Ресурсосберегающие технологии предотвращения био коррози и и образовани я эмульси й в процессах нефтедобычи ( теоретическое обоснование, экспериментальные исследования, практический опыт )

На правах рукописи

АХИЯРОВ РУСТЕМ ЖОРЕСОВИЧ

ресурсосберегающие технологии предотвращения биоКОРРОЗИи И ОБРАЗОВАНИя ЭМУЛЬСИй в процессах нефтедобычи

(теоретическое обоснование, экспериментальные

исследования, практический опыт)

Специальность 05.02.13 – «Машины, агрегаты и процессы»

(Нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Уфа-2011

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Матвеев Юрий Геннадиевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коршак Алексей Анатольевич;

доктор технических наук, профессор

Кушнаренко Владимир Михайлович;

доктор технических наук, профессор

Карамышев Виктор Григорьевич.

Ведущая организация ОАО «Институт «Нефтегазпроект»,

г. Тюмень

Защита состоится 28 декабря 2011 г. в 15.00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан ___________ 2011 г.

Ученый секретарь

совета Ризванов Р.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Наиболее масштабным и часто встречающимся в мире технологическим процессом является процесс подготовки воды для потребностей промышленности, сельского и жилищно-коммунального хозяйства. В последние годы наблюдается тенденция по ужесточению требований к предельно допустимым концентрациям примесей, загрязняющих воду и водные технологические жидкости (далее - технологические жидкости). Соответственно растут размеры штрафов, взимаемых с предприятий за нарушение экологических норм, что, в частности, неминуемо влечет за собой увеличение затрат на подготовку технологических жидкостей.

Добыче нефти сопутствуют различные осложнения, среди которых одним из наиболее опасных является развитие в пласте анаэробных бактерий, выделяющих сероводород, что приводит к снижению рН технологических жидкостей. Колонии бактерий, адгезированные на металле нефтепромыслового оборудования, способствуют усилению локальных коррозионных процессов, наводороживанию и охрупчиванию стали. Кроме того, дрейфующие с потоками технологических жидкостей планктонные формы бактерий заражают всю систему нефтедобычи. Рост скорости коррозии в присутствии сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) приводит к активному образованию сульфидных пленок на поверхности стали и увеличению количества мелкодисперсных механических примесей. Последние, в свою очередь, оказывают каталитическое воздействие на образование эмульсий. Распространенное в нефтегазовой отрасли использование для борьбы с коррозией и образованием эмульсий ингибиторов на основе аминов и деэмульгаторов на основе солей фосфора создает благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий, так как азот и фосфор необходимы для формирования белков в клетках бактерий.

Таким образом, биозаражение нефтяных промыслов является одной из наиболее актуальных проблем отрасли, для решения которой необходимо не только разработать эффективные методы подавления жизнедеятельности адгезированных и планктонных форм СВБ, но и создать новые технологии, позволяющие исключить введение в технологические жидкости химических реагентов или свести их количество к минимуму. Следует отметить, что наиболее часто применяемым в настоящее время способом борьбы с осложнениями при добыче нефти является использование химических методов подготовки технологических жидкостей, которые предусматривают введение в них сложных и, как правило, дорогостоящих реагентов - коагулянтов, флокулянтов, бактерицидов, умягчителей, ингибиторов коррозии и солеотложения, деэмульгаторов и т. д. Это связано со значительными материальными и энергозатратами.

Рядом исследователей (Классен В.И., Ланжевен П., Очков В.Ф., Тебенихин Е.Ф., Шайдаков В.В. и др.) для снижения энерго- и материальных затрат на подготовку технологических жидкостей предлагается использовать методы их безреагентной обработки (магнитные, ультразвуковые и др.). Однако до настоящего времени эти методы не нашли широкого применения в нефтяной промышленности, что связано с отсутствием теоретической базы и расчетных методов создания машин, агрегатов и устройств для безреагентной обработки технологических жидкостей на объектах их подготовки.

