автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Микроволновые методы и средства повышения эффективности мониторинга обводненности водонефтяных эмульсий

На правах рукописи

ГАЛИМОВ МАРАТ РАЗИФОВИЧ

УДК 681.325

МИКРОВОЛНОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОНИТОРИНГА ОБВОДНЕННОСТИ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Специальность 05.11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

Авто реферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2005

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им. А. Н. Туполева (КГТУ-КАИ).

Научный руководитель:

д.т.н., профессор Морозов Геннадий Александрович

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор Ильин Герман Иванович к.т.н., доцент Камалетдинов Азат Зуфарович

Ведущая организация (предприятие):

Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти (ТатНИПИнефть)

Зашита состоится на заседании диссертационного совета Д212.079.04 при Казанском государственном^ехническом университете им. АН. Туполева « » с*ь}><7АФ 2005 Г. в & в ауд. . 5-го учебного здания

КГТУ-КАИ по адресу: Казань, ул. К. Маркса, 31/7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева по адресу: Казань, ул. К. Маркса, 10

Автореферат разослан «£/» »2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

к.т.н., доцент

В.А. Козлов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Мониторинг обводненности водонефтяных эмульсий (ВНЭ) - добываемой продукции нефтяных скважин, как элемент системы контроля и управления качеством товарной нефти, одна из наиболее актуальных областей научно-практических интересов промышленно развитых государств. Наличие достоверной информации о содержании в ВНЭ долей нефти и воды позволяет оценивать предполагаемое количество добытой товарной нефти, определять стратегию и тактику обработки ВНЭ для получения ее максимального количества, судить об эффективности разработки продуктивного пласта и рентабельности эксплуатации скважины, принимать своевременно верные решения о начале работ по обработке призабойной зоны пласта и ремонту скважины, производить оценку эффективности применения новых технологий и т. д.

Как процесс создания и совершенствования информационной системы, характеризующей состояние масштабных и локальных изменений долей воды и нефти в составе ВНЭ, тенденций их развития и рекомендаций на целенаправленное регулирование в ходе подготовки товарной нефти, мониторинг обводненности требует для своей реализации создания образцов измерительной аппаратуры, совместимой с распространенными системами и средствами компьютерной обработки и хранения информации, в частности АСУ ТП добычи нефти (ДН), пригодных для эксплуатации как в лабораторных и полевых стационарных условиях, так и с мобильных средств. При этом необходимо принять во внимание, что создаваемые приборы должны обеспечивать мониторинг обводненности, главным образом, за счет автоматизированных измерений доли воды в ВНЭ с высокой точностью, оперативностью и диапазоном, который должен перекрывать от 1 (товарная нефть) до 99% (добываемая ВНЭ).

Необходимо отметить, что разработкой измерительной аппаратуры для определения обводненности ВНЭ занимаются многие коллективы специалистов, как в нашей стране, так и за рубежом. Значительный объем информации по данной проблеме содержится в трудах В.Л. Белякова, Г.Ф. Большакова, В.И. Логинова, C.S. Fang, W.J. Klaila, N.O. Wolf и др. Известны и находят применение отечественные и зарубежные приборы, измеряющие долю воды в продукции скважин, - влагомеры ВСН и ВИЛ (Бугульма), ВСН-1 и ВТН (Саратов), влагомеры фирм «Agar», «Phase Dynamics», «Fluenta» и др.

Однако анализ результатов, полученных при эксплуатации известных лабораторных и промышленных приборов,- показывает, что все они в той, или иной степени не удовлетворяют определенным выше требованиям либо по точности, либо по диапазону, либо по оперативности, либо по возможности автоматизации измерений. Это объясняется отсутствием решения широкого круга теоретических и практических вопросов, как для процессов анализа компонентного состава, так и для процесса преобразования и регистрации полученных результатов.

При решении вопросов анализа компонентного состава мало внимания уделяется дискретным методам, при которых ВНЭ предварительно разделяется на нефть, воду, газ и осадок, а затем каким либо из методов определяется их

процентное соотношение. В настоящее время для разделения ВНЭ на компоненты широко используется микроволновая сепарация, которая, однако, нашла применение лишь для ее обработки, но не для компонентного анализа состава.

С точки зрения компонентного анализа состава нерассмотренными являются вопросы воздействия микроволнового излучения на ВНЭ в ограниченном измерительном объеме, разработки закрытых рабочих камер, выбора режимов в случае унитарной и комбинированной (в присутствии других физических или химических воздействий) обработки. Их решение необходимо для обеспечения требуемого качества сепарации, определяющего в данном случае точность измерений.

При решении вопросов преобразования и регистрации полученных результатов дискретного анализа в основном используются визуальные методы считывания оператором показаний со шкал, нанесенных на мерные емкости, либо измерительные линейки. Практически не рассматриваются вопросы применения в указанной области высокоэффективных автоматизированных систем видеоизмерений, соответственно, нерешенными являются вопросы формализации алгоритмов их работы и обеспечения требуемой точности измерений.

Также нерешенными остаются вопросы, связанные с организацией расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой - мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней (от измерительных преобразователей и исполнительных устройств до ЭВМ диспетчера) и внешней (от скважины до товарного парка) иерархий.

Отмеченные выше обстоятельства определяют актуальность разработки принципов построения, методов анализа и синтеза автоматизированной аппаратуры контроля обводненности водонефтяных эмульсий на основе их микроволновой сепарации на компоненты и видеоизмерения процентного соотношения полученных компонент.

Представляемая диссертационная работа посвящена решению этой проблемы. Тематика и содержание работы соответствуют планам научных исследований, являющихся составной частью Федеральной научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 годы» и программы «Развитие приоритетных направлений науки в Республике Татарстан на 2001-2005 годы» фонда НИОКР Республики Татарстан, выполняемых научно-исследовательским центром прикладной электродинамики (НИЦ ПРЭ) Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ).

Цель работы состоит в решении важной научно-технической проблемы улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности водонефтяных эмульсий в целом.

Основная задача научных исследований - разработка принципов построения, методов анализа и синтеза автоматизированной аппаратуры контроля обводненности водонефтяных эмульсий на основе микроволновой сепарации эмульсий на компоненты и видеоизмерения процентного соотношения полученных компонент.

Решаемые задачи:

• Анализ характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; выявление резервов для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН; определение на этой основе направлений дальнейших научных исследований.

• Разработка математических моделей воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; определение оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента сепарации ВНЭ на нефть и воду и их экспериментальная верификация.

• Разработка методов анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии ее сепарации на компоненты и технологии видеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; анализ основных составляющих погрешностей измерений и их экспериментальная верификация.

• Проектирование и создание модулей для мониторинга обводненности ВНЭ на базе разработанных методов; определение принципов построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ; внедрение разработанной автоматизированной измерительной аппаратуры и отдельных программно-аппаратных средств АСУ ТП ДН для повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В процессе выполнения работы на различных ее этапах использовались эмпирические и теоретические методы исследований: математическое моделирование, методы математической физики, вероятностные методы и статистическая обработка экспериментальных результатов.

Обоснованность и достоверность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук, корректностью используемых математических моделей и их адекватностью реальным физическим процессам; совпадением теоретических результатов с данными экспериментов и результатами исследований других авторов, а также с результатами эксплуатации созданных устройств; экспертизами ФИПС с признанием ряда технических решений изобретениями и полезными моделями, защищенными патентами и свидетельствами РФ.

Научная новизна:

• Проведен сравнительный анализ метрологических и технико-экономических характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; определены пути улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом, основанные на применении микроволновых технологий и технологий видеоизмерений.

• Разработаны математические модели воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; определены оптимальные режимы микроволновой обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

• Разработаны методы анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии ее сепарации на компоненты и технологии видеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; разработаны методики расчета и рекомендации по выбору типов закрытых микроволновых рабочих камер для их реализации; проведен анализ основных составляющих погрешности измерений.

• На базе синтезированных методов разработаны структуры модулей для мониторинга обводненности ВНЭ; определены принципы построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ.

