне қалай әсер етеді?
Эмульгатордың дозасы ауыр мұнайдың тұтқырлығын төмендету әдістерінде маңызды рөл атқарады. Дұрыс калибрленген эмульгатор деңгейлері кейбір далалық зерттеулерде, әсіресе су мен мұнайдың арақатынасы оңтайландырылған кезде, тұтқырлықты 91,6%-ға дейін төмендетуі мүмкін. Дозаның жеткіліксіздігі толық емес эмульсияға және ағынның оңтайлы емес болуына әкелуі мүмкін, бұл бітелу қаупін тудырады. Керісінше, шамадан тыс эмульгатор төменгі ағындағы немесе қалдық химиялық заттардың бөліну проблемаларын тудыруы мүмкін. Соңғы жетістіктерге графен оксиді негізіндегі материалдар сияқты нано-эмульгаторлар жатады, олар эмульсияларды одан әрі тұрақтандырады және әлдеқайда төмен дозаларда тотықсыздану тиімділігін арттырады.
3. Бу айдауды оңтайландыру термиялық майды қалпына келтірудегі пайдалану шығындарын азайта ма?
Иә, бу айдауды оңтайландыру — бумен гравитациялық дренаж (SAGD) және циклдік бу ынталандыру (CSS) сияқты әдістердің маңызды бөлігі — пайдалану шығындарын айтарлықтай азайта алады. Нақты уақыттағы тұтқырлық деректері бу айдаудың дәл жылдамдығын және бу сапасын басқаруды жақсартуға мүмкіндік береді. Мысалы, модельдеу зерттеулері бу сапасын 0,6-дан 0,8-ге дейін реттеу буды пайдалануды оңтайландыруды 43,58%-дан 46,16%-ға дейін арттыратынын анықтады. Шамадан тыс бу энергия мен пайдалану қаражатын босқа жұмсайды, ал будың жеткіліксіздігі мұнайдың қозғалғыштығын шектейді. Бұл параметрлерді дәл реттеу бу шығынын азайтады, мұнайды қалпына келтіру коэффициенттерін арттырады және шығындарды айтарлықтай үнемдеуге әкеледі.
4. Мұнай эмульсиясы мен деэмульсия процестерінің арасында қандай байланыс бар?
Мұнай эмульсиясы және деэмульсиясы ауыр мұнай өндірісіндегі тізбекті және өзара тәуелді процестер болып табылады. Эмульсиялау - мұнай мен суды тұрақты судағы мұнай эмульсиясына араластыру - ағынды қамтамасыз ету және құбырлар арқылы тиімді тасымалдау үшін тұтқырлықты төмендетуге мүмкіндік береді. Химиялық заттарды немесе физикалық процестерді қолдана отырып, деэмульсиялау кейінірек мұнай мен суды бөлу үшін қажет, бұл өнімнің сапасын қалпына келтіреді және суды кәдеге жаратуға немесе қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Тиімді үйлестіру максималды өнімділікті қамтамасыз етеді: қалпына келтіру үшін жылдам эмульсиялау, содан кейін өңдеу немесе экспорттау алдында тиімді деэмульсиялау. Эмульгаторды таңдауды және деэмульсиялау химиялық заттарын оңтайландыру процестің тиімділігі мен өнім стандарттарын теңестіру үшін өте маңызды.
5. Ауыр мұнай операцияларында құбырлардың бітелуінің алдын алу үшін нақты уақыт режиміндегі мониторинг неліктен маңызды?
Тұтқырлықты үздіксіз, нақты уақыт режимінде бақылау ауыр мұнай кен орындарындағы ағынды қамтамасыз ету үшін маңызды болып табылады. Динамикалық тұтқырлық кері байланысы жұмыс параметрлерін - бу айдауды, температураны және эмульгаторды мөлшерлеуді - дереу реттеуге мүмкіндік береді, бұл мұнайдың тым қоюланып, құбырларда шөгуіне жол бермейді. Құбыр вискозиметрлері мен желілік цифрлық сенсорлар енді 95% -дан астам өлшеу дәлдігіне ие, бұл қолайсыз үрдістерді жедел анықтауға мүмкіндік береді. Оңтайлы сұйықтықты сақтау арқылы операторлар құбырлардың бітелу, жоспарланбаған өшірулер немесе қымбат қалпына келтіру қаупін айтарлықтай азайтады. Нақты уақыт режиміндегі деректер болжамды техникалық қызмет көрсетуді және тұрақты, үздіксіз өндірісті қолдайды.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 6 қараша
