Сборник материалов подготовлен под редакцией доктора химических наук, академика Кулажанова К. С. Редакционная коллегия
жүктеу/скачать 7,74 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ИЗУЧЕНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА НЕФТЕЙ И УЛУЧШЕНИЕ ИХ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Калиев Б.А., к.т.н., Гумаров А.,студент, Саурбаев Т., студент Алматинский технологический университет, г. Алматы, Республика Казахстан Переход к рыночной экономике тесно связан с процессами регулирования и управления технологическими процессами. В этой связи актуальной становится задача оптимального распределения ресурсов. Для ее решения нередко приходиться прибегать к построению математической модели. Суть математического моделирования состоит в замене реального объекта некоторой математической конструкцией, отражающей характерные черты моделируемого процесса. Методы математического моделирования позволяют проводить прогноз свойств и оптимизацию показателей технических объектов с меньшими затратами, чем проведение эксперимента. В результате при обработке экспериментальных данных возникает необходимость получения математических моделей с помощью доступных способов. Одним из них является метод наименьших квадратов. При использовании этого метода задачей исследователя является получение и анализ математической модели. В результате разработанная эмпирическая математическая модель может быть использована для оценки механизмов процессов, протекающих внутри объекта. Построение модели само по себе не является самоцелью. Большинство из них строится с вполне определенными целями, для решения определенных задач. Учет этих целей необходим при разработке и идентификации модели. В основе каждой модели лежит система предпосылок, определяющих исходные принципы построения модели. Если параметры экономико-математической модели определяются на основе статистической информации с использованием методов статистической обработки данных, то модель будет экономико-статистической. Метод наименьших квадратов (МНК, англ. Ordinary Least Squares, OLS) — математический метод, применяемый для решения различных задач, основанный на минимизации суммы квадратов отклонений некоторых функций от искомых переменных. Он может использоваться для «решения» переопределенных систем уравнений (когда количество уравнений превышает количество неизвестных), для поиска решения в случае обычных (не переопределенных) нелинейных систем уравнений, для аппроксимации точечных значений некоторой функцией. МНК является одним из базовых методов регрессионного анализа для оценки неизвестных параметров регрессионных моделей по выборочным данным.
Как упоминалось ранее, одним из методов решения задачи нахождения эмпирической функции является метод наименьших квадратов. Во многих случаях при выборе вида функции можно ограничиться полиномом степени m:
0
1
2
2
Согласно этому методу коэффициенты А 0 , A 1 , A 2 ,
..., A m полинома (1) определяют так, чтобы сумма квадратов разностей значений у i , получаемых экспериментально, и значений функции (х i ) была бы наименьшей на заданной системе точек т. е.
(2) Отсюда и название метода: «метод наименьших квадратов». Полученный полином называется аппроксимирующим для данной функции, а процесс построения этого полинома – точечной квадратичной аппроксимацией функции. Для решения задачи точечного квадратичного аппроксимирования воспользуемся общим приемом дифференциального исчисления. Найдем частные производные от
величины по всем переменным А 0 , A 1 , A 2 ,
..., A m . Приравнивая эти частные производные нулю, получим для определения неизвестных А 0 , A 1 , A 2 ,
..., A m систему c m+1 неизвестными: 326
(3) Введем обозначения:
Преобразуя систему (3) и используя введенные обозначения, будем иметь , (4) где s
Можно доказать, что если среди точек х 1 , …, х n нет совпадающих и m≤n, то определитель системы (4) отличен от нуля и, следовательно, эта система имеет единственное решение Полином (1) с такими коэффициентами будет обладать минимальным квадратичным отклонением S min
. Часто для определения степени m полинома заносят экспериментальные точки на координатную плоскость Оху. Если они примерно располагаются по одной прямой, то зависимость между х и у близка к линейной и = А 0
1
Если опытные данные таковы, что при построении графика они располагаются вблизи некоторой параболы, то можно искать приближенную зависимость в виде
0
1
2
2
Заметим, что промежуточные вычисления нужно проводить с надлежащим количеством десятичных знаков. В частности, если происходит потеря цифр при вычитании, то вычисления должны быть проведены с достаточным количеством запасных верных значащих цифр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.: Наука, 1999. 2. Кибзун А. И., Горяинов Е. Р., Наумов А. В., Сиротин А. Н. Теория вероятностей и математическая статистика. Базовый курс с примерами и задачами.- М.:Физматлит, 2002. 3. Теория вероятностей и математическая статистика. Лабораторные работы.- Москва, МАИ, 1992.
ИЗУЧЕНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА НЕФТЕЙ И УЛУЧШЕНИЕ ИХ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Ибрашева Р.К., рук. к.х.н., профессор, Таубалдиев Р., студент E-mail: ribrasheva@mail.rut, aubaldiev.rustem@gmail.com.
В настоящее время Казахстан входит в двадцатку крупнейших нефтедобывающих стран и при этом более 88% углеводородов экспортируются на рынки дальнего и ближнего зарубежья. Общие 327
прогнозные ресурсы углеводородов оцениваются в пределах 12-17 миллиардов тонн, из них более 60% (8 миллиардов тонн) приходится на Казахстанский сектор Каспийского моря. Характерной особенностью современной нефтедобычи является увеличение в мировой структуре сырьевых ресурсов, доли трудно извлекаемых запасов, к которым относятся, в основном, тяжелые и высоковязкие сорта нефти. Нефть представляет собой смесь жидких углеводородов (парафиновых, нафтеновых и ароматических), в которой растворены газообразные и твердые углеводороды. В незначительных количествах она содержит серные и азотные соединения, органические кислоты и некоторые другие химические соединения[0]. При определении качества сырья, продуктов нефтепереработки и нефтехимии часто пользуются данными технического анализа, который состоит в определении некоторых физических, химических и эксплуатационных свойств нефтепродуктов. С этой целью используют следующие методы, в комплексе дающие возможность охарактеризовать товарные свойства нефтепродуктов в различных условиях эксплуатации, связать их с составом анализируемых продуктов, дать рекомендации для наиболее рационального их применения[0]. К физическим методам относятся: определение плотности, вязкости, температуры плавления, замерзания и кипения, теплоты сгорания, молекулярной массы. К химическим относятся методы использующие классические приемы аналитической химии. К физико-химическим относятся колориметрия, потенциометрическое титрование, нефело- метрия, рефрактометрия, спектроскопия, хроматография; К специальным определение октанового и цетанового чисел моторных топлив, химической стабильности топлив и масел, коррозионной активности, температуры вспышки и воспламенения и др[0]. Компонентный состав влияет на свойства сырья, который характеризуют качество нефти и нефтепродуктов. Содержание серы в нефти во многом определяет качество и стоимость сырья. Так как сера, содержащаяся в виде органических серных соединениях, оказывает огромное влияние на процессы добычи, транспортировки, хранения и переработки. Содержание серы в дистиллятах прямой перегонки нефти возрастает по мере перехода от низших фракций к высшим. Меньше всего ее находится в бензине. Более 50% всей серы остается в мазуте. Сернистые органические соединения, за исключением циклических, являются термически малоустойчивыми веществами, поэтому если в процессе перегонки они разлагаются, то легкие продукты обогащаются серой, главным образом за счет сероводорода[0]. Вода оказывает серьезное влияние на качество нефтепродуктов. Присутствие пластовой воды в нефти существенно удорожает ее транспортировку по трубопроводам и переработку. Возрастание транспортных расходов обусловлено не только перекачкой балластной воды, но и увеличением вязкости нефти, образующей с водой эмульсию. Для количественного определения содержания воды в нефтях известен и широко применяется в настоящее время метод Дина и Старка, принятый в качестве стандартного (ГОСТ 2477-65). Этот метод основан на измерении объема воды, испарившейся из определенного объема исследуемой обводненной пробы нефтепродукта при прогреве ее до температуры кипения в присутствии специального растворителя. Один из важнейших и широко употребляемых показателей качества нефтей и нефтепродуктов это плотность. На практике используют чаще безмерную величину – относительную плотность. Относительной плотностью (ρ отн ) нефти или нефтепродукта называется отношение их массы при температуре определения (t опр
) к массе чистой воды при стандартной температуре (t ст ), взятой в том же объеме. Плотность большинства нефтей меньше единицы и в среднем колеблются от 0,80 до 0,90 г/см 3 .
Нефти из газоконденсатных месторождений очень легкие ( = 0,75 – 0.77 г/см 3 )[0].
Вязкость – важнейшее технологическое свойство нефтяной системы. Величина вязкости учитывается при оценке скорости фильтрации в пласте, при выборе типа вытесняющего агента, при расчете мощности насоса добычи нефти и др. Вязкость (абсолютная, динамическая) характеризует силу трения (внутреннего сопротивления), возникающую между двумя смежными слоями внутри жидкости или газа на единицу поверхности при их взаимном перемещении[0]. Нами был изучен компонентный состав нефтей Узеньского и Кенкиякского месторожлений, данные которого представлен в таблице 1.
