автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Применение вихревого эффекта для подготовки нефти и конденсата к дальнему транспорту

На правах рукописи

КАБЕС ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕВОГО ЭФФЕКТА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И КОНДЕНСАТА К ДАЛЬНЕМУ ТРАНСПОРТУ

Специальность 05 02 13 - Машины, агрегаты и процессы

(нефтегазовой отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03159Б01

Тюмень 2007

003159601

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего и профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» федерального агентства по образованию на кафедре « Проектирование и эксплуатация нефтегазопроводов и хранилищ»

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Бахмат Геннадий Викторович Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор

Пахаруков Юрий Вавилович, ТюмГНГУ, кафедра «Ремонт и восстановление скважин» - кандидат технических наук

Михайленко Сергей Владимирович, ОАО «Сургутгазпром», начальник отдела «Научно-технического прогресса и реконструкции»

Ведущая организация- ОАО «Нефтегазпроект», г Тюмень

Защита диссертации состоится 19 октября 2007 г. в 14е2 на заседании диссертационного совета Д21227308 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу

625039, г Тюмень, ул Мельникайте 72, БИЦ, конференц-зал, каб 46 С диссертацией можно ознакомиться в Библиотечно-информацио-нном центре Тюменского государственного нефтегазового университета по адресу 625039, г Тюмень, ул Мельникайте 72

Автореферат разослан «19» сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Пономарева Т Г

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из основных проблем подготовки нефти и конденсата к дальнему транспорту и переработке является необходимость их дегазации При этом процесс не должен сопровождаться большими потерями фракций, обладающих высокой степенью летучести, приводящими к ухудшению физико-химических свойств углеводородного сырья

В настоящее время сокращение потерь жидкой фазы решается путем применения многоступенчатых методов дегазации с обязательным плавным изменением давления в широком диапазоне Использование объемных гравитационных трапов позволяет частично решать эти задачи Однако, низкая скорость движения газа в сочетании с высокой металлоемкостью и, главное, с невысокой степенью дегазации, делают эти методы малоэффективными Поэтому разработка новых конструкций сепараторов и теоретическое изучение процесса дегазации с целью повышения его эффективности является актуальной задачей, представляет научный интерес и направлена на решение важной практической проблемы

Цель работы повышение эффективности процесса фазового разделения в вихревом потоке и выделение условий нарушения термодинамической устойчивости газожидкостной смеси

Задачи исследования.

1 Изучить механизм фазового разделения системы жидкость-газ в вихревом потоке

2 Исследовать термодинамический критерий перевода жидкости из стабильного в метастабильное состояние с расчетом критической величины параметра дегазации

3 Разработать гидродинамическую модель течения жидкости в вихревой камере

4 Разработать модель и методику расчета режимно-технологи-ческих и конструктивных параметров вихревой камеры

Научная новизна работы.

1 Разработана методика расчета термодинамической устойчивости раствора в вихревом потоке и условия перевода системы в метастабильное состояние

2 Получена гидродинамическая модель течения жидкости и методика расчета технологических и конструктивных параметров вихревой камеры

3 Получены аналитические уравнения для расчета режима лавинного нарастания выделения газа при дегазации жидкости в вихревой камере

Практическая ценность. На основе проведенных теоретических исследований получены аналитические зависимости для расчета конструктивных размеров и технологических параметров работы вихревых камер Полученные данные могут быть использованы при разработке эффективного, малогабаритного, высокотехнологичного оборудования для дегазации нефти и газоконденсата

Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Научные исследования высшей школы в области транспорта», тема № гр 01 200 305 220 «Разработка комплексных методов повышения надежности и эффективности работы системы сбора, подготовки и транспорта углеводородов»

Основные положения диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, ТюмГНГУ - 2005 г), 14 научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири-2006» (Тюмень, ТюменНИИгипрогаз -2006 г), международной учебной научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2006» (Уфа, УГНУ - 2006 г), 1-международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири» (Тюмень, ТюмГНГУ - 2007 г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения и практических рекомендаций, общих выводов, списка литературы из 121 наименования и 2-х приложений Объем работы составляет 130 стр , в том числе 15 рисунков и 5 таблиц Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований

В первом разделе проведен анализ публикаций по теме диссертации, дана краткая характеристика нефтегазовых сепараторов, применяемых в настоящее время для дегазации нефти и конденсата

Проведенный обзор работ Кутепова А М, Тронова В П, Грачева С В, Ахсанова Р Р Дернавского И Г , Лагуткина М Г , Синайского Э Г , Меркулова А И , Кучумова Р Я, и других ученых, а также анализ экспериментальных результатов показал, что теория процесса дегазации жидкостей в поле центробежных сил требует дальнейшего развития, а именно

- учета влияния сжимаемости обрабатываемой жидкости на процесс дегазации,

- теоретического описания термодинамического состояния системы жидкость-газ под действием градиента давления, возникающего в закрученном потоке двухфазной смеси,

-разработки методики расчета величины критического и рабочего перепадов давления, обеспечивающих перевод системы в метастабильное состояние и высокую скорость дегазации

Во втором разделе проведен анализ механизмов образования зародышей пузырьков газа В литературе процесс дегазации обычно рассматривается как фазовый переход первого рода, протекающий вследствие потери устойчивости системы жидкость-газ Однако расчет времени образования зародыша пузырька газа показал, что оно соизмеримо с временем пребывания жидкости в рабочей полости вихревой камеры, которое, согласно экспериментальным данным, составляет порядка 4-8 сек

Следовательно, использование двухфазного подхода не позволяет адекватно описать появление газового пузырька

В теории фазовых переходов существует и иной подход - однофазный, при котором достаточно знать свойство одной материнской фазы

В рамках этого подхода равновесные устойчивые системы могут быть только пространственно однородными (однофазными) Распределение Гиббса для этого случая показывает, что область распадается на произведение двух однофазных распределений вА и Св На кривой фазового равновесия (рис 1 ) появляются точки, соответствующие фазовому переходу первого рода, то есть появлению зародышей новой фазы

Использование однофазного подхода позволило отождествить появление зародыша газовой фазы со среднеквадратичной флуктуацией плотности при постоянной температуре, определяемой по формуле

где р - средняя плотность, Ус - критический объем зародыша, изотермическая сжимаемость.

Р

<Др2>=р2кТ%1Ус

О)

К

Рс

<3

А

В

V

V

с

Рис 1. Фазовая диаграмма равновесия АКВ - линия бинодали, Рс - критическое давление, С?С>'- изотерма

Во флуктуационной области уменьшается не только критический объем зародыша (Ус ), но, что более важно, параллельно с этим увеличивается изотермическая сжимаемость (х), изменение которой нарушает условие термодинамической устойчивости системы и уменьшает время зародышеобразования По данным работ В Г Бойко и В П Скрипова время нуклеации в окрестности бинодали составляет порядка т0 ~ 10"6 с

Анализ течений в вихревой камере был проведен на основе решений системы уравнений Навье-Стокса и уравнения неразрывности в цилиндрических координатах для ньютоновской жидкости при следующих допущениях течение установившееся, осесимметричное, потенциальное Радиальные проекции скорости и производные от осевой и окружной скоростей по направлению Ъ равны нулю В результате получили зависимость давления от объема

Р(У) = §(£1.у(К!1-11Пу—1 ) (2)

а 2 3 ТУ

Производная от этой функции является убывающей, следовательно, сжимаемость % будет возрастающей функцией

Таким образом, в вихревой камере, вследствие увеличения сжимаемости, бинарная система приближается к бинодали, те к области нарушения устойчивости однородного состояния В результате этого в системе будет возникать новая фаза в виде выделения газовых пузырьков