• На основе разработанных принципов построения, методов анализа и синтеза создан модельный ряд новой автоматизированной измерительной аппаратуры с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками и расширенная структура АСУ ТП ДН для повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

Практическая ценность работы. Совокупность результатов, полученных в процессе выполнения диссертационной работы, убедительно доказывает возможность создания автоматизированной измерительной аппаратуры на основе микроволновой сепарации ВНЭ на компоненты и видеоизмерений процентного соотношения компонент. Подтверждением этому являются разработанные лабораторные модули ДОН-М-ЛО, стационарные модули ДОН-М-915-ЭС и ДОН-М-2450-ЭС и их модификации для мобильного использования, программно-аппаратные средства расширенной АСУ ТН ДН. При этом достигается значительное улучшение метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы, реализованные в виде измерительной аппаратуры и стендов, математических моделей, данных экспериментальных исследований, методик проектирования и расчета закрытых рабочих камер, программно-аппаратных средств АСУ ТП ДН, использовались при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР и внедрены в структурных подразделениях ОАО «Татнефть», г.Альметьевск -НГДУ «Лениногорскнефть», г. Лениногорск, ТатНИПИнефть, г. Бугульма, в научно-исследовательском и учебном процессе КГТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, КГТУ-КХТИ. Научно-технические результаты работы использовались при выполнении НИР по Федеральной научно-технической программе Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники.на 2002-2006 годы» в 2002-2004 гг. и программе Фонда НИОКР Республики Татарстан «Развитие приоритетных направлений науки в Республике Татарстан на 2001-2005 годы» в 2001-2004 гг.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях КГТУ-КАИ им. А.Н.Туполева, Казань, 2000 г., 10 и 13-й Международных Крымских конференциях «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. КрыМиКо», Севастополь, Крым, Украина, 2000,2003 гг., Республиканской НПК «Интеллектуальные системы и информационные технологии», Казань, 2001 г., Королевских чтениях, Самара, 2001 г., Международной НПК «Нефть, газ, нефтехимия», Казань, 2002 г., Международной конференции ШЕЕ «Antenna Theory and Techniques», Севастополь, Крым, Украина, 2003 г., Всероссийской НТК «Информационно-телекоммуникационные технологии», Сочи, 2004 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 10 научных работ, в том числе 1 приглашенная статья в трудах конференции IEEE, 6 тезисов докладов, 1 патент РФ на изобретение, 1 свидетельство РФ и 1 патент РФ на полезные модели.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 103 наименования, и 2 приложений. Работа без приложений изложена на 174 страницах машинописного текста, включая 61 рисунок и 8 таблиц.

Основные положения, выносимые на защиту;

• Результаты системного анализа метрологических и технико-экономических характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; рекомендации по выбору путей улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН в целом, основанных на использовании микроволновых технологий и технологий видеоизмерений.

• Математические модели воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

• Методы анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии сепарации и технологии вндеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; структуры модулей для мониторинга обводненности ВНЭ; методики расчета и рекомендации по выбору типов закрытых рабочих камер и оптических систем освещения мерной емкости в них; результаты теоретических и экспериментальных исследований основных составляющих погрешности измерений модулей.

• Результаты синтеза и внедрения модельного ряда автоматизированной измерительной аппаратуры с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками и расширенной структуры АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы: актуальность, цель, задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, методы исследований, достоверность, реализация и внедрение полученных результатов, апробация и публикации, основные защищаемые положения. Приведены структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе рассмотрены общие вопросы мониторинга обводненности ВНЭ и характеристики измерительной аппаратуры (ИА), используемой для его реализации; определены причины, ограничивающие возможности ИА, указанного класса; проанализировано современное состояние работ по созданию методов и средств улучшения ее метрологических и технико-экономических характеристик и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН в целом.

Современное состояние многих российских нефтедобывающих компаний (НГДК), вследствие различного комплекса экономических или естественных причин, таких как падение дебитов добывающих скважин, высокая обводненность ВНЭ, повышение налогообложения и т.д., требует реализации программно-технологических схем, позволяющих снизить капиталовложения и эксплуатационные расходы. Как показывает практика, применение АСУ ТП ДН в оперативном управлении как методе планирования и регулирования производством является наиболее эффективным.

При обосновании актуальности работы отмечалось огромное значение для структуры НГДК наличия достоверной информации о содержании в ВНЭ долей нефти и воды. Следует лишь добавить, что с ростом обводненности ВНЭ, поступающей от скважин, повышаются затраты на отделение воды, попутного газа, механических примесей. Это требует значительных капиталовложений в совершенствование узлов традиционной архитектуры ДН (скважина (СКВ) -групповая замерная установка (ГЗУ) - дожимная насосная станция (ДНС)), которые постепенно функционально эволюционируют в сторону узла подготовки нефти (УППН). Однако важность мониторинга обводненности ВНЭ до сих пор не нашла отражения в структуре применяемых АСУ ТП ДН, в базах данных которых можно найти лишь вводимые вручную сведения о результатах анализа обводненности проб на СКВ и выходе ДНС.

Критическое рассмотрение сложившегося положения, показало, что создание в структуре АСУ ТП ДН слоя мониторинга обводненности ВНЭ, во многом осложняется ограниченными возможностями существующей ИА. Данный вывод явился следствием нескольких взаимосвязанных причин.

Первая причина, обусловленная особенностями построения и применения ИА, реализующей комплексный полнопоточный анализ на базе ультразвуковых, диэлькометрических и других методов, заключается в обеспечении высокой точности измерений обводненности ВНЭ при их высокой оперативности, но в очень узком диапазоне. Поэтому применение такой ИА, несмотря на возможность 100%-й ее автоматизации, осуществляется практически только на выходе ДНС (выход товарной нефти).

Вторая причина, обусловленная особенностями построения и применения ИА, реализующей комплексный пробный анализ на базе спектрометрических, радиационных и других методов, заключается в обеспечении высокой точности измерений обводненности ВНЭ при их высокой оперативности, но очень высокой стоимости. Поэтому применение такой ИА, учитывая невозможность ее использования в полевых автоматизированных условиях, осуществляется практически только в лабораториях товарных парков (на УППН, товарных парках).

Третья причина, обусловленная особенностями построения и применения ИА, реализующей дискретный анализ на базе методов центробежного (центрифугирование), теплового (метод Дино-Старка) и других методов сепарации ВНЭ на нефть и воду, заключается в обеспечении высокой точности измерений обводненности ВНЭ в широком диапазоне, но при очень большой длительности одного анализа. Поэтому применение такой ИА, учитывая невозможность ее использования в полевых автоматизированных условиях, осуществляется практически только в лабораториях ДНС (забор проб с СКВ, ГЗУ, входа ДНС)..

Среди указанных выше методов особо следует выделить методы микроволновой сепарации ВНЭ. Данные методы (унитарные и комбинированные) обладают высокой оперативностью (до 5-15 минут на сепарацию представительной пробы в 0,5-1 л), обеспечивают сепарацию проб различной обводненности (от 1 до 99%), а также возможность 100%-й автоматизации забора проб и их сепарации. Однако они используются в основном лишь для подготовки нефти в промышленных объемах, а не для анализа ее компонентного состава.

Основной причиной этого, как и для других методов, реализующих дискретный анализ, являются определенные трудности, возникающие при считывании информации о процентной доли сепарированных компонент. В большинстве случаев для этого используются субъективные методы считывания показаний либо с измерительных линеек, либо со шкал специальных емкостей для отделившейся жидкости, со всеми присущими таким методам недостатками. Ссылок на применение высокоточных методов видеоизмерений для этих целей автором не найдено.

Второй сдерживающей причиной является проблема обеспечения 100%-й сепарации ВНЭ на компоненты. Учитывая случайный характер компонентного состава ВНЭ не возможно использовать один и тот же режим микроволновой обработки для сепарации различных ВНЭ, как по типам - для разных СКВ, так и по времени забора проб - для одной СКВ. Решение этого вопроса требует математического моделирования процесса микроволновой сепарации достоверной пробы ВНЭ случайного состава в закрытой рабочей камере при реализации унитарной и комбинированных обработок. Ссылок на существование таких моделей и решение проблемы в аналогичных задачах автором также не найдено.

Таким образом, в результате исследований, проведенных в первой главе, определены пути улучшения характеристик ИА и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом, основанные на использовании микроволновых технологий и технологий видеоизмерений. Сформулированы цель диссертационной работы и перечень основных задач, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Вторая глава посвящена исследованию влияния микроволновых воздействий на процесс сепарации ВНЭ, содержит его математические модели, результаты математического и физического моделирования.

Путем исследований процесса сепарации ВНЭ под действием гравитации, проведенных в первом разделе главы, показано, что одним из основных факторов, влияющих на скорость движения нефтяных капель в ВНЭ, является их динамическая вязкость. Известно, что скорость установившегося движения сферической капли в вязкой жидкости при числах Рейнольдса Яе «1 вычисляется по формуле

* = -р)(ц + щ)/Зц(2ц+ЗцА), (1)

где р, Ц, рц, -плотность (кг/м3) и динамическая вязкость (Па-с) жидкости и сферической капли соответственно; К - радиус капли, (м); 5=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

Из анализа приведенной формулы следует, что при уменьшении динамической вязкости жидкости скорость движения сферической капли увеличивается тем больше, чем больше радиус капли; меньшей динамической вязкости сферической капли соответствует несколько большая скорость ее движения; скорость движения капли при уменьшении ее динамической вязкости увеличивается меньше, чем при уменьшении динамической вязкости жидкости.

Во втором разделе главы проведено исследование влияния СВЧ нагрева, приводящего к уменьшению динамической вязкости жидкости, на скорость движения сферической капли. Для оценки температурных перепадов в неограниченном диэлектрике с параметрами Ё, X, С, содержащем сферическую каплю радиуса с параметрами проведены расчеты по формулам, полу-

ченным при пренебрежении изменением температуры за счет теплопроводности. Для частоты 2450 МГц были выбраны диэлектрическая проницаемость воды б' = 80; е*-120; нефти Бд=4,5; еЦ =0,012; теплопроводность воды А, = 0,508; нефти =0,125; объемная теплоемкость воды с =4,175, нефти с4 = 1,598. Было определено, что температура в центре капли может значительно превышать температуру окружающей ее среды. Так, например, на расстоянии в полрадиуса от поверхности капли превышении температуры достигает 54 - 57%. Таким образом, при СВЧ нагреве капли воды и ВНЭ, имеющих разные значения коэффициентов поглощения, нагреваются неодинаково.