328
Таблица-1. № Нефть месторождений Плотность Р 20
3 T застывания, ◦C Вязкость 40◦C, мм 2 /с Состав, % Масс. сера
Пар. Асф.
1 Узень 875,2 -27 29 0,156 20,6
2,3 2 Кенкияк 855,3 -27 17,7 0,638 5,05
1,5
Для улучшения реологических характеристик нефтей указанных месторождений была добавлена полимерная депрессорная присадка и на базе ТОО «Органик» проведены соответ- ствующие анализы по изучению физических свойств. Все анализы проводились в соответствии с ГОСТом 1437для определения серы, ГОСТом 2477-65для определения содержания воды. Изменения физических характеристик после добавления присадки приведены в таблице 2.
Таблица-2. № Нефть месторождений Плотность, кг,м 3
воды, % Вязкость, мм 2
Содержание серы, %
1 Узень 845,8 2,6 13,2
0,0305 2 Кенкияк 822,5 0,5 12,4 0,056
Данные анализов указывают на положительное влияние депрессорной присадки на реологические свойства нефтей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Анализ нефти. Справочник: пер. с англ. Под ред.Нехамкиной Л.Г., Новикова Е.А. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2010. 2. Золотов, Ю.А.Основы аналитической химии. В 2 т. Т. 2: Алов Н.В., Барбалат Ю.А., Борзенко А.Г., Гармаш А.В., Золотов Ю.А. и др. / Под ред. Ю.А.Золотова. - М.: Академия, 2012. 3. Вержичинска С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. Химия и технология нефти и газа: учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. 4. Гоганов А.Д., Королев В.В., Котович И.В,. Ковалев В.А,. Летягин Ю.И., Мистибовская Л.Е., Плотников Р.И. - Измерение массовой доли серы в нефти и нефтепродуктах – М.: Мир измерений, 2004.
УДК 502.3-027.21 ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ АТЫРАУСКОГО РЕГИОНА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Мырзалиева С.К., д.х.н., профессор, Шитенова Н.У., Андирова А.Ж. КазНИТУ имени К.И.Сатпаева г. Алматы, Республика Казахстан E-mail: saulekerchaiz@mail.ru Для Казахстана устойчивое развитие Атырауского региона имеет особое значение не только потому, что здесь сосредоточены громадные запасы нефти и газа и вкладываются значительные инвестиции в освоение углеводородных ресурсов, но и потому, что город Атырау расположен в прибрежной зоне крупного внутреннего водоема и при неразумной экологической политике это может повлечь рост загрязнения морской среды. В структуре промышленного производства Атырауской области самый высокий удельный вес занимает добыча сыройнефти и попутного газа, перегонка нефти, производство и распределение электроэнергии. На территории области выявлены уникальные месторождения нефтегазового и газоконденсатного сырья. Запасы нефти промышленных категорий на действующих и подготовленных месторождениях составляют 840 млн. тонн. Основная часть приходится на одно из крупнейших в мире месторождение Тенгиз [1]. По оценкам в Тенгизе сосредоточено свыше 2,5-3 млрд. тонн нефти, свыше 1800 млрд. куб. метров попутного газа. 329
Атырауская область занимает особое место среди регионов и зон экологического бедствия Казахстана. Экологическая ситуация здесь формируется под влиянием природных и антропогенных факторов, важнейшими из которых являются подъем уровня Каспийского моря и бурное развитие нефтегазового комплекса [2]. Подъём уровня моря может привести к появлению зон сероводородного заражения как в связи с гибелью растений на мелководьях, так и в результате затопления действующих нефтяных и газовых промыслов, территории которых загрязнены нефтепродуктами. Наращивание добычи нефти и газа, высокая агрессивность извлекаемого сырья влияют на процессы интенсивного загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, а через них – почвенного и растительного покрова, в которых накапливаются тяжелые металлы, радионуклиды и нефтепродукты. В процессе эксплуатации нефтепромыслов в атмосферу выделяются твердые частицы, сернистый ангидрид, окись углерода, оксиды азота и углеводороды. Экологическая ситуация в г. Атырау резко обострилась из-за загрязнения воздушного бассейна города парами меркаптанов, относящихся ко второму классу опасности. Другим значительным источником загрязнения города является автотранспорт. Ниже в таблицах 1 и 2 показаны общие показатели за 2014 год и основные экологические показатели по области в период с 2011г. по 2014г.