Определение значения критического давления, при котором происходит переход системы жидкость-газ в метастабильное состояние, проводилось с учетом неравновесности процесса дегазации и его динамического характера Было получено выражение

АР

18л-3/\рсЦА/г ехр^) х

.2

(3)

ГМ Л3/2

4м-А (2„р

где Яс - критический радиус зародыша, £>/ - коэффициент диффузии газа в жидкости, Ди - разность химических потенциалов, Ж- энергия активации зародышеобразования, к- постоянная Больцмана, Т- температура, у-изотермическая сжимаемость, ЫА - число Авогадро, т - масса молекулы, Р/- плотность жидкости, сг - поверхностное натяжение

Для расчета фактического перепада давления в вихревой камере, с учетом ее геометрических размеров и гидродинамических параметров течения, использовали выражение, полученное М А Гольдштиком

где х - переменная, имеющая характерные значения х0 и хт. Первое значение (х) соответствует относительному радиусу циркуляционной зоны, второе значению г = а, К - крутка потока,

где А = — « (-) , Q - расход, Г- циркуляция, а - радиус камеры,

аГ 4 аг0

п- число подводящих сопел, й - диаметр сопла, г0 - радиус сточного отверстия, И - высота столба жидкости

Переобозначив функции для разных зон в вихревой камере

2^ = 2,(^,А), 2и=2,(а,А), 22К=22(\,А), 221 = 22(а,А), можно

вычислить величину перепада давления в вихревой камере в любой интересующей области

2р

— = к221(х1л)-22(х,а)

(4)

рассчитываемая по формуле

Для области 1<г<а, где 7 = — , получили после ряда

г

преобразований, с учетом противодавления, следующее выражение.

(6)

где V,, - скорость ввода потока

Значение для АР, полученное в (6), должно быть больше значения ДР' Следовательно, условие АР>АР* является критическим, которое позволяет учесть влияние геометрических размеров камеры и величины параметров потока, обуславливающих перевод системы в метастабильное состояние

В третьем разделе приведена экспериментальная установка по исследованию процесса дегазации насыщенной жидкости в вихревой камере рис 2

Рис 2 Экспериментальная установка для исследования процесса дегазации жидкости в вихревой камере

При исследовании процесса дегазации насыщенная жидкость поступала из смесительной емкости 1 в вихревую камеру 3 через вентиль В-5 и сопло 2 С помощью вентилей В-8 и В-9, установленных, соответственно, на выходных линиях газа и жидкости, подбирался необходимый режим работы камеры Регулируя этими вентилями расход газа и жидкости через вихревую камеру, можно было установить в ней различную высоту столба жидкости и различные давления Перепад между давлением насыщенной жидкости перед камерой и в самой камере 3 определял массовую скорость истечения жидкости из сопла 2 Газ дегазации из камеры через вентиль В-8 и газоотводные трубки поступал в контрольный сепаратор 6, служащий для определения наличия или отсутствия уноса капельной жидкости с газами дегазации После сепаратора 6 газ поступал на измерение в газовый счетчик 7 Дегазированная в вихревой камере жидкость, выходя через вентиль В-9, могла поступать либо на измерение через вентиль В-11 (при закрытом вентиле В-10), либо сливаться в канализацию через вентиль В-10 (при закрытом вентиле В-11) Газонасыщенность жидкости, прошедшей дегазацию в вихревой камере (остаточная газонасыщенность), определялась делением количества газа, прошедшего через счетчик 5, на количество жидкости, попавшей в сепаратор 4 за равные промежутки времени Полученное значение соответствует газонасыщенности жидкости на выходе из камеры при заданном давлении в ней Эффективность процесса дегазации жидкости в вихревой камере определялась отношением остаточной газонасыщенности к равновесной при том же давлении Массовая скорость истечения двухфазной смеси через сопло определялась экспериментально

Таким образом, в результате эксперимента была определена величина эффективности и интенсивности процесса дегазации в вихревой камере

В четвертом разделе рассмотрена кинетика процесса дегазации

Для решения этой задачи были приняты следующие допущения

- размеры газовых включений во много раз больше размеров молекулярных взаимодействий, но меньше размеров усреднения,

- дисперсная фаза в каждом макрообъеме присутствует в виде сферических включений,

- малая величина эффектов хаотического движения,

- процессы дробления, взаимодействия являются величинами второго порядка,

-основной траекторией движения пузырьков газа во всем объеме принято движение к свободной поверхности

Для получения зависимости процесса дегазации от времени и геометрических параметров камеры (пренебрегая конденсацией), рассмотрели одномерную задачу, в которой направление координаты (г) совпадает с направлением силы тяжести Поверхности слоя будет соответствовать значение г=0

В результате уравнение изменения плотности газовой фазы в растворе примет вид

^ = Э^-Ъ^т - \jmdm (7)

Ы дг1 ) ° {

После преобразований получим уравнение изменения концентрации газовой компоненты в жидкости за счет ее диффузионного осаждения на всплывающем пузырьке с постоянным объемом больше критического

а р.2/3 н

= з " Ао) ¡»г*' (8)

где - число зародышей в единицу времени, р10 - начальная концентрация газа в жидкости, Ь- коэффициент размерности

Для нахождения числа зародившихся пузырьков (Л^) воспользуемся выражением

ЛГ3~(Д Р)в (9)

где 0 - показатель степени, который определяется степенью

пересыщения, диффузионными процессами переноса газа, разными

режимами взаимодействия пузырьков газа Показатель 9 принимает

значения 1 <0 < 2

Поскольку речь идет о выделении газа на глубине за счет

образования пузырьков, это упрощает исследуемое уравнение

дС= (А С)в (Ю)

д( У0

АС, = (С, - Ср)/(С10 - СР ), У0 = 6ИГр( п

%КдЬ [^(О

где Л, -газовая постоянная, Т- температура, Н — глубина жидкости, 5-множитель, зависящий от скорости ввода и отношения диаметра камеры к высоте жидкости, Я0 - размер пузырька

Отсюда, эффективность дегазации определяется параметром (Е), равным отношению выделившегося за время (Ц газа к полному количеству газа

Е= №-(С,-С,)Л = 1- (11)

о о

На рис 3 приведены результаты определения теоретических,

рассчитанных по формуле (11), и экспериментальных значений

эффективности дегазации для различных условий Расхождения составили

порядка 5-7%

Сплошная линия соответствует расчетной зависимости, точки экспериментальным измерениям для различных значений отношения диаметра вихревой камеры к высоте столба жидкости.

Е

0-2О/Н =1, * - 2Ш№= 0,7, а-20/Н= 0,55 1 - при 0 = 1 2- при 0 = 2

1

0,7

2

0,5

3 5 7 9 11

Т,с

Рис 3 Зависимость эффективности газовыделения от времени Экспериментальное исследование процесса дегазации воды, насыщенной углекислым газом, проводилось при значениях давления от 0,83 до 1,09 МПа, температуре жидкости на входе в камеру в среднем 20°С и газонасыщенности от 8,2 до 10,2 см3/см3

Зависимость интенсивности газовыделения от массовой скорости истечения жидкости через сопло вихревой камеры при постоянном отношении диаметра камеры к высоте столба вращающейся жидкости удовлетворительно апроксимируется уравнением

где 1/ = ру0 - массовая скорость

Так для камеры с соотношением И/Н= 0,92, 3=8,55 10'31/3, при 0/Н=0,7,7 = 1,52 10~3и34 , показатель массовой скорости 3,4<т<4,3 Из полученного приближенного выражения

следует, что при условии 7<0<2 показатель степени массовой скорости истечения смеси находится в удовлетворительном интервале 2<т<4

./ = сопэЮ

(12)

х .Аг,

гв

(13)

Расчетная кривая зависимости интенсивности газовыделения, полученная из формулы (13), и экспериментальные точки приведены на рис. 4 Отклонение составило не более 3%

• - й/Н = 0 9, /и = 4 3

* - £>/#= 0 7, т = 3 4

10 14 18 и10-\кг/м2с

Рис 4 Зависимость интенсивности газовыделения от массовой скорости

истечения жидкости В работе также рассмотрены условия реализации гетерофазного механизма нуклеации пузырьков газа в вихревой камере На основании уравнения сохранения массы газа внутри пузырька, уравнение Рэлея-Лэмба и скорости газожидкостного потока, получены выражения для перепада давления „ ,,

-0,12—р- > АР' с* )м

и оптимального размера сопла

= (0,06 А <7)~

(14)

(15)

Данные условия обуславливают протекание гетерогенного, безбарьерного механизма выделения газа в вихревой камере Основные выводы по работе.

