vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2021-48-2-60-72vdgtu-936Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕCOMPUTER SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND MANAGEMENTМатематическое моделирование ультразвуковой обработки асфальтосмолопарафиновых отложенийMathematical modelling of ultrasonic treatment of asphaltene depositsХурамшинаР. А.KhuramshinaR. A.

Хурамшина Регина Азатовна, аспирант

450062, г. Уфа, ул. Космонавтов 1

Regina A. Khuramshina, Postgraduate

1 Kosmonavtov St., Ufa 450064

Khuramshina.regina@mail.ruСоколоваВ. В.SokolovaV. V.

Соколова Виктория Владимировна, кандидат филологических наук, доцент

450062, г. Уфа, ул. Космонавтов 1

Viktoriya V. Sokolova, Cand. Sci. (Philoligical), Assoc. Prof.

1 Kosmonavtov St., Ufa 450064

vsokolova21@yandex.ruУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation2021310720214826072Copyright © Хурамшина Р.А., Соколова В.В., 20212021Хурамшина Р.А., Соколова В.В.Khuramshina R.A., Sokolova V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/936

Цель. Удаление асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) на объектах нефтегазового комплекса является одной из актуальных и важных проблем, что требует значительных материальных и трудовых затрат для ее решения. Сокращение затрат возможно с помощью моделирования процессов обработки отложений на основе создания и внедрения эффективных технических средств. Метод. В данной работе рассматривается концептуальный подход к решению проблемы обработки асфальтосмолопарафиновых отложений при транспортировке и хранении нефти, предложены возможные методы ее решения. Дается обзор различных способов очистки объектов транспорта и хранения от АСПО: химические (добавление присадок, растворителей), тепловые (нагрев при помощи специальных устройств или при разработке закачки перегретого пара), механические (использование скребков и поршней), в том числе рассмотрены научные работы по применению ультразвука для ускорения удаления отложений. Результат. Предложены наиболее эффективные способы удаления отложений, а также использование удаляемого слоя в качестве вторичного энергоресурса. Применен модельный расчет использования ультразвукового оборудования для удаления отложений. В результате определена скорость движения фронта плавления отложений в зависимости от продолжительности воздействия. Вывод. Моделирование ультразвуковой обработки асфальтосмолопарафиновых отложений создает возможность их применения в нефтегазовом комплексе в качестве вторичного сырья, что позволит снизить экологическое воздействие на окружающую среду и повысить эффективность использования оборудования.

Objective. The removal of asphaltene deposits at oil and gas facilities is one of the urgent and important problems and requires significant material and labor costs. It is possible to reduce costs by creating and implementing effective technical means, which requires an in-depth study of the processes of organic matter deposition at oil and gas facilities and their use as a secondary raw material. Methods. This paper discusses modern views on the state of the problem of asphaltene deposits in oil shipping and storage equipment and possible ways to solve it. The paper provides an overview of various ways to clean shipping and storage objects from asphaltene deposits: chemical (adding additives, solvents), thermal (heating by special devices or injection of superheated steam during exploitation), mechanical (using scrapers and pistons), and refers, among other things, to scientific works on the use of ultrasound to accelerate the removal of deposits. Results. The paper considers methods for removing deposits, as well as using the positive effect of the removed layer as a secondary energy source. A procedure for model calculation of the use of ultrasonic equipment to remove deposits has been developed. As a result, the deposit melting front velocity was determined depending on the duration of exposure. Conclusion. Taking into account the positive world experience, the level of development of the ultrasonic method for removing asphaltene deposits in the oil and gas industry and the use of asphaltene deposits as a secondary raw material, this area needs further development. The widespread implementation of equipment and, from the standpoint of rational use of natural resources, the use of deposits as a secondary raw material will increase cost efficiency and equipment efficiency, and reduce environmental impact.

