11. Химические реагенты и технологии для промысловой

Министерство образования и науки Российской Федерации
Российский государственный университет нефти и газа
имени И.М. Губкина
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор по учебной работе
профессор В.Н.Кошелев
___________________
«___»__________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
«Химические реагенты и технологии для промысловой подготовки
нефти, газа и воды»
Направление подготовки дипломированного специалиста
240400 – Химическая технология органических веществ и топлива
Специальность
240401 – Химическая технология органических веществ
Москва, 2013
1. Цели и задачи дисциплины
Целью изучения данного курса является углубление профессиональной подготовки
студентов в области физико-химии применения реагентов и ознакомление с технологиями
промысловой подготовки нефти, газа и воды..
Задачи курса:
 приобретение знаний о строении, свойствах и применении химических
реагентов, используемых в процессах промысловой подготовки нефти, газа и
воды;
 изучение особенностей технологий, применяемых в процессах промысловой
подготовки нефти, газа и воды с использованием химических реагентов;
 усвоение студентами физико-химических основ действия химических
реагентов, используемых в процессах промысловой подготовки нефти, газа и
воды.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины (требования к знаниям,
умениям и навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины).
В результате освоения содержания дисциплины студенты должны:
- знать основные классы химических соединений, используемых в качестве в
процессах промысловой подготовки нефти, газа и воды;
- уметь научно-обоснованно выбирать химические реагенты приминительно к
конкретным условиям промысловой подготовки нефти, газа и воды;
- знать методы и технологии получения основных реагентов и их модификаций,
применяемых в промысловой подготовке нефти, газа и воды;
- знать применяемые методы защиты окружающей среды при использовании
химических реагентов в нефтегазовой отрасли.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары
Лабораторные работы (ЛР) и(или) др.
виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Подготовка доклада
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Вид итогового контроля(зачет, экзамен)
42
32
32
-
Семестры
IX
42
32
32
-
-
-
10
диф.зачет
10
диф.зачет
Дисциплина «Химические реагенты и технологии для промысловой подготовки нефти,
газа и воды» состоит из двух частей:
Часть I: «Химические реагенты и технологии для промысловой подготовки нефти и
воды»
Часть II: «Химические реагенты и технологии для подготовки и транспорта газа на
промыслах», которые включают равные по объему виды учебной работы.
2
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
1
Раздел дисциплины
Лекции
2
Часть I. Химические реагенты и технологии для
промысловой подготовки нефти и воды.
Добыча нефти и природного газа в России. Количество
нефти, попутного газа и воды в составе продукции
нефтяных скважин. Общие сведения о промысловом
сборе, подготовке нефти, газа и воды.
Блок-схема обработки скважинной продукции.
Условия и коллоидно-химические факторы образования
водонефтяных эмульсий обратного типы В/М.
Разрушение водонефтяных эмульсий.
Роль химических реагентов-деэмульгаторов в процессе
разрушения водонефтяных эмульсий.
Технологии разрушения эмульсий и разделения нефти и
воды.
Технологии эффективной коалесценции капель воды.
Комбинирование различных методов деэмульсации
продукции скважин в современных технологических
схемах. Термохимические установки подготовки нефти.
Химические реагенты и технологии для очистки
нефтепромысловых вод от капель нефти и механических
примесей. Подготовка воды для ППД.
Часть II. Химические реагенты и технологии для
подготовки и транспорта газа га промыслах.
Значение газового комплекса в экономике России.
Инфраструктура газового комплекса. Показатели качества
продуктов газопереработки. Требования к качеству
продукции ГПЗ. Особенности эксплуатации ГПЗ и
газоперерабатывающих установок. Извлечение жидких
углеводородов методами низкотемпературной сепарации
(НТС) и низкотемпературной конденсации (НТК),
абсорбции.
Борьба с гидратообразованием в процессах переработки и
подготовки природного газа. Испльзование метанола для
предотвращения гидратообразования. Получение метанола
из синтез-газа.
Производство ингибиторов гидратообразования. Прямая
конверсия метана в метанол. Технологическая схема
процесса. Регенерация метанола из синтез-газа.
Использование
гликолей
для
борьбы
с
гидратообразованием.
Производство
гликолей.
Кинетические ингибиторы гидратообразования. Критерии
выбора ингибиторов гидратообразования.
3
2
3
ПЗ
(или С)
4
ЛЗ
5
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
4
5
3
5
6
7
8
Влагосодержание и способы осушки газа. Осушка газа с
помощью абсорбентов. Осушка газов с помощью ДЭГ.
Влияние технологических факторов на процесс осушки.