1 Определен термодинамический критерий перевода жидкости из стабильного в метастабильное состояние - сжимаемость и получено

выражение для расчета величины критического перепада давления, обеспечивающего условие лавинного газовыделения

2 Разработана методика расчета рабочего перепада давления в вихревой камере, с учетом ее геометрических размеров, гидродинамических параметров потока и физических свойств флюида

3 Получена гидродинамическая модель течения жидкости в вихревой камере и аналитическая зависимость интенсивности газовыделения от геометрических параметров вихревой камеры и скорости потока

4 Теоретически обоснован и экспериментально доказан эффект лавинного газовыделения в подводящем сопле, что обуславливает протекание процесса дегазации в вихревой камере по гетерогенному, безбарьерному механизму

Основные положения диссертации опубликованы в работах.

1 Кабес ЕН К определению критерия устойчивости зародыша пузырька газа при закручивании двухкомпонентной смеси / Бахмат Г В , Хамьянов ДН// Сб. научн тр межд. науч-техн конф. «Нефть и газ Западной Сибири» - Тюмень, ТюмГНГУ 2005, С 146-147

2 Кабес Е Н Влияние градиента давления в подводящем сопле на разделение двухфазной жидкости в вихревом потоке / Хамьянов ДН // Сб тр XIV научн -практ конф молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири - 2006» -Тюмень, ТюменНИИгипрогаз 2006,С 189-190

3 Кабес Е.Н Критерии устойчивости зародышеобразования при вихревом движении газонасыщенной жидкости. / Бахмат Г В // Сб тр межд. учебной научн - практ конф «Трубопроводный транспорт-2006».-Уфа, УГНТУ 2006, С 28-29

4 Кабес Е Н Эффект нарастающего газовыделения в подводящем сопле вихревой камеры / Бахмат Г В // Электронный журнал «Нефтегазовое дело» - Уфа 2006 - http // www oqbus ru/authors/Bahmat/I pdf

5 Кабес Е Н Влияние градиента давления в подводящем сопле на скорость дегазации двухфазной смеси в вихревой камере / Бахмат Г В //

Электронный журнал «Нефтегазовое дело» - Уфа 2006 - http // www oqbus ru/authors/Bahmat/2 pdf

6 Кабес Е Н Принципы расчета геометрических параметров вихревой камеры для обеспечения условий лавинного нарастания газовыделения в газожидкостном потоке /Бахмат Г В// Известия вузов Нефть и газ - Тюмень, ТюмГНГУ. 2007, №3, С 47-51

7 Кабес ЕН Дегазация двухфазных смесей в вихревых потоках// Сб тр 1-оймежд науч -техн конф Тюмень,ТюмГНГУ 2007, С 45-46

8 Бахмат Г В , Кабес Е Н, Хамьянов Д Н Вихревая камера Патент на изобретение - В04С 5/00 (2006/01), B01D 45/12 (2006 01)

9 Бахмат Г В , Кабес Е Н, Хамьянов Д Н Вихревая камера Патент на полезную модель - RU 54537 U1- 10 06 2006г

подписано к печати 18 09 2007г Бум писч №1

Заказ № Ж Уч -изд л 1,00

Формат 60x841/16 Уел печ л 1,00

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 100 экз

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625039, Тюмень, ул Киевская, 52

Введение.

РАЗДЕЛ 1. УСТАНОВКИ И АППАРАТЫ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА.

1.1. Конструкции типовых сепараторов, принцип работы.

1.2. Конструкция и принцип работы гидроциклона.

1.3. Конструкции сепараторов с гидроциклонами.

1.4. Методы расчета гидроциклонов - дегазаторов.

1.5. Конструкция и особенности работы вихревой камеры.

Выводы по главе 1.

РАЗДЕЛ 2. МЕХАНИЗМ ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В ВИХРЕВЫХ ПОТОКАХ

2.1. Нарушение термодинамической устойчивости раствора жидкость-газ

2.2. Распределение давления внутри вихревой камеры.

2.3. Определение критического давления перехода системы жидкость- газ в метастабильное состояние.

2.4. Приближенный расчет давления в вихревой камере.

Выводы по главе 2.

РАЗДЕЛ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ПРИНЦИП ЕЕ РАБОТЫ.

РАЗДЕЛ 4. КИНЕТИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ.

4.1. Расчет интенсивности газовыделения.

4.2. Экспериментальное исследование процесса дегазации жидкости в вихревой камере.

4.3. Гетерофазный механизм нуклеации пузырьков газа.

4.4. Эффект нарастающего газовыделения в подводящем сопле вихревой камеры.

Выводы по главе 4.

Применение вихревого эффекта для подготовки нефти и конденсата к транспорту.

Вихревые потоки и явления, возникающие в природе, обладают колоссальной энергией и представляют определенный научный интерес уже более ста лет. Пожалуй, одной из первых публикаций, посвященных математическому исследованию теории вихрей, является работа французского физика Пуанкаре [88].

С тех пор вихревое движение является предметом пристального изучения многих ученых, практикующих в различных отраслях науки и техники [73, 44, 18, 85].

Условимся называть «вихревым» такое движение среды, при котором оно вращается вокруг некоторой оси и одновременно перемещается вдоль этой же оси [16].

При вихревом течении газов в таком случае наблюдается эффект Ранка -Хильша проявляющийся в термическом разделении потока на горячий и холодный [8, 3, 70]. Если рабочим телом при вихревом движении является газонасыщенная жидкость или иная двух - или трехфазная система, то можно наблюдать фазовое разделение потоков [92, 114].

Для полноты представления применения различных вихревых устройств, приведем лишь кратко области их практического применения [72, 100, 106, 74].Необходимо отметить, что по конструкции вихревые устройства можно грубо подразделить на вихревые трубы, гидроциклоны и вихревые камеры.

В данном разделе мы не будем конкретно вдаваться в описание конструкций и принципов работы отдельных устройств, а лишь кратко перечислим для чего или где они применяются. Можно смело утверждать, что нет ни одной отрасли народного хозяйства где бы не использовался вихревой эффект в различных производственных процессах.

Он используется для очистки газов от пыли, газов, выбрасываемых в атмосферу. Меньшие по размерам вихревые устройства выполняют роль классификаторов порошков по размерам или по весу с помощью газовых потоков. Вихревые устройства широко используются для интенсификации процессов горения в топках котлоагрегатов и форсунках двигателей, применяются в металлургии при циклонной переработке медного и полиметаллического сырья, центробежном литье, в химической технологии для реализации окислительно-восстановительных реакций, в медицинской промышленности для получения особо чистых компонентов и, наконец, в нефтехимической, газовой и нефтяной промышленности для подготовки сырой нефти и конденсата к транспортировке и дальнейшей переработке на газо и нефтеперерабатывающих заводах.