Таблица-1.Общие показатели за 2014 год S (субъекта), тыс.га 118,6 Население тыс. чел. 581,5 ВРП, млрд.тг. 4 023,4
Показатель 2011г. 2012г. 2013г. 2014г. Интенсивность выбросов на ед. ВРП, тн/млрд.тг. 31,0 40,0 39,0 27,1 Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, тыс. тонн. 107,4 133,1 138,4 109,1 Затраты на ООС, млн.тг. 42 540,5 35 606,5 60 535, 7 73 531, 2 Интенсивность образования отходов на ед. ВРП, тн/млрд.тг. 9,64 6,82 5,97 5,16 Общее количество образованных отходов, тонн. 33 247 22 448
21 785 20 754
Неблагоприятная экологическая обстановка в области усугубилась с ростом нефтедобычи на Тенгизском месторождении. В связи с освоением и развитием нефтедобычи в прибрежных районах северо-восточной части Каспийского моря, месторождений Тенгиз и Прорва экосистема наиболее подвержена загрязнению серой и серосодержащими соединениями, содержание которых очень высоко в казахстанской нефти. Тенгизский газоперерабатывающий комплекс допускает сжигание попутного газа на факелах, вызывая загрязнение воздушного бассейна региона. На открытом воздухе хранится более 3,7 млн. тонн комовой серы [3]. Основными факторами пространственного рассеивания техногенных выбросов являются погодные условия: направление и скорость ветра, температура воздуха, осадки, относительная влажность воздуха и др. Газо-пылевые выбросы, осаждающиеся на поверхности почвы, прочно фиксируются в верхнем горизонте. Значительные площади залиты выбросами нефти и буровыми растворами. В почвах всех месторождений валовые формы тяжелых металлов (кадмий, ртуть, медь, кобальт, селен, сурьма, свинец) не превышают ПДК, за исключением отдельных участков на Тенгизском месторождении, где содержание свинца составляет 60 мг/кг и превышает ПДК в 2 раза, а на профиле 1 и УП – превышает ПДК в 8-12 раз, а валовое содержание цинка в 18-29 раз. Содержание мышьяка местами в 15-30 раз превышает ПДК. Накопление в почвах тяжелых металлов происходит в основном через техногенные
330
выбросы в атмосферу пыли, дыма, аэрозолей. В растениях происходит накопление тяжелых металлов (меди, цинка, кобальта, свинца, кадмия) [4]. Для сохранения биологического разнообразия Каспийского моря, являющегося средоточием удивительного разнообразия форм живой природы и важнейшим источником пищевых ресурсов, при одновременном устойчивом развитии прибрежных районов, необходимо урегулировать вопросы ведения промысла, определить принципы распределения биоресурсов между прикаспийскими государствами, порядок экспорта рыбной продукции, организовать проведение совместных научных исследований и дать научное обоснование квоты на вылов осетровых рыб [5, 6]. По мнению многих исследователей, состояние экосистемы в Атырауской области характеризуется как предкризисное. В случае непринятия комплекса защитных мер региону грозит экологическая катастрофа с тяжелыми последствиями не только для данной местности, но и в глобальном масштабе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Диаров М.Д., Гумаров С.С. Состояние воздушного басейна г. Атырау // Проблемы нефтегазового комплекса Казахстана: Матер. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летнему юбилею акад. Н.К.Надирова. – Атырау: АИНиГ, 2001. – т. 1. – С. 290-292. 2. Обревко Л.А., Фролова В.А., Даришева А.М. Экологические проблемы и утилизация отходов нефтяной промышленности: Аналит. обзор. – Алматы: КазгосИНТИ, 2002. – 120 с. 3. Абдрахманов М., Умбеталиева Г. Экологические проблемы Атырауской области и некторые пути их решения // Современные проблемы геофизики, геологии, освоения, переработки и использования углеводородного сырья: Матер. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 20-летию образования Атырауского ин- та нефти и газа. – Атырау: АИНиГ, 2001. – С. 364 – 366. 4. Ищанова Н.Е., Бигалиев А.А. Исследование содержания тяжелых металлов в образцах почвы Тенгизского нефтегазоносного месторождения Атырауской области // Вестник Казгу. Сер. Экологическая. – 2001. – С. 83 – 85. 5. Кенжегалиев А., Жолдасов Е., Хабдабергенова Г., Бозахаева З. Состояние загрязнения Каспийского моря нефтяными углеводородами // Нефть и газ Казахстана. – 1997. - № 2. – С.122-126. 6. Сериков Ф.Т., Оразбаев Б.Б. Экологическое состояние нефтегазовых месторождений Прикаспия и побережья казахстанской части Каспийского моря // Нефть и газ. – 2001. - № 2. – С.105-108.
УДК 691.175
жүктеу/скачать 7,74 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|