Регенерация гликолей. Технологическая схема процесса
осушки. Новые технологии регенерации гликолей.
Осушка газов твердыми сорбентами: оксид алюминия,
силикагель,
цеолиты.
Характеристика
сорбентов.
Термодинамические параметры адсорбционной осушки.
Регенерация адсорбентов. Схема адсорбционной осушки.
Использование химических реагентов в процессах очистки
газа. Характеристика основных способов очистки газов от
кислых компонентов. Химические реагенты для очистки
газов от диоксида углерода.
Химические реагенты для очистки газов от сероводорода и
других сернистых соединений. Очистка с помощью
алканоламинов. Выбор параметров абсорбционной
очистки. Технологическая схема аминовой очистки.
Получение этаноламинов. Ингибиторы пенообразования в
процессах аминовой очистки.
*
*
*
*
4.2. Содержание разделов дисциплины
Часть I. Химические реагенты и технологии для промысловой подготовки нефти и
воды.
4.2.1(I)Общие сведения о промысловом сборе и подготовке нефти, газа и воды. Добыча
нефти и природного газа в России.
Состав продукции нефтяных скважин. Расчет количества попутного газа (по газовому
фактору) и воды (по обводненности) в составе скважинной продукции. Сырая нефть,
товарная нефть. Требования к качеству товарной нефти. Современные
герметизированные и автоматизированные системы промыслового сбора и
транспортировки нефти, газа и воды.
4.2.2(I)Изменение объема добываемой нефти, ее обводненности в зависимости от
стадии разработки местонахождения.
Блок-схема обработки скважинной продукции с целью подготовки нефти, газа и воды.
Сепарация нефти от газа в блочных автоматизированных сепарационных установках с
предварительным сбросом пластовой воды. Деэмульсация водонефтяной эмульсии.
Разрушение промежуточных слоев. Очистка нефтесодержащих промысловых вод.
4.2.3(I)Условия и коллоидно-химические факторы образования водонефтяных
эмульсий В/М на промыслах.
Образование эмульсий при перемешивании нефти и воды в призабойной зоне, при
движении в стволе скважины и поверхностном оборудовании. Влияние размера капель
воды и прочности «бронирующих» оболочек на поверхности капель пластовой воды на
устойчивость эмульсии. Естественные эмульгаторы, содержащиеся в нефти и входящие
в состав прочных оболочек (олеогелей) на границе фаз.
4.2.4(I) Разрушение водонефтяных эмульсий.
Факторы, влияющие на этот процесс (температура, скорость потока и режим его
течения, деэмульгаторы, плотность воды и нефти, воздействие электрического поля и
центробежных сил и др.).
4
4.2.5(I) Роль химических реагентов-деэмульгаторов в процессе разрушения
водонефтяных эмульсий.
Классификация деэмульгаторов. Механизм действия деэмульгаторов. Тестирование
эффективности их действия. Технологические критерии выбора деэмульгаторов
водорастворимых и маслорастворимых. Требования к исходному сырью. Зависимость
структуры и свойств деэмульгаторов от строения исходных реагентов, условий
получения. Многофункциональность ПАВ-деэмульгаторов.
4.2.6(I)Технологии разрушения эмульсий и разделения нефти и воды с применением
деэмульгаторов.
Гравитационное разделение нефти и воды «холодный отстой». Внутрискважинная
деэмульсация. Ввод деэмульгатора в поток скважинной продукции на забое скважины.
Внутритрубная (трубная) деэмульсация. Разрушение бронирующих оболочек путем
ввода деэмульгатора и создания турбулентного режима течения потока.
4.2.7(I)Технологии эффективной коалесценции капель воды.
Использование эффективного коалесцирующего агента – дренажной воды. Разрушение
обратных эмульсий в электрическом поле переменного тока. Электродегидраторы с
подогревом и применением деэмульгатора. Разрушение нефтяных эмульсий в
центрифугах. Влияние температуры, вязкости и плотности нефти на осаждение капель
воды.
4.2.8(I)Комбинирование различных методов деэмульсации продукции скважин в
современных технологических схемах. Термохимические установки подготовки нефти.
Разрушение промежуточных слоев.
4.2.9(I)Химические реагенты и технологии для очистки нефтепромысловых вод от
капель нефти и механических примесей.
Подготовка воды для ППд. Факторы, влияющие на устойчивость прямых эмульсий
нефтесодержащих вод. Механизмы коагуляции и флокуляции при очистке
нефтепромысловых вод. Производство и краткая характеристика некоторых
флокулянтов. Влияние физико-химических характеристик флокулянтов на
эффективность процесса флокуляции. Требования к качеству воды, закачиваемой в
пласт с целью поддержания пластового давления (ППД).