К сожалению, применение гидроциклонов в нефтегазовой промышленности насчитывает не более пятидесяти лет, чего не скажешь о вихревых трубах. Об интенсивности научных исследований и масштабах внедрения вихревых труб свидетельствует тот факт, что по данным [117] по этой теме опубликовано свыше 2000 тысяч книг, монографий, научных статей и патентов на изобретения. Анализ патентно-технической литературы по данной проблеме свидетельствует, что подавляющее число изобретений приходится на долю отечественных разработок, причем от зарубежных их отличает широта спектра использования вихревых труб в самых различных отраслях экономики.

В настоящее время все более пристальное внимание уделяется вопросам оптимизации технических устройств, обеспечивающих подготовку нефти и газоконденсата. И это связано не только с внутренними производственными задачами, но и с перспективой развития всего нефтегазового комплекса страны.

Необходимо отметить несколько аспектов, которые вынуждают активизировать научно-производственные изыскания в этой области.

В первую очередь, в последнее время все больше говорят о стратегическом значении для нашей страны запасов углеводородного сырья континентального шельфа. Ресурсы углеводородов, сосредоточенные на морских месторождениях, позволяют нам гарантированно обеспечить внутренние потребности в энергоносителях и их экспорта на десятки ближайщих лет. Для примера достаточно привести лишь одну цифру. Начальные извлекаемые ресурсы шельфа наших морей превышают 100 млрд. т. условного топлива. Других подобных территорий в Российской федерации нет [58].

Во вторых, по прежнему объемы потребления нефти, газа и других энергоносителей растут опережающими темпами. По прогнозным оценкам к 2030 году Россия будет потреблять 285 млн. т. нефти и 595 млн. т. у.т. [20]. В третьих, потери нефти и газоконденсата при добыче, подготовке и транспортировке углеводородов при огромных объемах добычи и переработки, приносят колоссальные убытки, исчисляемые млн. рублей.

По разным оценкам потери газа и легких фракций углеводородов в масштабах страны в конце 80-х годов оценивались в 80 млн. т. нефти в год [107].

Не лучшим образом обстоят дела и в нефтяной промышленности зарубежных стран. Возрастающие объемы использования нефти и газа в мировой экономике и требования улучшения охраны окружающей среды обусловили необходимость улавливания паров углеводородов на всем пути движения нефти от промыслов до потребителя и сокращения ее потерь до минимума. В 1920 г. общие потери углеводородов рубежом достигали 10%, в 1933 г. -6%, в 1962 г. -3% добытой нефти. До недавнего времени только в США стоимость теряемых легких фракций достигала 35 млн. долл. / в год, а во всем мире этот показатель превышал млрд. долларов.

Необходимо учитывать, что потеря легких фракций это не просто количественная потеря нефти, но это и ухудшение экологической обстановки и дополнительные экономические потери в будущем, связанные со снижением качества получаемых из нефти бензина.

Вот почему многие страны обращают на эту проблему особое внимание. Наилучших результатов добилась в этом направлении Швеция. Так за последние десять лет потребление нефти шведской экономикой сократилось наполовину при одновременном росте промышленного производства.

Серьезным толчком к скорейшему переходу к энергосбережению послужили для нее рост цен на нефть 1974 и особенно 1979гг. Процесс экономии энергии коснулся всех областей техники, но, главным образом, теплогенераторов, теплообменников и изоляционных материалов. Главная задача состояла в предотвращении потерь различных видов энергии, ее аккумуляции и обеспечении вторичного использования. К 1985 г. по национальному хозяйству в целом потребление нефти сократилось на 40% по сравнению с уровнем 1974г. [105].

Из вышеперечисленного следует, что существует проблема научно-технического характера, суть которой заключается в следующем.

Создание высокотехнологичных, малогабаритных, экономичных, неэнергоемких аппаратов и устройств, хорошо адаптирующиеся к различным технологическим условиям, легко вписывающимся в различные технологические комплексы. Такое оборудование особенно необходимо при освоении новых месторождений в районах вечной мерзлоты и прибрежных шельфов акваторий морей, т.е., там, где наряду с другими проблемами остро стоит вопрос рационального использования производственных площадей. Достаточно отметить, что с целью экономии места на морских буровых платформах, за рубежом создан глубоководный гравитационный сепаратор, размещенный на глубине 320 метров [109].

Решение этой задачи может быть достигнуто на пути рационального использования энергии вихревого потока нефти или газоконденсата. Несмотря на широкое применение вихревых эффектов в газовых потоках, его использование для дегазации жидких углеводородов сдерживается недостаточной изученностью процесса фазового разделения.

В связи с этим, исследование этого процесса в вихревом потоке представляет теоретический интерес, связанный с аналитическим изучением термо и гидрогазодинамических процессов, протекающих при закручивании газожидкостных смесей. Получение аналитических зависимостей, связывающих физические свойства жидкости, гидродинамические параметры ее течения и конструктивные размеры вихревых устройств, позволит сконструировать новые и оптимизировать технологические режимы работы уже существующих установок. Это даст возможность определить и алгоритм автоматизации функционирования установки в целом.

При исследовании разделительных процессов особое значение имеет выбор критерия оптимальности, даже при решении такой не сложной по числу компонентов задачи как дегазация жидкости (нефть - газ, конденсат - газ). Обычно работа устройства оценивается по нескольким критериям. Однако с постановкой задачи оптимального автоматического управления общий критерий эффективности становится технически необходимым. Продолжающаяся дискуссия о критериях разделительных процессов свидетельствует лишь о том, что единого критерия оценки эффективности разделительных процессов до сих пор не найдено, и о необходимости применения единого критерия при теоретическом анализе и аналитическом описании конкретных процессов [22].

Имеется большое количество разделительных процессов, основанных на физических, химических и термодинамических свойствах элементов и систем: гравитация и закручивание - по плотности, флотация - по смачиваемости, магнитная и электрическая сепарация, жидкостная экстракция, диффузионное разделение и т.д. Разделительные процессы применяются в самых разных отраслях промышленности металлургической, нефтяной, химической и других. Независимо от метода и объекта разделения будь то углеводороды, руда или газы, промышленные разделительные процессы обладают рядом общих закономерностей и характеристик, позволяющих применять к их описанию одни и те же математические методы. Благодаря этому, многие достижения и приемы, разработанные и применяемые в одной из отраслей промышленности, используются в других отраслях.

В настоящее время предложено имеющиеся критерии разделения классифицировать на следующие группы: технологические, термодинамические, кинетические, статистические, экономические, автоматического управления, природной разделяемости, аппаратурные [82], которые рекомендуют применять для разных технологических процессов.

Из выше перечисленных критериев для анализа процессов дегазации жидкости применяется термодинамический. Он был апробирован на разделении летучих смесей, газов и легких углеводородов. Разделение таких стабильных и однородных по свойствам элементов, зависит только от совершенства разделительных устройств и энергии, затраченной на процесс разделения. В конечном счете, энергия, затраченная на единицу продукции, характеризует совершенство аппарата. Кроме того, энергетические расчеты подчинены законам термодинамики.

Поэтому, при изучении фазового разделения газожидкостных смесей в вихревой камере, проводилось аналитическое описание процессов разделения смеси с термодинамической точки зрения.

С другой стороны работу установки многие исследователи рекомендуют проводить с оценки технологических критериев [22], формулы расчета которых приведены в таблице 1.