Установлено (работы Бугая Д.Е., Лаптева А.Б. и др.), что магнитогидродинамическая обработка (МГДО) технологических жидкостей позволяет целенаправленно перераспределять ионы в их объеме. Такого рода процессы осуществляются принудительно в нанослоях жидкости и приводят, в частности, к образованию протонированных молекул ингибиторов и деэмульгаторов, которые обладают повышенной способностью к взаимодействию с поверхностью трубных сталей, а также большей поверхностной активностью по отношению к глобулам нефти и воды. Кроме того, в технологических жидкостях формируются микрокристаллы слаборастворимых солей, которые не способны к отложению на стенках труб. Одновременное воздействие постоянного магнитного поля и центробежных сил в гидроциклоне создает в пристеночном слое технологических жидкостей условия для протонирования мембранных оболочек бактерий, что позволяет негативно воздействовать на их жизнедеятельность.

Отсюда следует, что особенности подготовки технологических жидкостей на нефтедобывающих предприятиях, осуществляемой с помощью МГДО, относятся к категории ресурсосберегающих технологий, поскольку связаны с манипулированием микрочастицами в нанослоях флюидов с образованием необходимых структур без применения внешних источников энергии с использованием исключительно энергии потока и постоянных магнитов.

Таким образом, создание новых технологий повышения энергоэффективности процессов подготовки технологических жидкостей, а также устройств для их комплексной обработки представляется важной научно-технической проблемой, решение которой позволит снизить затраты на подготовку и транспортировку нефти, а также повысить безопасность и эффективность эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов.

Цель работы

Предотвращение биокоррозии и образования эмульсий в процессах нефтедобычи в результате создания и внедрения ресурсосберегающих технологий и соответствующих им устройств для комплексной подготовки технологических жидкостей.

В диссертации решались следующие задачи:

1 Разработка лабораторных методик и устройств для исследования влияния магнитогидродинамической обработки, проводимой совместно с введением химических реагентов, на биозараженность технологических жидкостей, их коррозионную активность и способность к образованию эмульсий. Создание научно обоснованных методик расчета и изготовления устройств, позволяющих подавлять жизнедеятельность сульфатвосстанавливающих бактерий.

2 Разработка научно обоснованного метода увеличения срока безаварийной эксплуатации нефтепромыслового оборудования, подверженного биокоррозии, путем применения магнитогидродинамической обработки для подавления жизнедеятельности планктонных форм сульфатвосстанавливающих бактерий.

3 Разработка научно обоснованного метода предотвращения жизнедеятельности адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий путем проведения магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей и одновременного введения в них растворов неорганических солей с целью увеличения срока безаварийной эксплуатации нефтепромыслового оборудования, подверженного биокоррозии.

4 Разработка научно обоснованного метода увеличения эффективности реагентов нефтедобычи с использованием магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей. Исследование ее влияния на строение и физико-химические параметры молекул ингибиторов и деэмульгаторов с целью выявления механизмов происходящих при этом процессов.

5 Создание на основе разработанных методов ресурсосберегающих технологий и соответствующих им устройств для комплексной подготовки технологических жидкостей и их внедрение на объектах нефтедобычи.

Научная новизна

1 С использованием современных методов исследования адсорбции и эффективности реагентов нефтедобычи (ингибиторы коррозии и деэмульгаторы), квантовохимических расчетов молекул этих веществ научно доказано, что при одновременном проведении внутритрубной магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей и введении в них данных реагентов ионы гидроксония под воздействием магнитного поля можно принудительно направлять в нанослои ингибиторов и деэмульгаторов еще до их перемешивания с технологическими жидкостями, в результате чего образуются новые молекулярные комплексы. Они имеют более высокие заряды на адсорбционных центрах и дипольные моменты, а также происходит перераспределение электрических зарядов на атомах молекул реагентов, что в целом значительно повышает адсорбционную способность ингибиторов и поверхностную активность деэмульгаторов. Данные молекулярные комплексы изменяют механизмы ингибирования и деэмульсации: комплексы с молекулами ингибиторов адсорбируются на катодных участках поверхности металла, замедляя его коррозию, а комплексы с молекулами деэмульгаторов активнее взаимодействуют с глобулами нефти, приводя к их ускоренному слиянию.