математическое моделированиеультразвукультразвуковая установканефтьасфальто-смолистые парафиновые отложениянасосное оборудованиескважинарезервуарнефтепроводвторичное сырьеmathematical modelingultrasoundultrasonic installationoilasphalt-resinous paraffin depositspumping equipmentwellreservoiroil pipelinesecondary raw materialsReferencesГалиакбарова, Э.В, Бахтизин Р.Н, Надыршин, А.С., Галиакбаров, В.Ф. Безопасное энергетически эффективное исключение осадконакопления при хранении нефти в резервуарных емкостях // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015, №4. С. 142-148.Galiakbarova, E.V, Bakhtizin R.N, Nadyrshin, A.S., Galiakbarov, V.F. Bezopasnoye energeticheski effektivnoye isklyucheniye osadkonakopleniya pri khranenii nefti v rezervuarnykh yemkostyakh // Elektronnyy nauchnyy zhurnal «Neftegazovoye delo» 2015, №4. S. 142-148. [Galiakbarova, E. V., Bakhtizin, R. N., Nadyrshin, A. S., Galiakbarov, V. F. Safe energy-efficient exclusion of sedimentation during oil storage in reservoir tanks / / Electronic scientific journal "Oil and Gas Business" 2015, No. 4. pp. 142-148. (In Russ)]Иванова, Л.В, Буров Е.А., Кошелев В.Н. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» 2011, №1. С. 268-284.Ivanova, L.V, Burov Ye.A., Koshelev V.N. Asfal'tosmoloparafinovyye otlozhe niya v protsessakh dobychi, transporta i khraneniya // Elektronnyy nauchnyy zhurnal «Neftegazovoye delo» 2011, №1. S. 268-284. [Ivanova, L. V., Burov, E. A., Koshelev, V. N. Asphalto-resin-paraffin deposits in mining, transport and storage processes // Electronic scientific journal "Oil and Gas Business" 2011, No. 1. pp. 268-284. (In Russ)]Hamida T. Effects of Ultrasonic Waves on Immiscible and Miscible Displacement in Porous Media/T. Hamida, T. Babadagli//2005 SPE Technical Conference and Exhibition. Dallas, Texas, 2005.Hamida, T. Effects of Ultrasonic Waves on Immiscible and Miscible Displacement in Porous Media / T. Hamida, T. Babadagli // 2005 SPE Technical Conference and Exhibition. Dallas, Texas, 2005.Goswant, Т. К. How to Get Rid of Paraffin Deposition in Pipe Line / Т. К. Goswant // Chem. Age India. – 1969. Vol. 20. No 4. рр. 15–16.Goswant, Т. К. How to Get Rid of Paraffin Deposition in Pipe Line / Т. К. Goswant // Chem. Age India. – 1969. Vol. 20. No 4. рр. 15–16.Malykh, N. On Sonocapillary Effect / N. Malykh, V. Petrov // XIII Session of the Russian Acoustical Society. Moscow, 2003.Malykh, N. On Sonocapillary Effect / N. Malykh, V. Petrov // XIII Session of the Russian Acoustical Society. Moscow, 2003.Злобин А.А. К вопросу о механизме действия ингибиторов для защиты от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО)/А.А. Злобин, И. Р. Юшков // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2011. С. 78–83.Zlobin, A. A. K voprosu o mekhanizme deystviya ingibitorov dlya zashchity ot asfal'tosmoloparafinovykh otlozheniy (ASPO) / A. A. Zlobin, I. R. Yushkov // Vestnik PNIPU. Geologiya. Neftegazovoye i gornoye delo. 2011. S. 78–83. [Zlobin, A. A. On the question of the mechanism of action of inhibitors for protection from asphalt-resin-paraffin deposits (ASPO) / A. A. Zlobin, I. R. Yushkov // Vestnik PNRPU. Geology. Oil and gas and mining. 2011. pp. 78-83. (In Russ)]Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / Пер. с немец. М.: Иностр. лит., 1957. 726 с.Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology / Per. s. nemets. M.: Inostr. lit., 1957. 726 p.Abramov V.O., Ultrasonic technology for enhanced oil recovery from failing oil wells and the equipment for itsimplemention / Abramov V.O., Mullakaev M.S., Abramova A.V., Esipov I.B., Mason T.J. // Ultrasonics Sonochemistry. 2013. Vol. 20. No. 5. рр. 1289–1295.Abramov V.O., Ultrasonic technology for enhanced oil recovery from failing oil wells and the equipment for itsimplemention / Abramov V.O., Mullakaev M.S., Abramova A.V., Esipov I.B., Mason T.J. // Ultrasonics Sonochemistry. 2013. Vol. 20. No. 5. pp. 1289–1295.Abramov O.V, Extraction of bitumen, crude oil and its products from tar sand and contaminated sandy soil under effect of ultrasound / Abramov O.V., Abramov V.O., Myasnikov S.K., Mullakaev M.S. // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. Vol. 16. No. 3.pp. 408-416.Abramov O.V, Extraction of bitumen, crude oil and its products from tar sand and contaminated sandy soil under effect of ultrasound / Abramov O.V., Abramov V.O., Myasnikov S.K., Mullakaev M.S. // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. Vol. 16. No. 3.С. 408-416.Хофштаттер Г., Павлов М.В., Мастобаев Б.