Поэтому, при математическом моделировании СВЧ нагрева, приведенного в третьем разделе главы, будем рассматривать ВНЭ в виде плоскослоистой структуры, состоящей из трех слоев: нефть с толщиной слоя Й(, межфазный слой с толщиной и вода с толщиной слоя . Геометрии плоскослоистой структуры соответствуют электромагнитные поля в виде плоских линейно-поляризованных волн, прохождение которых через плоскослоистую структуру может быть записано в аналитической форме. Рассмотрим нормальное падение плоской линейно-поляризованной волны из воздуха на плоскослоистую структуру. При переходе через границы раздела слоев электрическое и магнитное поля должны быть непрерывными. Используя граничные условия на границе

раздела сред, получим систему уравнений для определения коэффициентов прохождения и отражения Г/ для волн указанных полей: >, +г, = 1 + /-0,(/, -г,)/и>, =(1-г„)/м>0;

• ехр(-ЛД) +1 ■ ехр(»£,й, )=/2 • ехр(-й:2 А,) + г2 • ехр(Л2Л1), [г, ■ ехр(—/¿1Л1) - г, •ехр(й1А1)]/и'1 =[/2 •ехр(-Л2й1)-г2 •ехр(/Л2А1)]/м'2; Г2 -ехр{-»*:2А2) + г2 -ехр(й2^)=/з -ехр(-/*з/12) + Гз -ех^/^), (2)

[г2 -ехр(-й2^)-г2 •ехр((А;2й^)]/и'2 = [/3 • ехр(-/&3/4) - 'з • ехр(г"А:зА^)]/ и>3; /3 • ехр) + г3 • ехр(/£3/^ ) = /4 • ехр(-Л4А5), .['з -ехрС-йзйз)-^ •ехр(й3А;)]/н'з =[/4-ех^-йД)]/^.

Решение этой системы уравнений позволяет определить комплексные амплитуды падающей и отраженной волн в каждом слое, а значит, определить и комплексные амплитуды электромагнитных полей в каждом слое.

Температурное поле в плоскослоистой структуре описывается системой дифференциальных уравнений теплопроводности

37 о^Т С1р<=Я,,—^ + *>0, 0 <2<л„

ОТ &

зт з^т

СгРг-тг^г-гт+Яг^Л <>0, А, <г<Л^, от &

(3)

ЗГ3 .

= А,

- + ^3(г,0, О0, Ыг<2<Кь.

3%

дt

Начальные и граничные условия выбираются в виде Т,(г,0) = Т0, Г2(г,0) = Г0, Гз(г,0) = Г0 (Г0 - начальная температура плоскослоистой структуры); 0=^(^(0,0-7;), А.з^(А;,0 = к2(Гз(А;,0-7;) (к„к2 - коэффициенты теплообмена на верхней и нижней границе плоскослоистой структуры, Г,-температура окружающей среды);

ЗД,0 = Г2(й„0. Последние

граничные условия определяют совпадение температур и тепловых потоков по разные стороны от границ слоев плоскослоистой структуры.

Система уравнений теплопроводности (3) при начальных и граничных условиях решалась конечноразностным методом по неявной разностной схеме на сетке, узловые точки которой, совпадают с граничными точками слоев. На рис. 1-2 приведены кривые, отражающие зависимость распределения температуры в плоскослоистой структуре от ширины слоев для времени нагрева 5 и 10 минут соответственно. Из приведенных кривых видно, что с увеличением времени нагрева температура слоев увеличивается, а распределение температуры в слоях становится более равномерным. Температура слоя ВНЭ увеличивается больше, чем температура слоев нефти и воды.

11

Ширина, мм Ширинами

'Гонщика слоев Н/ВНЭ/В в мм: —10/130/10;.......40/70/40;-50/50/50;-70/10/70

Рис.1 Рис.2

С уменьшением толщины слоя ВНЭ улучшается равномерность его нагрева. В то же время температура слоя нефти изменяется в основном за счет теплопроводности и теплообмена с более нагретым слоем ВНЭ. При этом вследствие скоротечности процесса нагрева его температура не успевает увеличиться сильно. Температура слоя воды, имеющей большой коэффициент поглощения, изменяется в основном за счет интенсивного преобразование энергии электрического поля в тепловую энергию и осуществления теплообмена со слоем ВНЭ. Из-за сильного затухания электромагнитного поля в воде температура вблизи нижней границы этого слоя увеличивается незначительно. Причем, при увеличении" толщины слоя воды отличие его температуры от начальной температуры плоскослоистой структуры становится практически незаметным.

Аналогичные исследования были проведены для частот 433 и 915 МГц. Показано, что данные частоты удобнее применять для анализа компонентного состава ВНЭ в больших контрольных объемах, чем используемый на частоте 2450 МГц - 0.5 л, что вызвано увеличением рабочих длин волн и особенностями их распространения в диэлектрических средах.

В четвертом разделе главы проведен анализ динамики сепарации с учетом движения слоев в ее процессе. Скорость движения границ фаз в рамках разработанной динамической модели расслоения в основном определяется скоростью движения капель дисперсной фазы, чей радиус лежит в диапазоне 50 -80 мкм. В результате проведения вычислений на ЭВМ было получено, что для обеспечения 100%-го расслоения ВНЭ время микроволновой обработки при заданных параметрах напряженности электрического поля для различногоком-понентного состава составляет от 3 до 5 минут. Полученные данные были подтверждены результатами физического моделирования при унитарной (микроволновой) и комбинированной (микроволновой и химической) обработках, которые приведены в пятом разделе главы.

Таким образом, во второй главе диссертации разработаны математические модели микроволновой сепарации ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава; определены оптимальные режимы обработки ВИЭ по критерию максимума коэффициента сепарации ВНЭ; проведена их экспериментальная верификация с реализацией унитарных и комбинированных методов обработки.

В третьей главе на основе результатов, полученных в гл. 1 и 2, рассмотрены принципы построения автоматизированной измерительной аппаратуры (АИА) для мониторинга обводненности ВНЭ на базе микроволновой сепарации ее компонент и видеоизмерения их количественных соотношений.

В первой части главы предложен метод для контроля обводненности ВНЭ, основанный на микроволновой сепарации ее компонент и видеоизмерении их количественных соотношений. Суть метода заключается в автоматическом заполнении контрольного резервуара, выполненного прозрачным для видимого и микроволнового излучений, пробой ВНЭ, сепарации ее на компоненты - чистую нефть, воду, осадок - с помощью воздействия микроволнового излучения, регистрации интенсивности прошедшего через контрольный резервуар видимого излучения с помощью телевизионной камеры и определении процентного соотношения компонент ВНЭ в компьютере по изменению уровней зарегистрированного видеосигнала.

На рис. 3 представлена структура сепарированной пробы ВНЭ, на рис. 4 -видеосигнал, соответствующей строке разложения телевизионного растра А-А.

Рис. 3

1ж 4

Характерными изменениями видеосигнала, существенными для реализации метода, являются изменения его амплитуды между уровнем белого УБ и уровнем черного УЧ на границах раздела различных компонентов нефти. Осадок ОС и чистая нефть II менее прозрачны для излучения осветителя, чем вода В. Следовательно амплитуда видеосигнала на границах раздела сред будет скачкообразно изменяться. Номера пикселей изображения для определения границ отсчитываются от заднего фронта строчного гасящего импульса СГИ, который по времени совпадает с началом изображения нижней границы НГ контрольного резервуара. Для нее номер соответствует АО и принимается равным 0. Для границы раздела «осадок-вода» ГОВ номер равен А1, для границы раздела «вода-чистая нефть» ГВН номер равен А2, для верхней границы сепарированной нефти ВГН номер равен АЗ. Определение процентного соотношения компонент ВНЭ осуществляют по следующим формулам: осадок - (/11-Л0)/(ЛЗ-Л0), вода - {А2-А1 )/(ЛЗ-Л0), нефть - (ЛЗ-Л2)/(ЛЗ-Л0).

Для проверки результатов методологической разработки устройства был создан экспериментальный стенд и проведены его испытания.

Для создания экспериментального стенда было использовано стандартное оборудование для видеоизмерений на базе ПЗС-камеры ASE-S360E со свето-диодами подстветки АЛ-139, обеспечивающее разложение изображения пробы на 575 строк и точность регистрации границ раздела яркостей до 0,1%.

Для разработки микроволновой рабочей камеры была использована методика решения задач дифракции на неоднородных телах для формирования требуемого распределения ЭМП в области радиопрозрачного сосуда цилиндрической формы с пробой ВНЭ различного процентного содержания нефти и математическое моделирование на ее основе.

В разработанной по его результатам камере излучатели были размещены на некоторой фиксированной поверхности, образуя антенную решетку. В соответствие с целями микроволновой обработки за основу принята решетка излучателей на цилиндрической поверхности, обеспечивающая многомодовое возбуждение. Формирование необходимого многомодового распределения в камере обеспечивается за счет размещения в ней специальных фильтров типов волн, реализованных с помощью индуктивных штырей, резонансного дросселя и специальных настроечных элементов. Для увеличения КПД нагрева пробы нефти с малыми потерями стенки камеры выполнены из нержавеющей стали. Согласование камеры по входу, для различных параметров состава смеси, находится в пределах Ка £> 2,5, что полностью соответствует требованиям ТУ магнетронов для технологических применений и, в частности паспортным данным магнетронов типа М136, М152 и др. Аналогичные результаты были получены при разработке рабочей камеры для магнетрона Ml 71 с коаксиальным выходом.