2 Выдвинут и экспериментально подтвержден научно обоснованный механизм подавления жизнедеятельности адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий путем магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей. Ионы разного знака движутся в противоположные стороны к области максимального воздействия магнитного поля. В зоне с нулевой магнитной индукцией происходит значительное увеличение концентрации катионов и анионов. Если при этом в технологическую жидкость добавлять расчетный избыток ионов кальция по отношению к имеющемуся в ней количеству сульфат-ионов, дозируя в жидкость, например, хлорид кальция, то наличие данного избытка обеспечивает уменьшение концентрации сульфат-ионов до значений ниже 0,05 % масс., при которых жизнедеятельность сульфатвосстанавливающих бактерий невозможна вследствие замещения сульфат-ионов труднорастворимыми микрокристаллами сульфата кальция, непригодными для этого вида бактерий в качестве питательной среды. Важно, что данные микрокристаллы имеют размеры до 4 мкм и при высоких скоростях потока не способны к отложению на стенках труб и оборудования. Они перемещаются в объеме транспортируемой технологической жидкости в виде мелкодисперсной взвеси.

3 Научно доказано и экспериментально подтверждено, что при проведении магнитогидродинамической обработки закрученного в гидроциклоне потока технологической жидкости, наряду с увеличением концентраций механических примесей и бактерий в зоне ее пристеночного слоя, в самом потоке, проходящем через магнитное поле, индуцируется электрический ток таким образом, что положительно заряженные ионы перемещаются к стенке гидроциклона, в результате чего происходит локальное снижение рН технологической жидкости. Это приводит к практически полному подавлению жизнедеятельности планктонных форм сульфатвосстанавливающих бактерий, которые не могут существовать при значениях рН менее 3. В результате необходимость в использовании биоцидов либо вообще отпадает, либо сводится к минимуму.

Практическая ценность

1 На разработанные при участии соискателя устройства для антибактериальной обработки потоков водных сред, дозирования деэмульгаторов и ингибиторов коррозии получен патент РФ на способ и устройство № 2376247 и патенты РФ на полезные модели № 54035 и № 59628.

2 При участии соискателя в ООО «Научно-производственное предприятие «Регион-сервис» (г. Уфа) разработаны технические условия «Устройство для антибактериальной обработки жидкости» ТУ 3667–005–80005313–2007 и согласованы в Управлении по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Республике Башкортостан. Изготавливаемые в соответствии с этими техническими условиями устройства предназначены для использования в процессах добычи и транспортировки нефти в умеренных и холодных макроклиматических районах РФ.

3 Изготовлено антибактериальное устройство МГДО для проведения промысловых испытаний, которые показали, что его использование на водоводе системы поддержания пластового давления (ППД) ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» привело к снижению количества СВБ с 106 кл/мл до следовых значений.

4 Для ЗАО «ОЗ Нефтехим» (г. Уфа) разработана методика «Исследование влияния МГДО модельных и промысловых сред на защитную способность ингибиторов коррозии и эффективность деэмульгаторов». Выполненные в соответствии с данной методикой промысловые испытания разработанного при участии соискателя пилотного устройства УВМГДО-1.1 для проведения МГДО водонефтяных сред с ингибиторами и деэмульгаторами в цехе подготовки и перекачки нефти Аксаковской группы месторождений филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Ишимбай» показали повышение эффективности ингибиторов коррозии на 7-21 % в зависимости от химической основы реагента, а испытания на скважинах № 413 и № 746 Сергеевского месторождения филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» - улучшение деэмульсации на 5-19 %.

5 При участии соискателя в ООО «Научно-производственный центр «Знание» (г. Уфа) разработаны методические указания «Устройство для подавления жизнедеятельности СВБ путем МГДО жидкости с предварительным дозированием раствора CaCl2». Промысловые испытания сконструированного в соответствии с этими указаниями устройства МВ-1-300-0,1 на водоводе системы ППД филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» показали, что концентрация растворенных сульфат-ионов снизилась до 0,05-0,1 % масс., и, тем самым, была полностью предотвращена жизнедеятельность СВБ. Скорость коррозии гравиметрических образцов по истечении 30-ти суток после начала испытаний снизилась на 70 %, а локальная коррозия металла, вызываемая колониями СВБ, не наблюдалась, что обеспечило значительное повышение безопасности эксплуатации водовода.