Таблица 1

Односторонние критерии технологической эффективности разделения

Показатели Обозначения

Качество обогащенного продукта (концентрата) [63] Р

Содержание ценного компонента в отходах [63]

Относительная концентрация ^ а = Р ;/>= ° 1-а /-Р /-9

Извлечение ценного компонента е=— а

Потери в отходах 1 са-уР6?-у;и а а

Выход обогащенного продукта У

Степень сокращения у ае

Степень обогащения • Ре. /= — = — = /£ а у

Степень обогащения с учетом теоретически возможного [63] . Р-а Ру -а

Продолжение таблицы 1

Коэффициент селективности [108] s=<w,=p"9 а

Эффективность разделения [108] i JL«P г а 0 3

Коэффициент селективности (разделения) [108] рг-»; в (1-ю 1 8(7-р; R(ls)

Коэффициент разделения [2] Е 2 а (7-р; R

Коэффициент обогащения [89] Е = Е,~ 1= Р"Э 9(7-PJ

То же [2] е=Е2-Ы р-а а (1-V) где: а " содержание ценного компонента в исходном материале; р - то же, в обогащенном продукте (концентрате, штейне, возгоне, экстракте, дистилляте и т.д.); & - то же, в обедненном продукте (хвостах, отходах, шлаке и т.д.); рг - теоретически предельно возможное содержание ценного компонента; у - выход обогащенного продукта; (1-у)- выход обедненного продукта; е- извлечение ценного компонента.

Для оценки эффективности работы вихревой камеры мы использовали степень дегазации, определяемую как отношение остаточной газонасыщенности жидкости ^к) к ее первоначальной равновесной газонасыщенности ^н):

8 - Чк/Чъ

Существует еще один объективный фактор, который говорит о необходимости аналитического исследования механизма дегазации с позиций термодинамического состояния двухфазной смеси. Это огромное количество разновидностей конструкций аппаратов (сепараторов гравитационного типа, гидроциклонных установок), отличающихся друг от друга незначительными конструктивными изменениями. Создается впечатление, что конструкторы при проектировании подобных аппаратов пытаются управлять гидродинамическими и термодинамическими параметрами работы установки чисто эмпирически и подстроится под необходимый технологический режим ее работы путем внесения конструктивных изменений. Этому факту есть вполне объективное объяснение. Процессы фазового разделения очень много изучались экспериментально и на основании опытных данных были получены эмпирические зависимости, как для определения конструктивных размеров сепараторов, так и для расчета основных технологических параметров [48, 57, 77, 59, 60]. Были проведены обширные теоретические исследования по изучению гидродинамических процессов, протекающих в различных установках [59, 81, 94, 32, 23, 121]. С другой стороны, литературы, где бы анализировались термодинамические условия, определяющие протекание конкретного технологического процесса в конкретной установке с максимальной эффективностью нам обнаружить не удалось. Эта задача сложная, но ей необходимо заниматься, поскольку решение ее позволит создать аппараты нового поколения.

Цель работы - повышение эффективности процесса фазового разделения в вихревом потоке и выделение условий нарушения термодинамической устойчивости газожидкостной смеси, приводящих к интенсивному газовыделению.

Задачи исследования.

1. Изучить механизм фазового разделения системы жидкость-газ в вихревом потоке.

2. Исследовать термодинамический критерий перевода жидкости из стабильного в метастабильное состояние с расчетом критической величины параметра дегазации.

3. Разработать гидродинамическую модель течения жидкости в вихревой камере.

4. Разработать модель и методику расчета режимно-технологических и конструктивных параметров вихревой камеры.

Актуальность

Одной из основных проблем использования нефти и конденсата, как источника углеводородного сырья, является необходимость его дегазации. При этом процесс не должен сопровождаться большими потерями фракций, обладающих высокой степенью летучести, значительно обедняющей жидкую фазу.

В настоящее время сокращение потерь жидкой фазы решается путем применения многоступенчатых методов дегазации с обязательным плавным изменением давления в широком диапазоне. Использование объемных гравитационных трапов позволяет частично решать эти задачи. Однако, низкая скорость движения газа в сочетании с высокой металлоемкостью и, главное, с невысокой степенью дегазации, делают эти методы малоэффективными. Поэтому разработка новых конструкций сепараторов и теоретическое изучение процесса дегазации с целью повышения его эффективности является актуальной задачей представляет научный интерес и направлено на решение важной народнохозяйственной проблемы.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика расчета термодинамической устойчивости раствора в вихревом потоке и условия перевода системы в метастабильное состояние.

2. Получена гидродинамическая модель течения жидкости и методика расчета технологических и конструктивных параметров вихревой камеры.

3. Получены аналитические уравнения для расчета режима лавинного нарастания выделения газа при дегазации жидкости в вихревой камере.

Апробация работы и публикации.

Диссертационная работа выполнена в рамках Научно-технической программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Научные исследования высшей школы в области транспорта», тема № гр. 01. 200 305 220 «Разработка комплексных методов повышения надежности и эффективности работы системы сбора, подготовки и транспорта углеводородов».

Основные положения диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень 2005 г.), международной научно-практической конференции «Интерстрой-мех» (Тюмень 2005 г.), на 1,2,3 - школах семинарах «Теплофизика, гидрогазодинамика, теплотехника» (Тюмень 2005-2007 гг., научно-технической конференции, посвященной 50-летию ТатНИПинефть (Бугульма 2006 г.), 14 научнопрактическая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири-2006» (Тюмень 2006 г.), международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2006» (Уфа 2006 г.).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Определен термодинамический критерий перевода жидкости из стабильного в метастабильное состояние - сжимаемость и получено выражение для расчета величины критического перепада давления, обеспечивающего условие лавинного газовыделения.

2. Разработана методика расчета рабочего перепада давления в вихревой камере, с учетом ее геометрических размеров, гидродинамических параметров потока и физических свойств флюида.

3. Получена гидродинамическая модель течения жидкости в вихревой камере и аналитическая зависимость интенсивности газовыделения от геометрических параметров вихревой камеры и скорости потока.

4. Теоретически обоснован и экспериментально доказан эффект лавинного газовыделения в подводящем сопле, что обуславливает протекание процесса дегазации в вихревой камере по гетерогенному, безбарьерному механизму.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Процесс подготовки нефти и конденсата к транспорту, хранению и переработке включает ряд технологических операций: дегазация, деэмульсация, стабилизация и другие. Их количество и последовательность выполнения связаны с физическими свойствами и фазовым составом обрабатываемой жидкости.

В работе подробно изучен процесс дегазации, проходящий под действием возмущающего поля центробежных сил, возникающего в вихревой камеры.

Проведенный анализ технической литературы, конструкций, применяемых гидроциклонных нефтегазосепараторов, опыт их промышленной эксплуатации и сравнение с вихревыми камерами, выявил следующие недостатки работы гидроциклонов, как дегазаторов нефти и конденсата:

1. Процесс отделения газа от нефти происходит в основном не в гидроциклонной головке, а в технологической емкости - сепараторе. Роль гидроциклонных головок сводится к равномерному распределению газонефтяной смеси по всей площади технологической емкости.

2.Отсутствие на входе гидроциклона устройства, обеспечивающего пленочный режим течения потока, приводит к тому, что вращательное движение в аппарате получают только слои, находящиеся непосредственно около стенки. Слои потока, расположенного ближе к центру гидроциклона, имеют прямолинейное движение и соударяются с вращающимися слоями, что приводит к дроблению потока и значительному падению эффективности работы гидроциклона.

3.Высокая скорость ввода жидкости в свободное пространство сепаратора создает турбулизованную структуру, вспенивание потока, что с одной стороны облегчает выделение растворенного газа, а с другой принуждает принимать определенные меры борьбы с образовавшейся пеной

4. Образование парогазового шнура, являющегося признаком нормальной работы гидроциклона, приводит к значительному уносу вместе с отводимым газом жидкой фазы.