С помощью экспериментального стенда проводились исследования оптимальных режимов обработки ВНЭ различного физического и химического состава (по природе месторождений) и сравнительный анализ микроволновой технологии с классическими. Регистрировались температура эмульсии, оптические свойства эмульсии в процессе нагрева, критическая температура начала разделения, процентное соотношение компонент эмульсии после окончания процесса разделения. В последнем случае погрешность определения процентного соотношения компонент составляла 0,1% и определялась разрешающей способностью телевизионной камеры. Погрешность определения температуры составила 0,1°С и определялась погрешностью микропроцессорной установки.

Отмечена устойчивая работа экспериментального стенда при работе в широком диапазоне эмульсий при добавлении де-эмульгаторов. На рис. 5 представлены результаты одной из серий экспериментов (по оси х - тип ВНЭ (вода-нефть), по оси у -процент выделившейся воды).

80 60 40 20 О

IÏ.L-1

во-20

70- 6030 40

60- 40- 30- 2050 60 70 80

14мин И5 мин Пбмин

Рис 5

В третьей части главы приведены результаты анализа основных погрешностей измерений при реализации метода, обусловленные качеством забираемых проб и особенностями физико-химических параметров компонент ВНЭ, качеством микроволновой сепарации и особенностями видеоизмерений.

Погрешности анализа проб, основанные на физико-химических свойствах компонент ВНЭ, определяются в основном разными коэффициентами объемного расширения воды а, и нефти а„, и могут быть учтены и скомпенсированы.

Оценку показателей качества микроволновой обработки с учетом имеющейся неоднородности поля можно получить, используя понятие меры Лебега. При практических оценках наиболее естественным является представление меры в вероятностном смысле. Такой подход позволяет получить количественные оценки вероятности осуществления обработки с заданными требованиями по данным об интенсивности полей и продолжительности воздействия; оценки усредненного «качества» обработки с учетом неидеального выполнения заданных условий обработки; сформулировать требования к функциям распределения поля, исходя из значений допустимого «качества» обработки, т. е. допустимых значений предельных величин.

Рассмотрим вопросы оценки погрешностей, связанные с качеством микроволновой сепарации и особенностями метода видеоизмерений для двух случаев: идеальной (100%-ой) и неидеальной (не 100%-ой) сепарации. Случай идеальной сепарации можно проиллюстрировать рис. 3. Случай неидеальной сепарации будет характеризоваться появлением остаточного межфазного слоя на ГНВ или неидеальностью ГНВ между разделенными компонентами и объясняется наличием в ВНЭ окклюдированного (растворенного) газа.

Случай идеальной сепарации. Обратившись к рис. 3 можно определить два варианта считывания информации: по горизонтальным строкам (растр ПЗС-матрицы параллелен границам сепарации, по вертикальным строкам (растр ПЗС-матрицы перпендикулярен границам сепарации). Источники погрешности в этом случае определяются методологическими и аппаратурными погрешностями метода и аппаратуры видеоизмерений. Будем считать их детерминированными и обеспеченными характеристиками используемой аппаратуры видеоканала, указанной выше.

Случай неидеальной сепарации. Наибольшее влияние на погрешность измерений, как указывалось выше, оказывают факторы, связанные наличием в ВНЭ окклюдированного газа. Кроме того существенны характеристики смачиваемости ВНЭ стеклянных стенок контрольного резервуара и глубина проникновения микроволнового излучения в ВНЭ. Данные факторы, даже при стопроцентной микроволновой сепарации, могут привести к тому, что граница сепарации компонент будет либо выпуклой, либо вогнутой. В обоих случаях учет неплоского характера границы требует значительного изменения программно-аппаратных средств для реализации метода и приводит к необходимости по-пиксельного считывания информации и полной обработке кадра.

Не меньшее влияние на качество микроволновой сепарации оказывают погрешности, связанные с забором проб. В предположении, что все необходимые меры, обеспечивающие забор репрезентативных проб выполняются, основные

погрешности забора пробы характеризуются неодинаковостью заполнения ею объема контрольного резервуара или малой массой пробы необходимого объе- . ма, что определяется ее вязкостью и наличием в ней окклюдированного газа. Оба этих фактора могут привести к снижению качества микроволновой обработки, к возможному режиму работы магнетрона на несогласованную нагрузку и его выходу из строя.

В четвертой части главы рассмотрены методы для снижения основных погрешностей измерений, связанных с наличием в ней окклюдированного газа и неодинаковостью заполнения ВНЭ объема контрольного резервуара.

Для устранения погрешности измерений, вызванной неодинаковым уровнем заполнения объема контрольного резервуара пробой ВНЭ, предложен метод и разработано устройство для его реализации, основанные на применении для контроля уровня пробы ВНЭ метода видеоизмерений.

Для устранения погрешности измерений, вызванной наличием в пробе ВНЭ окклюдированного газа, предложен метод и разработано устройство для его реализации, основанные на предварительном взвешивании пробы перед ее сепарацией.

Таким образом, в результате исследований проведенных в третьей главе:

1. Впервые предложен метод контроля обводненности ВНЭ и структурная схема устройства для его реализации, основанные на микроволновой сепарации проб ВНЭ на компоненты и определение их количественных соотношений с помощью видеоизмерений, позволивший обеспечить полную автоматизацию процесса контроля обводненности ВНЭ и достичь высоких метрологических и технико-экономических характеристик АИА указанного класса.

2. Разработаны методики расчета микроволновых рабочих камер, предназначенных для анализа проб ВПЭ в цилиндрических контрольных резервуарах. Разработаны экспериментальные стенды для исследования характеристик АИЛ укачанного класса, которые могут быть использованы вкачестве оборудования для лаборатории НГДК.

3. Проведен анализ основных методологических и аппаратных погрешностей реализации метода. Показано, что основные погрешности в реализацию метода вносит неудовлетворительное качество микроволновой обработки, определяемое, в основном, наличием в пробах ВНЭ окклюдированного газа.

4. Впервые предложены методы контроля обводненности ВНЭ и структурные схемы устройств для их реализации, позволившие снизить влияние указанных погрешностей. Данные методы основаны на использовании метода ви--деоизмерений для стабилизации уровня заполнения и метода взвешивания проб перед сепарацией для определения в ней концентрации окклюдированного газа.

Анализ результатов, представленных в главе, позволяет утверждать, что предложены методы и устройства, позволяющие полностью автоматизировать процесс определения обводненности ВНЭ, характеризующиеся высокой оперативностью измерений -до 10-15 минут на пробу, высокой вероятностью реализации 100%-ой микроволновой сепарации, обеспеченной предварительным выбором ее оптимального режима, высокой точностью измерения по оптическому каналу-до 0,1%.

Четвертая глава содержит описание модельного ряда разработанных, апробированных и внедренных модулей для контроля обводненности ВНЭ, а также разработанную структуру расширенной АСУ ТП ДН с вложенным слоем мониторинга обводненности ВНЭ.

Аппаратурный уровень расширенной АСУ ТП ДН с вложенным слоем мониторинга обводненности ВНЭ, рассмотренный в первой части главы, состоит из модулей, устанавливаемых на сборных и учетных узлах нефтепроводов, в стационарных и мобильных лабораториях, каждый из которых содержит микроволновый генератор для сепарации эмульсии, телевизионную подсистему измерительного преобразования, микропроцессорный блок для вычислений, передачи данных и управления работой модулей, подсистему ввода ВНЭ в зону анализа и ее выводе. К разработанному модельному ряду относятся модули:

• «ДОН-М-ЛО», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности в структуре лабораторного комплекса НГДК;

• «ДОН-М-2450-ЭС», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности ВНЭ типа «нефть в воде» в структуре СКВ, ГЗУ, лабораторного комплекса НГДК и мобильных комплексов типа «УМИ-ОЗНА»;

• «ДОН-М-915-ЭС», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности ВНЭ типа «вода в нефти» в структуре СКВ, ГЗУ, лабораторного комплекса НГДК и мобильных комплексов типа «УМИ-ОЗНА».

При внедрении модулей в структуре ОАО «Татнефть» и ОАО «Шешма-ойл» получены результаты, подтвердившие результаты теоретических исследований. При этом были обеспечены высокая степень автоматизации квазипоточного мониторинга обводненности ВНЭ, оперативность (до 10 минут) и точность (погрешность не хуже 1%) определения объемной доли ее компонент. Полученные результаты, позволяют обосновать замену существующего лабораторного парка приборов Дина-Старка для определения обводненности нефти на разработанные модули. Время анализа пробы объемом 0,5 л, обеспечивающим репрезентативность измерений, в разработанном приборе в 16 раз меньше, чем у прибора Дина-Старка при одинаковой погрешности измерений.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ ДОН-М-915-ЭС и ДОН-М-2450-ЭС

1. Тестовый объем пробы, не менее, л.............................0,5

2. Продолжительность анализа, не более, мин....................15

3. Рабочая частота ДОН-М-915-ЭС, МГц...........................915

4. Рабочая частота ДОН-М-2450-ЭС, МГц..........................2450

5. Погрешность измерения доли компонент, не более, %........1

6. Вывод информации осуществляется на встроенный цифровой индикатор и порт для передачи информации по протоколу интерфейса ^232/485.