Часть II. Химические реагенты и технологии для подготовки и транспорта газа на
промыслах.
Значение газового комплекса в экономике России. Инфраструктура газового
комплекса. Перспективы развития отрасли.
4.2.1(II)Показатели качества газов, газового конденсата и ШФЛУ.
Показатели качества продуктов газопереработки. Требования к качеству товарных
газов. Показатели качества ШФЛУ. Показатели качества сжиженных углеводородных
газов (СУГ) и стабильного конденсата.
4.2.2(II)Особенности эксплуатации промысловых газоперерабатывающих установок.
Особенности эксплуатации промысловых газоперерабатывающих установок,
особенности некоторых процессов разделения газов. Извлечение жидких
углеводородов методами низкотемпературной сепарации (НТС) и низкотемпературной
конденсации (НТК) с использованием химических реагентов.
5
4.2.3(II)Борьба с гидратообразованием в процессах подготовки и переработки
природного и попутного газов.
Гидратообразование в процессах подготовки и переработки попутного и природного
газов. Ингибирование образования кристаллогидратов. Использование метанола в
качестве ингибитора гидратообразования. Характеристики метанола. Модульные
установки прямой конверсии метана в метанол. Технологическая схема установки.
Использование гликолей для борьбы с гидратообразованием. Кинетические
ингибиторы гидратообразования. Критерии выборов ингибиторов гидратообразования.
4.2.4(II) Использование химических реагентов в процессах осушки природного газа.
Влагосодержание природного газа и способы его осушки. Осушка природного газа с
помощью абсорбентов (метанола, гликолей, растворов солей). Физико-химические
свойства гликолей, используемых в процессах осушки. Факторы, влияющие на процесс
осушки газа. Технологическая схема процесса осушки. Регенерация гликолей. Новые
технологии регенерации гликолей.
Адсорбционные методы осушки. Требования, предъявляемые в адсорбентам. Принципа
подбора адсорбентов. Характеристика используемых адсорбентов – оксида алюминия,
силикагелей, цеолитов.
Термодинамические параметры адсорбционной осушки. Регенерация адсорбентов.
Технологическая схема адсорбционной осушки.
Использование мембранных материалов для разделения и концентрирования газов и
растворов. Классификация и характеристика мембран. Мембранные материалы и
аппараты. Показатели качества разделения газовых смесей мембранными методами.
4.2.5(II) Использование химических реагентов в процессах очистки природного газа.
Примеси, содержащиеся в природных и технологических газах. Способы очистки газов.
Очистка газов от диоксида углерода. Абсорбционные методы очистки: водой,
метанолом, другими абсорбентами. Основные промышленные процессы очистки.
Хемосорбционные методы очистки: водными растворами алканоламинов, растворами
карбонатов, другими методами.
Адсорбционная очистка. Каталитическое гидрирование.
Очистка газов от сероводорода и других сернистых соединений. Сорбционные методы
очистки газов от сероводорода растворами алканоламинов. Характеристика
абсорбентов и хемосорбентов. Выбор поглотителей и технологических параметров
очистки газов от сернистых соединений. Технологическая схема абсорционной
аминовой очистки.
Пенообразование в процессах аминовой очистки. Использование химических реагентов
в качестве пеногасителей. Получение этаноламинов. Комбинированные абсорбенты.
Очистки газов от сернистых соединений с помощью твердых адсорбентов и
хемосорбентов. Очистка с помощью цеолитов. Регенерация цеолитных адсорбентов.
Использование хемосорбентов в процессах очистки газов. Очистка газов от
меркаптанов, применяемые сорбенты. Хемосорбционно-каталитическая очистка.
5. Лабораторный практикум не предусмотрен.
6. Содержание самостоятельной работы: подготовка к двум контрольным работам,
обзор публикаций за последние три года по тематике дисциплины, выполнение
реферата.
Тематику реферата определяет преподаватель, исходя из содержания дисциплины и
отдельных тем, вынесенных на самостоятельную проработку. Реферат после
проверки преподавателем студент при необходимости дорабатывает и представляет
к защите на диф.зачете.
6
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
7.1. Рекомендуемая литература:
а) основная литература по по ч.I:
I-1.Дунюшкин И.И. Сбор и подготовка скважинной продукции
нефтяных
месторождений. Учебное пособие. - М.: Изд-во «Нефть
и газ» РГУ нефти и газа им.
И.М.Губкина, 2006. - 320с.
I-2. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Учебник для
вузов.