Н. Применение ультразвука для разрушения асфальтомолопарафиновых отложений в трубопроводе при транспортировке нефти // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, 2014. № 3. С. 6–9.Khofshtatter G., Pavlov M.V., Mastobayev B.N. Primeneniye ul'trazvuka dlya razrusheniya asfal'tomoloparafinovykh otlozheniy v truboprovode pri transportirovke nefti // Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 2014. № 3. S. 6–9. [Hofstatter G., Pavlov M. V., Mastobaev B. N. Application of ultrasound for destruction of asphalt-paraffin deposits in the pipeline during oil transportation//Transport and storage of petroleum products and hydrocarbon raw materials, 2014. No. 3. pp. 6-9. (In Russ)]Павлов М.В., Применение ультразвука для очистки от асфальтосмолистых и парафиновых отложений на объектах транспорта и хранения нефти: дис. канд. техн. наук: 25.00.19 / Павлов Михаил Валентинович, М., 2019. 133 с.Pavlov M.V., Primeneniye ul'trazvuka dlya ochistki ot asfal'tosmolistykh i parafinovykh otlozheniy na ob"yektakh transporta i khraneniya nefti: dis. kand. tekhn. nauk: 25.00.19 / Pavlov Mikhail Valentinovich, M., 2019. 133 s. [Pavlov M. V., Application of ultrasound for cleaning from asphalt resinous and paraffin deposits at oil transport and storage facilities: dis. cand. tech. nauk: 25.00.19 / Pavlov Mikhail Valentinovich, M., 2019. 133 p. (In Russ)]Асылбаев Д.Ф., Муллакаев М.С., Абрамов В.О., Прачкин В.Г. Исследование комбинированного воздействия ультразвука и химических реагентов на реологические свойства нефти Боровского месторождения // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2013. № 5. С. 34–36.Asylbayev D.F., Mullakayev M.S., Abramov V.O., Prachkin V.G. Issledovaniye kombinirovannogo vozdeystviya ul'trazvuka i khimicheskikh reagentov na reologicheskiye svoystva nefti Borovskogo mestorozhdeniya // Oborudovaniye i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2013. № 5. S. 34–36. [Asylbaev D. F., Mullakaev M. S., Abramov V. O., Prachkin V. G. Investigation of the combined effect of ultrasound and chemical reagents on the rheological properties of Borovskoye oil // Equipment and technologies for the oil and gas industry. 2013. No. 5(In Russ)]Beresnev I.A., Johnson P. A., Elastic-wave stimulation of oil production: A review of methods and results, Geophysics, vol. 59, no. 6, pp. 1000-1017, 1994.Beresnev I.A., Johnson P. A., Elastic-wave stimulation of oil production: A review of methods and results, Geophysics, Vol. 59, No. 6, pp. 1000-1017, 1994.F. Van der Bas and e. al., “Radial Near Wellbore Stimulation by Acoustic Waves,” in SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, 2004F. Van der Bas and e. al., “Radial Near Wellbore Stimulation by Acoustic Waves,” in SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, 2004Mason T., Advances in Sonochemistry // JAI Press. 1 – 1989, 323 p.; 2 – 1991. – 345 p.; 3 – 1993. – Р. 328; 4 – 1996. – 351 p.Mason T., Advances in Sonochemistry // JAI Press. – 1 – 1989, 323 p.; 2 – 1991. – 345 p.; 3 – 1993. – Р. 328; 4 – 1996. – 351 p.Price G. Current Trends in Sonochemistry. L.: Royal Soc. of Chemistry, 1990. 121 p.Price G. Current Trends in Sonochemistry. L.: Royal Soc. of Chemistry, 1990. 121 p.Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем [Текст]. М.: Наука, 1971. 552 с.Samarskiy A. A. Vvedeniye v teoriyu raznostnykh skhem [Tekst]. – M.: Nauka, 1971. – 552 s. [Samarsky A. A. Introduction to the theory of difference schemes [Text]. M.: Nauka, 1971. 552 p. (In Russ)]Zerroukat, Mohamed & Chatwin, Chris. (1997). Computational Moving Boundary Problem. Journal of Fluid Mechanics. 343. pp.407-407.Zerroukat, Mohamed & Chatwin, Chris. (1997). Computational Moving Boundary Problem. Journal of Fluid Mechanics. 343. pp. 407-407.Gupta R. S., Kumar D. Variable time step methods for one-dimensional Stefan problem with mixed boundary condition //International Journal of Heat and Mass Transfer. 1981. Vol. 24. No. 2. pp. 251-259.Gupta R. S., Kumar D. Variable time step methods for one-dimensional Stefan problem with mixed boundary condition //International Journal of Heat and Mass Transfer. 1981. Т. 24. No. 2. pp. 251-259.Кот В.А. Высокоточные полиномиальные решения классической задачи Cтефана // Технические науки, 2017. №6. С. 112-122.Kot V.A. Vysokotochnyye polinomial'nyye resheniya klassicheskoy zadachi Ctefana // Tekhnicheskiye nauki, 2017. №6. S. 112-122.Муллакаев, М.С. Ультразвуковая интенсификация добычи и переработки нефти // М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2014. 168. с.Mullakayev, M.S. Ul'trazvukovaya intensifikatsiya dobychi i pererabotki nefti // M.: OAO "VNIIOENG", 2014. 168. s. [Mullakaev, M. S. Ultrasonic intensification of oil production and processing / / Moscow: JSC "VNIIOENG", 2014. 168p. (In Russ)]Чесноков А.В. Что ждет сервисные компании в нефтегазовой отрасли России?//Нефть и Газ Евразия. 2008. № 10, с. 10-15.Chesnokov A.V. Chto zhdet servisnyye kompanii v neftegazovoy otrasli Rossii? // Neft' i Gaz Yevraziya. – 2008. № 10. S. 10-15 [Chesnokov A.V. What is waiting for service companies in the oil and gas industry of Russia? // Oil and Gas Eurasia. 2008. № 10. pp. 10-15. (In Russ)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.