7. Питание модуля, В/Гц.............. 220/50

8. Температура окружающей среды, °С.............................15...45

9. Относительная влажность воздуха, %...........................80

10. Габаритные размеры шкафы, мм3...............................750x696x400

11. Масса, кг, не более.................................................50

Во второй части главы рассматриваются вопросы разработки системного и программного уровней расширенной АСУ ТП ДН с повышенной эффективностью мониторинга обводненности ВНЭ.

По результатам анализа структуры и состояния традиционной АСУ ТП ДН были определены объекты нефтедобычи для внедрения модулей обводненности серии «ДОН» и создания слоя контроля обводненности ВНЭ с минимальными затратами и с обеспечением максимальной эффективности их применения. К ним относятся СКВ, ГЗУ и ДНС.

Учитывая современное состояние СКВ, характеризуемое оснащением в среднем не более 50 их процентов индивидуальной системой сбора и транспорта нефти, автоматизацией 1-10%, можно сказать, что в рамках расширения АСУ ТП ДН необходимо будет установить СКВ-комплекс на базе модулей «ДОН» на 45% СКВ.

Современное состояние автоматизации ГЗУ находится на более высоком уровне по сравнению с автоматизацией СКВ. На них уже имеются вполне современные системы мониторинга состояния и управления работой ГЗУ, комплексы автоматизации (КА). Поэтому предполагается использование следующих комплексов модулей: модуль обводненности ВНЭ в случае наличия ранее установленного современного КА; стационарных ГЗУ-комплексов на базе модулей" «ДОН» для замены устаревшего КА. Так как к настоящему времени автоматизация на большинстве ГЗУ уже проведена, то изменения в существующей системе в первом случае будут заключаться во включении в КА модуля обводненности «ДОН» и согласование его работы с существующим управляющим контроллером.

В рамках построения системы мониторинга обводненности ВНЭ на всех объектах типа ДНС планируется установить ДНС-комплекс, так как в настоящее время на ДНС отсутствуют устройства для измерения обводненности ВНЭ.

В структуру расширенной АСУ ТП ДН дополнительно включен мобильный комплекс на базе передвижной установки УМИ-ОЗНА. Он может использоваться в качестве средства предоставления информации об обводненности ВНЭ в следующих случаях:

• на этапе развертывания расширенной АСУ ТП ДН в качестве временной альтернативы;

• для сбора информации с объектов, для которых представляется невозможным (технически или экономически) подключение к подсистеме передачи информации АСУ ТП ДН;

• в качестве эталонного устройства при верификации работы модулей объектов управления для обеспечения достоверности получаемой от них информации.

В приложении содержатся дополнительные материалы и документы, подтверждающие ряд положений диссертации и использование ее результатов.

В Приложении 1 представлены акты внедрения и использования результатов диссертации.

В Приложении 2 представлены алгоритмы и листинги программного обеспечения расширенной АСУ ТП ДН.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Главным результатом диссертационной работы является решение важной научно-технической проблемы - улучшение метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН.

Кроме того, получены следующие результаты.

1. Проведен сравнительный анализ существующих и перспективных методов и средств мониторинга обводненности ВНЭ; определены основные пути улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры для его осуществления на базе использования преимуществ технологий микроволновой сепарации ВНЭ на компоненты и технологий видеоизмерений для определения их количественных соотношений; определены основные пути повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом путем создания расширенной АСУ ТП ДН, с включением в нее слоя мониторинга обводненности, инициализируемого на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий.

2. Математически смоделированы воздействия микроволнового электромагнитного поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; теоретически и экспериментально показана возможность определения оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

3. Осуществлен синтез метода для анализа компонентного состава ВНЭ на основе микроволновых технологий и технологий видеоизмерений; проанализированы основные погрешности метода и предложены методы для их снижения на основе стабилизации уровня заполнения пробой контрольного резервуара и учета наличия в пробе окклюдированного газа; на базе примененных методик расчета закрытых рабочих камер для микроволновой сепарации и разработанных на их основе лабораторных стендов экспериментально показана возможность достижения требуемых качества микроволновой сепарации ВНЭ и точности определения количественного соотношения ее компонент.

4. На базе синтезированных методов разработаны и созданы модули для мониторинга обводненности ВНЭ; разработаны рекомендации по их применению в зависимости от требований предъявляемых к ним условиями эксплуатации на различных ступенях НГДК; определены принципы построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий, и обеспечивающей повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

5. Результаты диссертационной работы внедрены на ряде предприятий в виде отдельных модулей, программных средств АСУ ТП ДН, методик проектирования и учебно-методических материалов. Новизна и полезность технических решений подтверждены 3 свидетельствами и патентами РФ.

IV. СПИСОК РАБОТ,

ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Галимов М.Р., МорозовГ.А., Морозов ОТ. и др. Экспериментальные установки для исследования процессов разделения водонефтяных эмульсий под воздействием ЭМП СВЧ - диапазона // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо'2000): Матер. 10-й Междунар. Крымской микроволновой конф. Севастополь, Крым, Украина, 11-15 сентября 2000г. Севастополь: Вебер, 2000. С.63-64.

2. Галимов М.Р. Контроллер управления автоматизированной системой определения процентного соотношения компонент водонефтяной эмульсии // Всероссийские Туполевские чтения студентов: Тез. докл. IX науч.-техн. конф., Казань, 25-26 октября 2000г. Казань: Издательство КГТУ им. А, Н. Туполева, 2000. Т. II. С. 47.

3. Галимов М.Р. Контроллер управления автоматизированной системой определения процентного соотношения компонент водонефтяной эмульсии // Королевские чтения: Сб. студенческих работ V науч.-техн. конф., Самара, 1-2 октября 2001г. Самара: Издательство СГАУ, 2001. С. 69.

4. Галимов М.Р. Автоматизированная система определения процентного соотношения компонент водонефтяной эмульсии // Интеллектуальные системы и информационные технологии: Труды Респ. науч.-прак. конф. Казань, 30 октября -1 ноября 2001г. Казань: Отечество, 2001. С. 235.

5. Morozov G.A., Morozov O.G., Galimov M.R. Development of microwave technologies for the oil and gas extraction complex // Antenna Theory and Techniques: Proc. of IVй1 IEEE International Conference. Sevastopol, Ukraina, 9-12 September, 2003. Kharkov, KONTRAST Publishing center, 2003. V. 1. P. 101-104.

6. Галимов М.Р., Морозов ГЛ., Морозов О Г. и др. СВЧ модули контроля обводненности углеродосодержащих эмульсий // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо'2003): Матер. 13-й Междунар. Крымской микроволновой конф. Севастополь, Крым, Украина, 8-18 сентября 2003 г. Севастополь: Вебер, 2003. С. 712-713.

7. Галимов М.Р. Математическая модель динамики пограничного слоя при СВЧ-нагреве нефтеводоэмульсионных смесей // Информационно-телекоммуникационные технологии: Тез. докл. Всер, науч.-техн. конф. Сочи, 19-26 сентября 2004 г. Москва: Изд-во МЭИ(ТУ), 2004. С. 107-108.

8. U 1 23333 RU 7 G01N 33/26. Устройство для анализа состава сырой нефти / Галимов М.Р., Морозов ГА и др. (Морозов О.Г., Морозов ГА. и др.). №2002101820/20; Заявл. 25.01.2002//Бюллетень ИПМ. 2002.№ 16.

9. С 1 2212664 RU 7 G01N 32/26, 21/59. Способ анализа состава сырой нефти и устройство для его осуществления / Галимов М.Р., Морозов О.Г., Морозов ГА и др. (Морозов О.Г., Морозов ГА, Нурмухаметов Р.С. и др.). №2002102176/28; Заявл. 25.01.2002 // Бюллетень ИПМ. 2003. № 26.

10. U 1 34253 RU 7 G01N 33/26. Устройство для анализа состава сырой нефти / Галимов М.Р., Морозов О.Г., Морозов Г.А и др. (ОАО «Шешмаойл»). №2003114691/20; Заявл. 21.05.2003 // Бюллетень ИПМ. 2003. № 33.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Усл.кр.-отт. 1,21. Уч.-изд.л. 1.07. _Тираж 100. Заказ Е 2?_

Типофафия Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К. Маркса, 10

V

OS 09 ' 05, //

t i.

\

2 2 Д П P 2005

1329

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОНИТОРИНГ ОБВОДНЕННОСТИ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Водонефтяная эмульсия - как объект контроля.

1.2. Информационная значимость мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУТПДН.

1.3. Методы и средства мониторинга обводненности ВНЭ.

1.3.1. Прямые и косвенные методы измерений.

1.3.2. Дискретность анализа обводненности ВНЭ.

1.3.3. Считывание информации в средствах контроля обводненности ВНЭ.

1.3.4. Краткое обсуждение результатов анализа.

1.4. Математическое моделирование процесса микроволновой сепарации ВНЭ.