М.:Торгово-издательский дом «Альянс» (Издание третье,
стереотипное.
Перепечатанное со второго издания, 1979г.), 2005. - 319с.
I-3. Сахабутдинов Р.З. Губайдулин Ф.В., Исмаилов И.Х., Космачева Т.Ф. Особенности
формирования и разрушения водонефтяных эмульсий на поздней стадии
разработки
нефтяных месторождений. - М.: ОАО
«ВНИИОЭНГ», 2005. - 324с.
I-4. Глущенко В.Н. Обратные эмульсии и суспензии в нефтегазовой промышленности. - М.:
Интерконтакт Наука, 2008, - 725с.
I-5. Низова С.А. Охрана водного бассейна от загрязнений. В кн. Экология нефтегазового
комплекса. Учебное пособие. Т.1. Под общ. ред. А.И. Владимирова и В.В. Ремизова. М.:ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ
нефти и газа им И.М.Губкина, 2003, - С. 183-286.
б)дополнительная литература по ч. I:
I-1. Тронов А.В. Технологические процессы и оборудование для
подготовки
нефтепромысловых вод. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». - 2002.- 416с.
I-2. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий. - М.:
Недра,1982, - 222с.
I-3. Тронов В.П. Фильтрационные процессы и разработка нефтяных месторождений.-Казань:
Изд-во «ФЭН» Академия наук РТ. - 2004.- 584с.
I-4. Сваровская Н.А. Подготовка, транспорт и хранение скважинной продукции:
пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - 268с.
Учебное
I-5. Драненский В.Л., Алексеева Л.П., Рейтманцев С.В. Коагуляция в технологии очистки
природных вод. - М.:2005. - 576с.
I-6. Тронов В.П., Тронов А.В. Очистка вод различных типов для использования в системе
ППД. - Казань, ФЭН, 2001, 560с.
7.2.Рекомендуемая литература:
а) основная литература (по ч.II):
II-1.Лапидус
А.Л.,
Голубева
И.А.,
Жагфаров
пособие.М.:ЦентрЛитНефтеГаз. - 2008. - 450с.
Ф.Г.
Газохимия.
Учебное
II-2. Сбор и подготовка нефти и газа. Учебник/Ю.Д. Земенков, Л.М.Маркова,А.Д.Прохоров,
С.М. Дудин/ - М.: Изд.центр
«Академия». - 2009. - 160с.
7
II-3. Лыков О.П., Низова С.А., Толстых Л.И. Химические реагенты нефтегазовой отрасли.
Свойства. Применение. Экология.
Учебное пособие. - М.:Изд. «Нефть и газ» РГУ
нефти и газа им.
И.М. Губкина. - 2007. - 207с
б) дополнительная литература (по ч.II):
II-1.Лутошкин Г.С., Дунюшкин И.И., Сборник задач по сбору и
подготовке нефти, газа
и воды на промыслах. Учебное пособие. М.:ИЗД «Альянс С». - 2007, 135с.
II-2.Шумяцкий Ю.И. Промышленные адсорбционные процессы.
«Колос С.». - 2009. - 183с.
Учебное пособие. - М.:
II-3. Подавалов Ю.Д. Экология нефтегазового произвоства — М.:ИНфраИнженерия. - 2010. 416с.
II-4. Российская газовая энциклопедия (ред.Вяхирев Р.И.). - М.:Изд. «Большая
энциклопедия», 2004, - 527с.
Российская
II-5. Экология нефтегазового комплекса. Учебное пособие, в 2-х
томах. Под общ. ред.
А.И.Владимирова, В.В.Ремизова, т.1. - М.:Изд. «нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.
Губкина, 2003, - 416с.
II-6. Лыков О.П. Химические реагенты для газовой промышленности. Учебное пособие. М.: Изд. «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им
И.М. Губкина, 2005, -131с.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным
стандартом
высшего
профессионального
образования
по
«Химическая технология органических веществ и топлива»
направлению 240400
подготовки инженеров
специальности 240401 «Химическая технология органических веществ»
Составители программы:
Профессор
кафедры
технологии
химических веществ для нефтяной и
газовой промышленности, д.х.н.
С.А. Низова
Профессор той же кафедры, д.т.н.
О.П. Лыков
Зав. кафедрой технологии химических
веществ для нефтяной и газовой
промышленности, д.х.н., профессор
М.А. Силин
Программа одобрена методической комиссией факультета химической
технологии и экологии
Председатель методической комиссии
ФХТиЭ, профессор
В.А. Широков
Начальник УМУ, профессор
А.Д. Макаров
8