Математическое моделирование ультразвуковой обработки асфальтосмолопарафиновых отложений

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.

1. Галиакбарова, 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Malykh, N. On Sonocapillary Effect / N. Malykh, V. Petrov // XIII Session of the Russian Acoustical Society. Moscow, 2003.

6. 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.

7. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / Пер. с немец. М.: Иностр. лит., 1957. 726 с.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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, 2004

15. Mason T., Advances in Sonochemistry // JAI Press. 1 – 1989, 323 p.; 2 – 1991. – 345 p.; 3 – 1993. – Р. 328; 4 – 1996. – 351 p.

16. Price G. Current Trends in Sonochemistry. L.: Royal Soc. of Chemistry, 1990. 121 p.

17. Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем [Текст]. М.: Наука, 1971. 552 с.

18. Zerroukat, Mohamed & Chatwin, Chris. (1997). Computational Moving Boundary Problem. Journal of Fluid Mechanics. 343. pp.407-407.

19. 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.

20. Кот В.А. Высокоточные полиномиальные решения классической задачи Cтефана // Технические науки, 2017. №6. С. 112-122.

21. Муллакаев, М.С. Ультразвуковая интенсификация добычи и переработки нефти // М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2014. 168. с.

22. Чесноков А.В. Что ждет сервисные компании в нефтегазовой отрасли России?//Нефть и Газ Евразия. 2008. № 10, с. 10-15.