Наряду с этим, по сравнению с гравитационными сепараторами, гидроциклоны и вихревые камеры характеризуются рядом преимуществ:

Простота конструкции, изготовления, монтажа и обслуживания;

Большой срок эксплуатации в связи с отсутствием движущихся частей и механизмов;

Использование энергии движущегося потока;

Меньшие габариты, позволяющие размещать данную технику на морских платформах и на насыпных площадках в условиях заболоченной местности Западной Сибири;

Меньшая металлоемкость ( по предварительным оценкам масса вихревой установки, по своим технологическим параметрам сопоставимой с сепараторами типа НГС, меньше в 10. .13 раз).

Однако проведенные исследования позволили выявить ряд технологических преимуществ вихревой камеры перед гидроциклонами, реализуемых благодаря ее конструкции, защищенной патентами РФ [26, 27] и разработанной теорией аналитического расчета величины параметров работы, а именно:

Возможность оптимизации процесса работы оборудования в промысловых условиях при различных режимах;

Более полное использование внутренней полости вихревой камеры и интенсификация процесса дегазации, сокращение времени пребывания газонасыщенной жидкости в вихревой камере по сравнению с другими устройствами;

Возможность получения на выходе из установки продукции, обладающей вполне определенными свойствами, и соответствующей требованиям, предъявляемым к различным видам транспортировки углеводородного сырья; экологич-ность, экономичность и технологичность оборудования, позволяющяя утилизировать газонасыщенные смеси, исключая при этом потери легких фракций по компонентам путем применения ступенчатой дегазации;

Проведенные теоретические исследования всех стадий процесса дегазации позволили описать механизм фазового разделения с позиций однофазного подхода при котором достаточно знать свойство одной материнской фазы флюида с растворенным в нем газом. Это дало возможность отождествить среднеквадратичную флуктуацию плотности с появлением зародыша газовой фазы. На основе приближенного решения уравнения Навье-Стокса и уравнения непрерывности было получено решение, описывающее установившееся вращательное движение жидкости в вихревой камере. Анализ уравнения показал, что физической причиной нарушения устойчивости однородного состояния является увеличение сжимаемости двухфазной смеси. В результате увеличения сжимаемости бинарная система приближается к области бинодали в которой осуществляется плавный переход термодинамических свойств из стабильного в метастабильное состояние.

С позиции флуктуационного подхода процесс дегазации можно описать, как динамический процесс. Это позволяет использовать для анализа фазового перехода стахостические уравнения. В результате было получено выражение для расчета критического давления, обеспечивающего протекание лавинного процесса дегазации. В нем учитываются не только физические свойства жидкости и гидродинамические параметры течения, но и конструктивные размеры вихревой камеры.

Хорошее совпадение результатов аналитического описания и экспериментального исследования кинетики дегазации свидетельствует о корректности принятых допущений и правильности математических выводов.

Проведенные исследования процесса дегазации двухфазных смесей в вихревых устройствах позволят разработать и применить на практике аппараты нового поколения, которые более эффективно реализует все преимущества вихревого движения как технологического приема, обеспечивающего более полную дегазацию нефти и конденсата.

На его основе может быть создана принципиально новая технология получения легких углеводородов на стадии подготовки нефти и конденсата к транспортировке или к глубокой переработке.

Обладая большими адаптивными возможностями, они могут быть встроены в любое место технологической цепочки подготовки нефти и конденсата и решать задачи не только отбора растворенного в нефти газа, но и легких фракций углеводородов. Это в свою очередь позволит повысить качество товарной нефти и производимой из нее нефтепродуктов, снизит потери и уменьшит количество вредных выбросов в атмосферу и плату предприятиями штрафов за загрязнение окружающей среды

Результаты опытно-промышленных испытаний и расчеты экономической эффективности (Приложение 2) использования вихревых камер при подготовке нефти, проведенные в ТПП «Урайнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» показали высокую эффективность их использования и малый срок окупаемости.

1. Сапера С. A. Statistikal mechanics density functional approach to the thermodynamics о liquids. J. Chem. Phys.- V.-115.- №16,- P. 2123-2135.

2. Cohen K. Theory of isotope separation as applied to the large scale production of U- 235. N.Y., 1951.- P. 66-70.

3. Hilsch R. Die Expansion von Gasen im Zehtrifiigalfeld des Kalteprozes.-Zeitschrift fur Naturforschung.- 1946.- N 1/ s. 208-214.

4. Hoffman A.E., Crump J.S., Hacxott C. R. Equilibrium constants for gas-condencate system.- Trans., AJME. Vol.198, 1953. P. 1-10.

5. Joseph L., Maher. Способ и устройство для обезвоживания жидкостей.-Патент США, № 3595777 НКИ: 208-187. Ь.Кл.:С1(Ю7/04, заявл. 19.05.69, опубл. 27.07.71.

6. Nebrensky J.H., Morgan G.E., Oswald B.G. Cyclone for gas/ oil separation.-Int. Cont. on Gidrocyclones.1-3 Oct.- 1980/- Gambridge, Bedford.-1980/-P. 167-178.

7. Pakharukov Yu. V., Shevnina T.R. Fractal-percolaton mdel of the stabilty of foam. JETP Letter 1999.-V.69.- №12.- P. 954-958.

8. Ranque G/I Experiences sur la Detende Girataire avec Productions Simulta-hees d un Echappement, Air chand at d Air froid.- Journal de Physique at le Radium.-1933.-4, N7, p. 112-117.

9. Waholder E., Weihs D. Slowmotion of fluid sphere in the vicinity of another sphere or a plane boundry. Chem. Eng. Sci.-192.- V. 27.-№ 10.- P. 1817-1827.

10. Yan Q., Faller R., Pallo J.J. Lensity of states Monte Carlo methods for simyla-tion of fluids. J. Chem. Phys.- 2002.- V. 116.- №20.- P. 8745-8749.

11. Абдуллаев Э.А. Исследование работы вихревых камер с целью рационального использование энергии потока и повышения качества промысловой обработки продукции газоконденсатных скважин. Автореф. дис. Канд. Техн. наук,-Баку.- 1975.- 19 с.

12. Абрамова А.А. и др. Совершенствование технологии сепарации газа обводненных нефтей.- В кн.: Новые направления в совершенствовании процессасбора и подготовки нефти и газа.- Тез. докл. респ. науч-тех. конф.- Уфа.- 1980.-с.15.

13. Альтшуль А. Д. Гидравлические сопротивления,- М.: Стройиздат. 1970.216 с.

14. Альтшуль А.Д., Марголин М.Ш. Об истечении из отверстий с образованием вихревых воронок. // Сб. тр. МИСИ им. В.В. Куйбышева.- 1968.- № 55.-Вып. 1.-С. 5-13.

15. Андрианов В.М., Астафьев И.Г., Ихсанов Ф.С. и др. Влияние параметров гидроциклона на процесс стабилизации нефти,- М.: нефтяной хозяйство,- 1986.-№2, С. 64-67.

16. Антонова Е.О., Бахмат Г.В., Степанов O.A. Теплообмен при трубопроводном транспорте нефти и газа,- СПб.: Недра.- 1999.-228с.

17. Аржанников Н.С., Мальцев В.Н. Аэродинамика.-М.: Оборонгиз.- 1956,483 с.

18. Ахмедов Р.Б. и др. Аэродинамика закрученной струи.- М.: Энергия.-1977.- 238 с.

19. Ахсанов Р.Р., Муров В.М., Николаев H.A. и др. Исследование гидродинамики закрученного потока в трехпродуктовом гидроциклоне.- М.: Недра.- Нефтяное хозяйство.-1981.- №5, С. 49-52.

20. Байков Н.М. Перспективы развития топливно-энергетического комплекса в мире на период до 2030 г.- Нефтяное хозяйство.-2006. №11.- С. 132-144.

21. Баранов Д.А. Принципы расчета и конструирования гидроциклонов для разделения эмульсий,- автореф. дисс. докт, техн. наук.- М.: МГАХМ.-1996.-34 с.