1.5. Выводы по главе. Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МИКРОВОЛНОВОЙ СЕПАРАЦИИ СЫРОЙ НЕФТИ.

2.1. Моделирование движения сферической капли в вязкой жидкости под действием гравитации.

2.2. Моделирование нагрева капли нефти в воде и капли воды в нефти при СВЧ нагреве

2.3. Математическое моделирование СВЧ нагрева многослойных сред (плоская модель).

2.4. Математическое моделирование СВЧ нагрева многослойных сред при динамических границах раздела.

2.5. Физическое моделирование процесса сепарации ВНЭ.

2.6. Математическое моделирование СВЧ нагрева многослойных сред (объёмная модель)

Актуальность. Мониторинг обводненности водонефтяных эмульсий — добываемой продукции нефтяных скважин, как элемент системы контроля и управления качеством товарной нефти, одна из наиболее актуальных областей научно-практических интересов промышленно развитых государств. Наличие достоверной информации о содержании в ВНЭ долей нефти и воды позволяет оценивать предполагаемое количество добытой товарной нефти, определять стратегию и тактику обработки ВНЭ для получения ее максимального количества, судить об эффективности разработки продуктивного пласта и рентабельности эксплуатации скважины, принимать своевременно верные решения о начале работ по обработке призабойной зоны пласта и ремонту скважины, производить оценку эффективности применения новых технологий и т. д.

Как процесс создания и совершенствования информационной системы, характеризующей состояние масштабных и локальных изменений долей воды и нефти в составе ВНЭ, тенденций их развития и рекомендаций на целенаправленное регулирование в ходе подготовки товарной нефти, мониторинг обводненности требует для своей реализации создания образцов измерительной аппаратуры, совместимой с распространенными системами и средствами компьютерной обработки и хранения информации, в частности АСУ ТП добычи нефти, пригодных для эксплуатации как в лабораторных и полевых стационарных условиях, так и с мобильных средств. При этом необходимо принять во внимание, что создаваемые приборы должны обеспечивать мониторинг обводненности, главным образом, за счет автоматизированных измерений доли воды в ВНЭ с высокой точностью, оперативностью и диапазоном, который должен перекрывать от 1 (товарная нефть) до 99% (добываемая ВНЭ).

Необходимо отметить, что разработкой измерительной аппаратуры для определения обводненности ВНЭ занимаются многие коллективы специалистов, как в нашей стране, так и за рубежом. Значительный объем информации по данной проблеме содержится в трудах B.JI. Белякова, Г.Ф. Большакова, В.И. Логинова, C.S. Fang, WJ. Klaila, N.O. Wolf и др. Известны и находят применение отечественные и зарубежные приборы, измеряющие долю воды в продукции скважин, - влагомеры ВСН и ВИЛ (Бугульма), ВСН-1 и ВТН (Саратов), влагомеры фирм «Agar», «Phase Dynamics», «Fluenta» и др.

Однако анализ результатов, полученных при эксплуатации известных лабораторных и промышленных приборов, показывает, что все они в той, или иной степени не удовлетворяют определенным выше требованиям либо по точности, либо по диапазону, либо по оперативности, либо по возможности автоматизации измерений. Это объясняется отсутствием решения широкого круга теоретических и практических вопросов, как для процессов анализа компонентного состава, так и для процесса преобразования и регистрации полученных результатов.

При решении вопросов анализа компонентного состава мало внимания уделяется дискретным методам, при которых ВНЭ предварительно разделяется на нефть, воду, газ и осадок, а затем каким либо из методов определяется их процентное соотношение. В настоящее время для разделения ВНЭ на компоненты широко используется микроволновая сепарация, которая, однако, нашла применение лишь для ее обработки, но не для компонентного анализа состава.

С точки зрения компонентного анализа состава нерассмотренными являются вопросы воздействия микроволнового излучения на ВНЭ в ограниченном измерительном объеме, разработки закрытых рабочих камер, выбора режимов в случае унитарной и комбинированной (в присутствии других физических или химических воздействий) обработки. Их решение необходимо для обеспечения требуемого качества сепарации, определяющего в данном случае точность измерений.

При решении вопросов преобразования и регистрации полученных результатов дискретного анализа в основном используются визуальные методы считывания оператором показаний со шкал, нанесенных на мерные емкости, либо измерительные линейки. Практически не рассматриваются вопросы применения в указанной области высокоэффективных автоматизированных систем видеоизмерений, соответственно, нерешенными являются вопросы формализации алгоритмов их работы и обеспечения требуемой точности измерений.

Также нерешенными остаются вопросы, связанные с организацией расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой — мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней (от измерительных преобразователей и исполнительных устройств до ЭВМ диспетчера) и внешней (от скважины до товарного парка) иерархий.

Отмеченные выше обстоятельства определяют актуальность разработки принципов построения, методов анализа и синтеза автоматизированной аппаратуры контроля обводненности водонефтяных эмульсий на основе их микроволновой сепарации на компоненты и видеоизмерения процентного соотношения полученных компонент.

Представляемая диссертационная работа посвящена решению этой проблемы. Тематика и содержание работы соответствуют планам научных исследований, являющихся составной частью Федеральной научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002 - 2006 годы» и программы «Развитие приоритетных направлений науки в Республике Татарстан на 2001-2005 годы» фонда НИОКР Республики Татарстан, выполняемых научно-исследовательским центром прикладной электродинамики (НИЦ ПРЭ) Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КГТУ - КАИ).

Цель работы состоит в решении важной научно-технической проблемы улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности водонефтяных эмульсий в целом.

Основная задача научных исследований - разработка принципов построения, методов анализа и синтеза автоматизированной аппаратуры контроля обводненности водонефтяных эмульсий на основе микроволновой сепарации эмульсий на компоненты и видеоизмерения процентного соотношения полученных компонент.

Решаемые задачи:

• Анализ характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; выявление резервов для улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН; определение на этой основе направлений дальнейших научных исследований.

• Разработка математических моделей воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; определение оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента сепарации ВНЭ на нефть и воду и их экспериментальная верификация.

• Разработка методов анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии ее сепарации на компоненты и технологии видеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; анализ основных составляющих погрешностей измерений и их экспериментальная верификация.

• Проектирование и создание модулей для мониторинга обводненности ВНЭ на базе разработанных методов; определение принципов построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ; внедрение разработанной автоматизированной измерительной аппаратуры и отдельных программно-аппаратных средств АСУ ТП ДН для повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.

В процессе выполнения работы на различных ее этапах использовались эмпирические и теоретические методы исследований: математическое моделирование, методы математической физики, вероятностные методы и статистическая обработка экспериментальных результатов.

Обоснованность и достоверность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук, корректностью используемых математических моделей и их адекватностью реальным физическим процессам; совпадением теоретических результатов с данными экспериментов и результатами исследований других авторов, а также с результатами эксплуатации созданных устройств; экспертизами ФИПС с признанием ряда технических решений изобретениями и полезными моделями, защищенными патентами и свидетельствами РФ.

Научная новизна:

• Проведен сравнительный анализ метрологических и технико-экономических характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; определены пути улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом, основанные на применении микроволновых технологий и технологий видеоизмерений.

• Разработаны математические модели воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; определены оптимальные режимы микроволновой обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

• Разработаны методы анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии ее сепарации на компоненты и технологии видеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; разработаны методики расчета и рекомендации по выбору типов закрытых микроволновых рабочих камер для их реализации; проведен анализ основных составляющих погрешности измерений.

• На базе синтезированных методов разработаны структуры модулей для мониторинга обводненности ВНЭ; определены принципы построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ.

• На основе разработанных принципов построения, методов анализа и синтеза создан модельный ряд новой автоматизированной измерительной аппаратуры с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками и расширенная структура АСУ ТП ДН для повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

Практическая ценность работы. Совокупность результатов, полученных в процессе выполнения диссертационной работы, убедительно доказывает возможность создания автоматизированной измерительной аппаратуры на основе микроволновой сепарации ВНЭ на компоненты и видеоизмерений процентного соотношения компонент. Подтверждением этому являются разработанные лабораторные модули ДОН-М-ЛО, стационарные модули ДОН-М-915-ЭС и ДОН-М-2450-ЭС и их модификации для мобильного использования, программно-аппаратные средства расширенной АСУ ТП ДН. При этом достигается значительное улучшение метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Результаты системного анализа метрологических и технико-экономических характеристик существующей и перспективной измерительной аппаратуры для мониторинга обводненности ВНЭ; рекомендации по выбору путей улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН в целом, основанных на использовании микроволновых технологий и технологий видеоизмерений.

• Математические модели воздействия микроволнового поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

• Методы анализа компонентного состава ВНЭ на базе микроволновой технологии сепарации и технологии видеоизмерений для регистрации и дальнейшего вычисления ее компонентного состава; структуры модулей для мониторинга обводненности ВНЭ; методики расчета и рекомендации по выбору типов закрытых рабочих камер и оптических систем освещения мерной емкости в них; результаты теоретических и экспериментальных исследований основных составляющих погрешности измерений модулей.

• Результаты синтеза и внедрения модельного ряда автоматизированной измерительной аппаратуры с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками и расширенной структуры АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 103 наименования, и 2 приложений (приложение № 2 размещается на прилагаемом CD-ROM диске). Работа без приложений изложена на 174 страницах машинописного текста, включая 61 рисунок и 8 таблиц.

