No abstract

A b s t r a c tWe have established the mechanism of the effect of structural-group and fractional oil content on its physicochemical properties and rheological characteristics resulting from a high content of high molecular components due to different solubility of liquid hydrocarbons relative to the latter ones. Keywords:Dispersed system, Oil fraction, Structural-group composition, High molecular components, Solubility, Boiling point. © 2016 «OilGasScientificResearchProject» Institute. All rights reserved.Нефть -природная многокомпонентная орга-ническая жидкость. Ее основу составляет смесь нафтеновых, ароматических и парафиновых углеводородов. Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из кото-рых большая часть -жидкие углеводороды и гетероатомные органические соединения, пре-имущественно сернистые, азотистые и кислород-ные, металлоорганические соединения, осталь-ные компоненты -растворённые углеводородные газы, вода, минеральные соли, растворы солей органических кислот и др., механические при-меси. Содержание всех этих компонентов может варьировать в широких пределах и зависит от месторождения нефти (рис.1).В состав нефти входит около 425 углеводо-родных соединений. Любая нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтено-вых и ароматических углеводородов. По углево-дородному составу все природные нефти делят на: метаново-нафтеновые, нафтеново-метановые, ароматико-нафтеновые, нафтеново-ароматиче-ские, ароматико-метановые, метаново-аромати-ческие, а также метаново-ароматико-нафтено-вые. Другими словами нефть может состоять из множества углеводородных и неуглеводородных соединений с различной температурой кипения, поэтому одним из наиболее часто используемых свойств нефти является ее фракционный состав, характеризующийся содержанием отдельных фракций нефти, выкипающих в разных темпера-турных интервалах. При огромном разнообразии компонентов до 300 o С обычно выкипает не более 50% массы нефти. Остаток состоит из высокомо-лекулярных углеводородов, смол, асфальтенов, минеральных веществ, количество которых, тем больше, чем тяжелее нефть.Разделение по компонентам методом фрак-ционирования представлено на рисунке 2. Асфальтены выделяются путем добавления рас-творителей н-алкана, например н-гептана или н-пропана. Оставшиеся компоненты нефти, назы-ваемые мальтенами, разделяются путем пропу-скания их через хроматографическую колонку с адсорбентом. Каждый из компонентов выделя-ется посредством его вымывания различными растворителями. Насыщенные углеводороды и твердые парафины -н-алканами. Смолы обра-зуют особый класс, отличаемый по характери-стикам растворимости, и в этом они аналогичны асфальтенам: смолы представляют собой нелету-чий полярный компонент нефти, растворимый в н-алканах, но нерастворимый в жидком пропане.С точки зрения коллоидной химии важно, что температурный интервал жидкого состояния компонентов нефти существенно неодинаков. Иначе говоря, температура плавления, с одной стороны, и температура кипения, с другой, могут сильно различаться. На рисунке 3 показана схема

A b s t r a c tObtained flow curves of complex shape, confirming the possibility of the existence of abnormal transition zones of viscosity changes when pumping masout and heavy oil with a low content of light hydrocarbons. It is proposed the general form of the flow curve of oil and universal rheological model taking into account the current state of the oil and the dispersed structure of the system by introducing a correction factor k t , the value of which varies from zero to one depending on the temperature and time spent in static. Задачи прогнозирования свойств нефтей и их смесей являются достаточно сложными и многоаспектными, особенно с учетом фактора несовместимости некоторых нефтей при их сме-шении. Как показывает опыт, в практических задачах не встречаются случайные величины, распределения которых точно соответствовали бы теоретическим. Последние уже являются математическими моделями реальных распре-делений. Подбор моделей и анализ их адекват-ности моделируемым случайным величинам, является одной из основных задач математиче-ской статистики, которая, в свою очередь, сво-дится к проверке предположений (гипотез) о виде модели распределения и о его параметрах. KeywordsПри транспортировке многокомпонентных нефтяных систем, содержащих высоковязкие и высокозастывающие компоненты, можно стол-кнуться с рядом трудностей, такими как высо-кая температура застывания и вязкость, увели-чение и накопление асфальто-смоло-парафи-новых отложений (АСПО), появление статиче-ского напряжения сдвига и сильное изменение реологических свойств при изменении темпе-ратуры потока, вплоть до перехода от одной реологической модели жидкости к другой. Следовательно, для оценки эффективности и целесообразности перекачки таких нефтей и смесей тем или иным способом наряду с опре-делением их кинематической вязкости в обла-сти ньютоновского течения необходимо полное изучение физико-химических свойств жидко-сти в широком интервале температур, включая те сложные случаи, когда они переходят в раз-ряд неньютоновских жидкостей.На сегодняшний день уже доказано решаю-щее влияние углеводородного состава и струк-туры нефти на ее физико-химические и реоло-гические свойства.Вязкость нефти может изменяться в широ-ких пределах, что определяется ее структурно-групповым составом и содержанием высокомо-лекулярных веществ. Среди различных групп углеводородов нефти наименьшую вязкость имеют предельные или парафиновые, а наи-большую -нафтеновые углеводороды. Чем больше вязкость нефтяных фракций, тем боль-ше температура их кипения.Температура кристаллизации (застывания) нефти (от -60 до +30 o C) зависит преимуще-ственно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Смолистые вещества оказывают противоположное влияние: с повы-шением их содержания температура застыва-ния понижается.Многие исследователи в своих работах отме-чают, что, несмотря на большое число теоре-

No abstract

A frequency-elastic drive mode for a sucker rod pumping system is introduced to reduce its polished rod peak loads and the total energy consumption. Numerical modeling and an extensive field test verify the concept. The frequency-elastic drive mode is a software solution for variable speed drive systems, which can be applied in the controller and does not require any hardware adjustments. The novel drive mode adjusts the set frequency, sent by the controller to the frequency converter, depending on the actual power requirements. An increase in power consumption results in a reduction of the set frequency, which is proportional to the power consumption increase. A reduction in power consumption results in the opposite effect to achieve a similar pumping speed as for regular operation. The frequency-elastic drive mode is simulated by a numerical model, which covers the entire pumping system. An extensive field test was performed to verify the concept and the numerical model. The simulation and the field test have confirmed the concept of the frequency-elastic drive mode and quantified its saving potential. The evaluation of the field test has shown that the energy-saving potential can reach five percent. In addition, a peak polished rod load reduction of up to three percent was seen. At the tested pumping system the frequency elastic drive mode under optimized parameters yields the best results in terms of total energy savings in the pumping speed range between 7 to 10 strokes per minute. A downhole system efficiency increase was seen for any pumping speed. The numerical model matches the field test data and allows the performance prediction of the novel drive mode for changed parameters and wellbore configurations without extensive field testing. The novelty of the presented paper is the concept of the frequency-elastic drive mode, which is a pure software solution for variable speed drive sucker rod pumping systems. The holistic model includes the entire pumping system and matches the field test data at remarkable accuracy.