22. Барский JI.A., Плаксин И.Н. Критерии оптимизации разделительных процессов.- М.: Наука.- 1967.- 120 с.

23. Баталин О.Ю. Опыт изучения термодинамических свойств многокомпонентных смесей,- М.: Обзор 1987.- 50 с.

24. Баталин О.Ю., Халиф, Брусиловский А.И., Захаров М.Ю. Фазовые равновесия в системах природных углеводородов.- М.: Недра.- 1992.-272 с.

25. Бахмат Г. В. Исследование процесса дегазации многокомпонентных газонасыщенных жидкостей.- НТС. Разработка и и эксплуатация газовых и морских нефтяных месторождений.-М.ВНИИЭГазпром.-1981,- С. 34-37.

26. Бахмат Г.В., Кабес E.H., Хамьянов Д.Н. Вихревая камера. Патент на изобретение.- В04С 5/00 (2006/01), B01D 45/12 (2006.01).

27. Бахмат Г.В., Кабес E.H., Хамьянов Д.Н. Вихревая камера. Патент на полезную модель.- RU 54537 U1- 10.06.2006г.

28. Беляев Н.М., Шандоров Г.С. К вопросу о воронкообразовании без вращения при сливе жидкости через донное отверстие. // Сб. тр. ВНИИСПТнефть.-1970.- Вып. 7.-С. 125-131.

29. Берд Р.Ю Лайтфуш Е. Явление переноса.- М.: Химия.- 1974.-448 с.

30. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов.- М.: Химия,-1979.-216 с.

31. Берри P.C., Смирнов Б.М. Фазовые переходы и сопутстующие явления в простых системах связанных атомов. УФН. 2005.- Т. 175. №4.- С.367-411.

32. Бетчелор Дж. Введение в динамику жидкости .- М.: Мир.- 1977.- 125 с.

33. Бойко В.Г., Могель X. П., Сысоев В.М., Чалый A.B. Особенности мета-стабильных состояний при фазовых переходах жидкость-пар.- УФН.- 1991.-Т.161, №2.- С.77-111.

34. Бражин В.В., Ляпин А.Г. Два сценария фазовых преращений в неупорядоченных средах. Письма в ЖЭТФ.- 2003.- Т.78.- вып. 9.- С. 1030-1035.

35. Бринь A.A., Фисенко С.П. Моделировангие работы ламинарной диффузионной камеры для исследования гомогенной нуклеации. Ж.Т.Ф. 2006,- Т.76.-вып. 4.- С. 2-30.

36. Бронштейн И.С., Курков Л.М. О высоте образования воронки при выкачке жидкости из резервуара. Сб. тр. ВНИИСПТнефть.- 1972.-вып. 9.- С.146-153.

37. Бухтабаев М.Ш., Пахаруков Ю.В. и др. Расширение области абсолютной неустойчивости при слабом возмущении.- ДАН.- 1992. Т. 324.- № 6,- С. 11831186.

38. Василишин Т. М. О моделировании воронкообразования. // Гидротехн. стр-во .- 1953.- № 8,- С. 34-37. .Поликовский В.И., Перельман Р.Г. Воронкообра-зование в жидкости с открытой поверхностью. Л.: Госэнергоиздат. 1959.- 191 с.

39. Васильев А.Н. Симметрия корреляционных функций бинарной жидксти в приближении Орнштейн-Цернике. РАН. Поверхность.- 2001,- №12.- 85 с.

40. Гиббс Дж. В. Термодинамические работы,- Л.: Гостехиздат.- 1950.

41. Годэн A.M. Флотация. Госгортехиздат,- 1959.- 380 с.

42. Гольдштик М.А. Вихревые потоки.- Новосибирсок.: Наука СО РАН.-1981.-365 с.

43. Гужов А.И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа.- М.: Недра,-1973.-280 с.

44. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки.- М.: Мир.- 1987.-588с.

45. Джозеф Д. Устойчивость движения жидкости. М.: Наука. 1981.- 273 с.

46. Исаакян С.М. Воронкообразование при истечении жидкости из под щита. // Дан. АрмССР.- 1967 -Т. 45.-№ 3.- С. 110-117.

47. Исаакян С.М. О воронкообразовании при осесимметричном истечении жидкости из донных отверстий // Изв. АН АрмССР. Сер. Техн. наук,- 1969.- Т. 22.-№ 6.- С. 59-63.

48. Каплев А.П., Тернавский И.Г., Кутепов A.M. Влияние изменения конструктивных и технологических параметров на процесс дегазации в гидроциклонах.- Констр. и расчет аппаратов фарм. и хим. пр-ва. М.-1988.-С.40-44.

49. Каплий С.А., Проказников A.B., Рудь П.Г. Дискретная модель адсорбции с конечным числом состояний. Ж.Т.Ф.- 2005.- Т.75.- вып. 12. С. 1-9.

50. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорьян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа.- М.:Недра.-1977.-254 с.

51. Кафаров В.В. Основы массопередачи.- М.: Высшая школа.- 1979.- 439 с.

52. Кузнецов A.A., Кутепов A.M., Терновский И.Г. Гидродинамические параметры конического гидроциклона.- Исследование и промышленное применение гидроциклонов.- Горький. 1981.- С. 113

53. Кузькин М.Ф., Голов В.М. Показатели эффективности и селективности процесса обогащения,- Цветные металлы, 1953, №6.- С. 121-122.

54. Кумзерова Е.Ю., Шмидт А.А. Численное моделирование нуклеации и динамики пузырьков при быстром падении давления жидкости. Ж.Т.Ф. 2002.- Т. 72.- вып. 7- С.36-40.

55. Куни Ф.М., Щекин А.К., Гринин А.П. Теория гетерогенной нуклеации в условиях постепенного создания метастабильного состояния пара. УФН. 2001.- Т. 171.- №4.-С. 346-385.

56. Кутепов A.M., Жихарев А.С., Соловьев В.В. Исследование работы циклона-классификатора для разделения газожидкостных смесей.- Ж. Прикладной химии.-1985.-58,№1,-С. 180-183.

57. Кутузова М., Штокман Правильный выбор или блеф.- Нефть России,-2006, №12.- С.124-128.

58. Лагуткин М.Г. Разделение неоднородных систем в гидроциклонах. Основы теории, расчет, конструктивное оформление.- М.: МГАХП.- автореф. дисс. докт. техн. наук.- 1994.- 32с.

59. Лагуткин М.Г., Баранов Д.А. Выбор оптимальных конструктивных и режимных параметров работы гидроциклонов.- Констр. и расчет аппаратов фарм. и хим. пр-ва.- М.: 1998.- №2.- С.3-8.

60. Ламб Г. Гидродинамика. Л.: Гостоптехиздат. 1947.- 928 с.

61. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды.- М.: Недра.-1971.-319 с.

62. Лященко П.В. Основные положения и опыт аналитического определения экономически наивыгоднейшей степени обогащения,- Уголь и железо, 1927, № 26,- С. 48-51.

63. Маленецкий Г.Г., Потапов А.Б Современные проблемы нелинейной динамики. Эдиториал.- УРСС.М.- 2000.- 335 с.

64. Малинин В.В., Полоеков И.Е. Методы и практика анализа случайных процессов в динамических системах. Москва-Ижевск. Dynamics.- 2005.- 295 с.

65. Малкович P.M. К Анализу координатно-зависимой диффузии. Ж.Т.Ф.-2006.- Т.76.- вып. 2.- С. 137140.

66. Мальденброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Инст. комьют. исс. 2002.- 656 с.

67. Маринин Н.С., Савватеев Ю.Н. Разгазирование и предварительное обезвоживание нефти в системах сбора.- М.: Недра.- 1982.-171 с.