4.3. Выводы по главе

1. Разработаны, созданы и внедрены датчик обводненности нефти «ДОН-М-JIO», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности в структуре лабораторного комплекса НГДК; датчик обводненности нефти «ДОН-М-2450-ЭС», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности ВНЭ типа «нефть в воде» в структуре СКВ, ГЗУ, лабораторного комплекса НГДК и мобильных комплексов типа «УМИ-ОЗНА»; датчик обводненности нефти «ДОН-М-915-ЭС», предназначенный для автоматизированного мониторинга обводненности ВНЭ типа «вода в нефти» в структуре СКВ, ГЗУ, лабораторного комплекса НГДК и мобильных комплексов типа «УМИ-ОЗНА».

2. Разработана расширенная АСУТП нефтедобывающей компании как расширение традиционной системы с указанием «точек» интеграции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом диссертационной работы является решение важной научно-технической проблемы - улучшение метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры и повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в структуре АСУ ТП ДН.

Кроме того, получены следующие результаты.

1. Проведен сравнительный анализ существующих и перспективных методов и средств мониторинга обводненности ВНЭ; определены основные пути улучшения метрологических и технико-экономических характеристик измерительной аппаратуры для его осуществления на базе использования преимуществ технологий микроволновой сепарации ВНЭ на компоненты и технологий видеоизмерений для определения их количественных соотношений; определены основные пути повышения эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом путем создания расширенной АСУ ТП ДН, с включением в нее слоя мониторинга обводненности, инициализируемого на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий.

2. Математически смоделированы воздействия микроволнового электромагнитного поля на ВНЭ в ограниченном объеме с учетом ее случайного компонентного состава и возможностей реализации унитарных и комбинированных методов обработки; теоретически и экспериментально показана возможность определения оптимальных режимов обработки ВНЭ по критерию максимума коэффициента ее сепарации на компоненты.

3. Осуществлен синтез метода для анализа компонентного состава ВНЭ на основе микроволновых технологий и технологий видеоизмерений; проанализированы основные погрешности метода и предложены методы для их снижения на основе стабилизации уровня заполнения пробой контрольного резервуара и учета наличия в пробе окклюдированного газа; на базе примененных методик расчета закрытых рабочих камер для микроволновой сепарации и разработанных на их основе лабораторных стендов экспериментально показана возможность достижения требуемых качества микроволновой сепарации ВНЭ и точности определения количественного соотношения ее компонент.

4. На базе синтезированных методов разработаны и созданы модули для мониторинга обводненности ВНЭ; разработаны рекомендации по их применению в зависимости от требований предъявляемых к ним условиями эксплуатации на различных ступенях НГДК; определены принципы построения расширенной АСУ ТП ДН, включающей в свой состав дополнительный слой мониторинга обводненности ВНЭ, инициализируемый на всех уровнях ее внутренней и внешней иерархий, и обеспечивающей повышение эффективности мониторинга обводненности ВНЭ в целом.

5. Результаты диссертационной работы внедрены на ряде предприятий в виде отдельных модулей, программных средств АСУ ТП ДН, методик проектирования и учебно-методических материалов. Новизна и полезность технических решений подтверждены свидетельством и патентами (2) РФ.

1. Эмульсии. Под редакцией Ф. Шермана. Пер. с англ. Под ред. А. А. Абрамзона. Изд-во «Химия», JL, 1972, 448 с, табл. 24, рис. 146.

2. Тронов В. П. Промысловая подготовка нефти. Казань: «Фэн», 2000. 416 с.

3. Тронов А. В. Технологические процессы и оборудование для подготовки нефтепромысловых вод. -М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2002. 416 с.

4. Беляков В. Л. Автоматический контроль параметров нефтяных эмульсий. М.: Недра, 1992. 202 с.

5. Жидкие углеводороды и нефтепродукты // Под ред. Шахпаронова М. И. -М.: Изд-во МГУ, 1989.

6. Кардаев Г. А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. М.: Химия, 1990. 208 с.

7. Челъцов А. В. Измерительные устройства для контроля качества нефтепродуктов.-JI.: Химия, 1981.

8. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей. М.: «Издательство стандартов», 1972. 412 с.

9. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства бинарных растворов. М.: «Наука», 1977. 400 с.

10. Беляков В. Л. Автоматизация промысловой подготовки нефти и воды. М.: Недра, 1988.232 с.

11. Бажова Н.М., Позднышев Г. Н., Мансуров Р. И. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1981. 261 с.

12. Логинов В. И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. М.: Химия, 1979. 216 с.

13. БольшаковГ. Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. М.: Недра, 1982. 350 с.

14. Иванов Г. В. Инструментальные методы исследования нефти. Новосибирск: Наука, 1987. 134 с.

15. Позднышев Г. Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. — М.: Недра, 1982. 221 с.

16. Chih-Chieh Chan, Yeong-Ching Chen. Demulsification of W/O emulsions by microwave radiatiation. Separation Science and Technology. Vol. 37, issue 15, pp. 3407 3420, 10/23/2002. Print ISSN: 0149-6395.

17. F. Caponio, A. Pasqualone, T. Gomes. Effects of conventional and microwave heating on the degradation of olive oil. Eur Food Res Technol. Vol. 215, pp.114- 117,2002.

18. Глуханов H. П. Физические основы высокочастотного нагрева. — JI.: Машиностроение, 1989. 56 с.19 .ПюшнерГ. Нагрев энергией сверхвысокочастот. Пер. с англ., — М.: Энергия, 1968.312 с.

19. Рогов И. А, Некрутман С. В. СВЧ нагрев пищевых продуктов. -М.: Агропромиздат, 1986. 351 с.

20. Патент ФРГ№ 195 09 822 А1 «Система измерения концентрации нефти», G01N 33/26,05.10.1995.

21. Патент США № 5 821 406 «Метод и система измерения сырой нефти», G01N 33/26,13.10.1998.

22. Низкоинтенсивные СВЧ технологии (проблемы и реализации). «Антенны», 2003, вып. 7 - 8 (73 - 75).

23. Голография. Методы и аппаратура. Под редакцией В. М. Гинзбург и Б. М. Степанова. М.: Сов. Радио, 1974.

24. Седельников Ю. Е., Лаврушев В. Н., Мишин А. И. Датчик интенсивности электромагнитного поля. АС СССР № 1659913 от 19.06.1989.

25. Даутов О. Ш. и др. Отчет по НИР «Возбуждение плоскослоистой структуры локальным источником дипольного типа». Казань, 1994.

26. Саяхов Ф. Л., Чистяков С. Н., Бабалян Г. А., Федоров Б. И. Расчет прогрева призабойной зоны нефтяных скважин высокочастотными электромагнитными нолями // Изв. вузов. Нефть и газ. 1972. № 2.

27. Саяхов Ф. Л., Фатыхов М. А., Кузнецов О. Л. Исследование электромагнитно-акустического воздействия на распределениетемпературы в нефтеводонасыщенной горной породе. Изв. вузов. Нефть и газ. 1981. №3.

28. Зыонг Н. X., Кутушев А. Г., Нигматулин Р. И. К теории фильтрации жидкости в пористой среде при объемном нагреве высокочастотным электромагнитным полем. //ПММ. 1987. Т. 51, вып. 1.

29. Зыонг Н. X., МусаевН.Д., Нигматулин Р. И. Автомодельные решения задачи тепло- и массопереноса в насыщенной пористой среде с объёмным источником тепла. // ПММ. 1987. Т. 51, вып. 6.

30. Кислицын А. А., Нигматулин Р. И. Численное моделирование нагрева нефтяного пласта высокочастотным электромагнитным излучением //ПМТФ. 1990. №4.

31. Хабибуллин И. Л. Нелинейные эффекты при нагреве сред электромагнитным излучением // ИФЖ. 2000. Т. 73. № 4, стр. 832 838.

32. Нетушин А. В., Жуховицкий Б. Я., Кудин В. Н., Парин Е. Н. Высокочастотных нагрев диэлектриков и полупроводников. J1., 1959.

33. Кислицын А. А. Численное моделирование прогрева и фильтрации нефти в пласте под действием высокочастотного электромагнитного излучения // ПМТФ. № 3. 1993, стр. 97 103.

34. Кислицын А. А. Численное моделирование высокочастотного электромагнитного прогрева диэлектрической пробки, заполняющей трубу // ПМТФ. 1996. Т. 37. № 3, стр. 75 31.

35. Хабибуллин И. Л., Назмутдинов Ф. Ф. Особенности динамики нагрева движущихся сред электромагнитным излучением. // ИФЖ. 2000. Т. 73.5.

36. Афанасьев А. М., Подгорный В. В., Сипливый К. Н., Яцьшен В. В. Математическое моделирование взаимодействия СВЧ излучения с влагосодержащими плоскими слоистыми средами. Изв. Вузов, Ч. 1, Электромеханика. 2001. № 2, стр. 14-21.

37. Афанасьев А. М., Подгорный В. В., Сипливый К. Н., Яцышен В. В Математическое моделирование в взаимодействия СВЧ излучения с влагосодержащими плоскими слоистыми средами. Ч. 2. Численный расчёт. Изв. вузов. Электромеханика. 2001. № 4 — 5, стр. 32 38.