68. Маринин Н.С.Ю Савватеев Ю.Н. Сокращение потерь нефти при сепарации." Нефтяное хозяйство.- 1978. №9.- С. 45-47.

69. Мартынов A.B., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба?.-М.:Энергия.-1976.-153 с.

70. Мартынов Г.А. Проблема фазовых переходов в статистической механике.- УФН.- 1999.- Т. 169, 36.- С. 595-624.

71. Меркулов А.И. Вихревой эффект и его применение в технике.- М.: Машиностроение.- 1969.- 183 с.

72. Меркулов В.И. Управление движением жидкости,- Новосибирск.: СО Наука.- 1981.- 175 с.

73. Мильштейн JIM., Бойко С.И., Запорожец Е.П. Нефтегазопромысловая сепарационная техника.- Справочное пособие под ред. Мильштейна Л.М.- М.: Недра.- 1992,- 236 с.

74. Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Моделирование процессов нефтегазодобычи. Москва-Ижевск. 2005.- 367 с.

75. Михайлов A.C., Шкловский Б.И., Эфрос A.A. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука. 1979.- 372 с.

76. Михайлов П.М., Роменский A.A. Влияние некоторых размеров гидроциклона на его гидродинамические характеристики.-Л.: Энергомашиностроение,-Тр. Ленинградского политех. ин-та.-1970.-№316, С. 113-118.

77. Мустафаев A.M., Гутман Б. М. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности." М.: Недра. 1972. 260 с.

78. Мустафаев A.M., Гутман Б. М. Теория и расчет гидроциклона.- Баку Маариф.- 1969.- 42 с.

79. Насыров A.M. К вопросу о гидродинамике гидроциклона.- Тюмень.: Тр. СибНИИНП. Вып. 13.- 1979.- С.45-49.

80. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. В 2-х ч.- М.: Наука.-1987.-430 с.

81. Ниссельсон JL А. О классификации процессов разделения.- ЖФХ.-1960, 34, №1, С. 28-30.

82. Одишария Г.Э., Точигин A.A. Прикладная гидродинамика газожидкостных смесей. М.- ВНИИ природных газов и газовых технологий, Ивановский государственный энергетический университет.-1998.-397 с.

83. Пахаруков Ю. В.и др. Сингулярность теплоемкости при вынужденном спинодальном распаде. ДАН.-1991.- Т.320.- №6.- С. 1372-1374.

84. Пиралишвили Ш., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект: Эксперимент, теория, практика.- М.: УНПЦ Энергомаш.- 2000.- 414с.

85. Полак JI.C., Михайлов A.C. Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах. М.: Наука. 1983.- 375 с.

86. Поликовский В.И., Перельман Р.Г. Воронкообразование в жидкости с открытой поверхностью. JL: Госэнергоиздат. 1959.- 191 с.

87. Пуанкаре А. Теория вихрей,- Москва-Ижевск.- 2000,- 160 с.

88. Розен A.M. Теория разделения изотопов в колоннах.- Атомиздат, 1960.250 с.

89. Рулев H.H. Гидродинамика всплывающего пузырька. Коллоидный журнал.- 1980.- Т.42,- №2,- С.252-263.

90. Саркисов Г.Н. Молекулярные функции распределения стабильных, мета-стабильных и аморфных классических моделей УФН.- 2002.- Т, 172.-№6.- С. 647670.

91. Синайский Э.Г. Разделение двухфазных многокомпонентных смесей в нефтегазопромысловом оборудовании,- М.: Недра,- 1990,- 272 с.

92. Синайский Э.Г., Гуревич Г.Р., Кащицкий Ю.А. и др. Эффективность се-парационного оборудования в установках промысловой подготовки газа. Обзор.-М.: ВНИИЭГАЗПРОМ.- 1986.-Вып. 6.- 41 с.

93. Синайский Э.Г., Лапига Е.Я., Зайцев Ю.В. Сепарация многофазных многокомпонентных систем.- М.: Недра 2002 620 с.

94. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии.- М.: Недра.-2000.-677 с.

95. Скрипов В.П. Влияние давления на температуру расслоения растворов. Ж. физ. химия.- 1988.- Т.62.- №12.- С. 3247-3250.

96. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость.- М.: Наука.- 1972.- 250 с.

97. Скрипов В.П. Термодинамическое уравнение для коэффициента разделения при двухфазном равновесии. Ж. физ. химия. 1998.- Т.72.- №11.- С. 21022105.

98. Славинский В.П. Определение окружных скоростей при истечении жидкости с развитой воронкой.- Сб. тр.ВНИИГаз.- 1974.-Вып. 3,- С.118-.

99. ЮО.Смульский И.И, Аэродинамика и процессы в вихревых камерах,- Новосибирск.: Наука.- 1992.-300 с.

100. Coy С. Гидродинамика многофазных сред.- М.: Мир.- 1971.-536 с.

101. Ю2.Сухович Е.П. Модели турбулентности для описания анизотропии процессов турбулентного переноса в закрученных потоках,- Методы расчета вихревых гетерогенных потоков с хим. реагир. Средой.- М.: 1987.- С.74-77.

102. Теплопередача в двухфазном потоке.-пер. с анг. под ред. Бетерворса и Г. Хьюита.- М.: Энергия.-1980.- 328 с.

103. Ю4.Толстов В.А., Елеференко А.А., Осипова А.Г. Установка горячей вакуумной сепарации для промысловой стабилизации нефти,- Нефтепромысловое дело.- М.: ВНИИОЭНГ.-№ЮД976.- С.29-30.

104. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти за рубежом.- М.: Недра.-1983.- 280 с.

105. Юб.Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти,- М.: Недра,- 1977.- 220 с.

106. Тронов В.П. Сепарация газа и сокращение потерь нефти.- Казань ФЭН,-2002.- 407 с.

107. Ю8.Трушлевич В.И. Оценка результатов флотации,- Горнообогатительный журнал, 1936, №8.- С. 12-14.

108. Ультраглубоководный сепаратор для отделения воды из нефти, добываемой на морской глубине.- Petrol et Teck.- 2002.- N 441, P. 33-34.

109. ПО.Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М.: Мир. 1972.- 440 с.

110. Упоров И.В. Критические явления в средах с размножением,- УФН,-1984.-Т.144, Вып.1.-С. 79-112.

111. Федер Е. Фракталы. М. Мир. 1991.- 260 с.

112. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы. М.: Наука. 1986,- 208 с.

113. Халатов A.A. Теория и практика закрученных потоков.- Киев.: Наукова Думка.-1999.-238 с.

114. Халпачкян А.Х. Замечания к выбору исходных дифференциальных уравнений для решения задачи о водоворотном истечении жидкости при напорном истечении //Сб. тр. Гидравлической лаборатории МИСИ им. В.В. Куйбышева.-1958.-С. 24-32.

115. Пб.Халпачкян А.Х. Оценка влияния поверхностного натяжения на форму свободной поверхности жидкости при равномерном вращении ее вокруг вертикальной оси //Сб. тр. Гидравлической лаборатории МИСИ им. В.В. Куйбышева.-1958.- С. 8-23.

116. Чижиков Ю.В. Развитие методов расчета и промышленное использование вихревого эффекта.- Дисс. . докт. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана,-1999.-291 с.

117. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.- М.: Наука.- 1974.-712 с.

118. Шлыкова М.П. Экспериментальный анализ гидродинамических процессов при разделении газожидкостной смеси. Дисс. канд. техн. наук. М.: МИНГ им. И.М. Губкина. 198.- 136 с.

119. Шредер М.Фракталы, хаос, степенные законы. Москва-Ижевск.: Dynamics. 2005.- 527 с.

120. Щукин В.К., Халатов A.A. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах,- М.: Машиностроение.-1982.-200 с.