38. Ругинец Р. Г., Килькеев Р. Ш. Локализация тепловыделения в диэлектрике при воздействии СВЧ электромагнитного поля. // ИФЖ. 1989. Т. 56. №4.

39. Степанов В. В. Оптимизация равномерного распределения СВЧ энергии в частично заполненном резонаторе. Материалы 10-й Международной Крымской конференции, «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии» Севастополь, Украина, 2000.

40. Аглиуллин А. Ф., Седельников Ю. Е. Проектирование микроволновых технологических комплексов на основе вероятностных подходов. Материалы Международной Крымской конференции, «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь. 10-14 сентября2001.

41. Копусов В. Н., Швыркин Н. В. К вопросу создания многомагнетронного микроволнового оборудования для современных технологий. Материалы 11-й Международной Крымской конференции, «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь. Украина. 2001.

42. Авторское свидетельство СССР № 1170334, Кл. G01N 22/00, 1985. Способ микроволновой обработки биологической среды.

43. Патент США N4471192, Кл. Р 26В 23/08, 1984, патент Англии N1163231, Кл. Н 05В 6/64. Способ термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ полем и устройство для его осуществления.

44. Дж. А. Стреттон. Теория электромагнетизма. М., ОГИЗ, 1948.

45. Некрасов Л. Б., Рикенглаз Л. Э. К теории адиабатического нагрева СВЧ полем диэлектрика с коэффициентом затухания, зависящим от температуры. ЖТФ, 43 (694), 1973.

46. Рикенглаз Л. Э. К теории распространения СВЧ электромагнитных полей в диэлектриках с малыми потерями. ЖТФ, 44, 1125, 1974.

47. Рикенглаз Л. Э. К теории нагрева диэлектриков мощными электромагнитными полями. ИФЖ, 27 (1061), 1974.

48. Рикенглаз Л. Э., Хоминский В. А. О применимости метода ВКБ к расчёту нагрева в электромагнитном поле диэлектриков с параметрами, зависящими от температуры. ЖТФ, 43 (694), 1973.

49. Каценеленбаум Б. 3. Высокочастотная электродинамика. М., «Наука» 1966.

50. Сканави Г. И. Физика диэлектриков. М. JI. 1949.

51. Воробьев Е. А., Михайлов В. Ф., Харитонов А. А. СВЧ диэлектрики в условиях высоких температур. М., 1977.

52. Ругинец Р. Г., Брыков С. И., ЛохаруЭ.Х. Тепловые режимы при сверхвысокочастотном нагреве диэлектриков // ИФЖ. 1990. Т. 59. № 5, стр.853.

53. Горобец Н. Н., Нестеренко М. В., Попов В. С. Распределение микроволновой мощности, поглощённой неоднородным слоем древесины. Материалы 11-й Международной Крымской конференции, «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, Украина, 2001.

54. Яворский Б. М., ДетлафА. А. Справочник по физике. М., Изд-во Наука, 1977. 944 с.

55. Малай Н. В. К вопросу о термофоретическом движении нагретой сферической капли в вязкой жидкости. // ЖТФ, Т. 72, вып. 11, стр. 35 -43,2002.

56. Тронов В. 77. Прогрессивные технологические процессы в добыче нефти. Казань: «Фэн», 1996. 308 с.

57. Y. Alpert, EliJerby. Coupled Thermal-Electromagnetic Model for Microwave Heating of Temperature-Dependent Dielectric Media. IEE Transactions on plasma sciency. Vol. 27, no. 2, pp. 555 562, April 1999.

58. A. P. Хиппелъ Диэлектрики и волны. Москва: Изд-во Иностранной литературы, 1960. 438 с.

59. Баскаков С. И. Основы электродинамики. Учебное пособие для вузов. М., Сов. радио, 1973. 248 с.

60. Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сиголов А. В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. М., Высшая школа, 1990. 207 с.

61. Панченков Г. М., ЦабекЛ.К. Поведение эмульсий во внешнем электрическом поле. Изд-во «Химия», М., 1969. 190 с.

62. Т. Pekdemir, G. Akay, М. Dogru, R. Е. Merrells. Demulsification of Highly Stable Water-in-Oil Emulsions. Separation Science and Technology. Vol. 38, issue 5, 02/27/2003. Print ISSN: 0149-6395.

63. Архангельский Ю. С., Тригорлый С. В. СВЧ электротермические установки лучевого типа. Саратов: Изд-во Сарат. гос. техн. ун-та, 2000. 122 с.

64. Даутов О. Ш. Эквивалентность интегральных и интегрофункциональных уравнений электродинамических задач дифракции на неоднородных телах // Изв. Вузов. Радиофизика. 1991. -Т. 34. №8, стр. 936 946.

65. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. М.: Мир, 1984.

66. Джискут Р. Системы отбора проб сырой нефти: принципы выбора и установки. М.: Транспорт и подготовка нефти, 1999. № 6, стр. 54 — 56.

67. Фатхутнов А. Ш., Слепян М. А., Золотухин Е. А., Фатхутдинов Т. А., Коловертнов Г. Д. Автоматизированный учет нефти и нефтепродуктов при сборе, транспорте и переработке. Пособие для метрологов. Уфа: АО «Нефтеавтоматика», 1999.

68. Справочные данные: www.eurolab.ru/sprav03.htm#a2, www.alhimik.ru/sprav/tab 16.htm, fizik.bos.ru/sravka/tab9.htm, www.cryocatalog.ru/info/teplkoefliq.shtml.

69. Былинкин Г. П., Кувандыков И. Ш. Зависимость объемного коэффициента, коэффициентов сжимаемости, плотности глубокопогруженных пластовых нефтей от давления, температуры, состава и газосодержания. Геология нефти и газа. № 9, 1992.

70. Корн П., Корн Т. Справочник по математике для инженеров. М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы. 1968. 720 с.

71. Архангельский Ю. С. СВЧ Электротермия. Саратов: Сарат. Гос. техн. университет, 1998. 408 с.

72. U 1 23333 RU 7 G01N 33/26. Устройство для анализа состава сырой нефти / Галимов М. Р., Морозов О. Г., Морозов Г. А. и др. №2002101820/20; Заявл. 25.01.2002 // Бюллетень ИПМ. 2002. № 16.

73. С 1 2212664 RU 7 G01N 32/26, 21/59. Способ анализа состава сырой нефти и устройство для его осуществления / Галимов М. Р., Морозов О. Г., Морозов Г. А. и др. № 2002102176/28; Заявл. 25.01.2002 // Бюллетень ИПМ. 2003. № 26.

74. U 1 34253 RU 7 GO IN 33/26. Устройство для анализа состава сырой нефти / Галимов М. Р., Морозов О. Г, Морозов Г. А. и др. (ОАО «Шешмаойл»). №2003114691/20; Заявл. 21.05.2003 // Бюллетень ИПМ. 2003. №33.

75. Решение о выдаче патента на изобретение. Способ анализа состава сырой нефти и устройство для его осуществления / Галимов М. Р., Морозов О. Г., Морозов Г. А. и др. (ОАО «Шешмаойл»). № 2003114837/09; Заявл. 28.05.2003.

76. Дмитрий Казанский АСУТП для нефтедобывающего предприятия. — Системная интеграция, 2001. № 2, стр. 32 33.

77. Шабалин В. А. Общесистемное проектирование АСУ реального времени. М.: Радио и связь, 1984. 232 с.

78. Мамиконов А. Г. Проектирование АСУ. М.: Высшая школа, 1987. 303 с.

79. URL: www.atmel.com/literature), 349 c.

80. Мурыжников A. H., Сафронов В. H., Хатмуллин Н. Ф. Система радиотелемеханизации объектов нефтедобычи на основе технологии передачи данных стандарта GSM-1800/GPRS. Нефтяное хозяйство,2003. № 10, стр. 50-51.

81. Василий Дудников, Марсель Газизов, Дамир Набиев, Тимур Нугманов Управление объектами нефтяного месторождения с использованием комбинированных каналов связи. Системная интеграция, № 2, 2000, стр.18-26.

82. Ковалев Н. Д. Открытые технологии основа создания АСУ ТП, Энергетик, № 7. 2000.

83. Тушканов В. В., Андрианов С. А., Вайнер В. А., Селиванов Г. С., ЯнчукА.Н. Опыт применения открытых технологий при создании АСУ ТП промышленного производства. Приборы и Системы Управления, 1999. № 9

84. КуцевичИ.В., Григорьев А. Б. Стандарт ОРС путь к интеграции разнородных систем. Мир компьютерной автоматизации, 2000. № 1.

85. Юрий Ржеуцкий Автоматизация процессов обезвоживания нефти. «Системная интеграция», 1997. № 2.

86. Y. Yan, R. Pal, J. Masliyah Rheology of oil-in-water emulsions with added solids. Chemical Engineering Science, Vol 46, No. 4, pp. 985 994, 1991.1. ГАЛИМОВ МАРАТ РАЗИФОВИЧ1. УДК 681.325

87. МИКРОВОЛНОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОНИТОРИНГА ОБВОДНЕННОСТИ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

88. Специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»