Достоверность результатов проведенных исследований

Достоверность результатов проведенных исследований не вызывает сомнений, поскольку они базируются на фундаментальных представлениях теории магнитных явлений, теории коррозии и защиты металлов, а также общепринятых концепциях в области подготовки нефти на промыслах. Все экспериментальные исследования проводились в соответствии с известными и разработанными при участии соискателя методиками на оборудовании, прошедшем государственную поверку. Достоверность полученных результатов подтверждается и тем, что массивы исходных экспериментальных данных обрабатывались с помощью методов теории ошибок эксперимента.

Основные положения, выносимые на защиту

1 Научное обоснование целесообразности и эффективности использования метода магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей для предотвращения биокоррозии и образования эмульсий в процессах нефтедобычи.

2 Доказательство научной корректности выдвинутых автором механизмов ингибирования и деэмульсации технологических жидкостей с участием карбоионов, образующихся в них в результате внутритрубного протонирования молекул ингибиторов и деэмульгаторов в ходе магнитогидродинамической обработки.

3 Научное обоснование установленного механизма подавления жизнедеятельности адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий в результате магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей.

4 Научное обоснование разработанного автором метода подавления жизнедеятельности планктонных форм сульфатвосстанавливающих бактерий путем принудительного снижения рН технологической жидкости в ходе ее магнитогидродинамической обработки.

5 Изложение сути и доказательство эффективности новых ресурсосберегающих технологий подготовки нефти, созданных на основе полученных научных результатов и разработанных методов.

Апробация работы и публикация результатов

Основные результаты работы доложены и обсуждались на 55-й, 56-й и 57-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, 2004, 2005, 2006, 2008, 2009); VII специализированной выставке-конференции «Коррозия металлов, предупреждение и защита» в рамках инновационно-промышленного форума «Промэкспо-2006» (Уфа, 2006); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2006); научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (г. Уфа, 2007, 2008, 2009);. учебно-научно-практической конференции Уфимского государственного нефтяного технического университета «Трубопроводный транспорт–2006» (Уфа, 2006), «Трубопроводный транспорт – 2007» (Уфа, 2007);, научно-практической конференции «Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса» в рамках VII Российского энергетического форума (Уфа, 2007); 7-ой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2007); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2008); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (Уфа, 2008); научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2009); The European Corrosion Congress «EUROCORR-2010», 13-17 September (Москва, 2010).

По результатам работы опубликовано 54 труда: 15 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, выпускаемых в РФ, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ; 33 статьи в материалах различных конференций и семинаров; 2 учебных пособия; 1 монография; 2 патента РФ на полезную модель; 1 патент РФ на изобретение.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и приложений. Объем диссертации составляет 285 страниц машинописного текста; приводится 39 таблиц, 88 иллюстраций, 6 приложений. Список литературы содержит 230 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе приведен анализ литературных данных о проблемах эксплуатации водооборотных систем предприятий нефтедобычи. В частности, выявлены причины возникновения коррозии, отложения солей и биообрастания оборудования и трубопроводов, контактирующих с технологическими жидкостями, и влияние этих осложнений на безопасность эксплуатации данных объектов.

На рисунке 1 схематически представлены точки ввода основных реагентов, применяемых в нефтедобыче для борьбы с возникающими осложнениями, в водооборотном цикле нефтедобывающего предприятия. Рассмотрены основные методы подготовки, использования и сброса технологических жидкостей на предприятиях нефтедобычи, а также широко применяемые химические технологии: обработка технологических жидкостей коагулянтами и флокулянтами, умягчителями воды, ингибиторами коррозии и солеотложения, деэмульгаторами и другими специальными реагентами. При промышленном использовании различных технологий воздействия на технологические жидкости, главным образом химической направленности, в водонефтяных системах порой развивается дисбаланс – неуклонно увеличивающееся в нефти и воде содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ) требует применения все более сложных по составу и значительных по количеству реагентов для под-

готовки нефти.

Б - точка ввода биоцида; И - точка ввода ингибитора коррозии; Э - точка ввода деэмульгатора; БКНС - блочная кустовая насосная станция; ПВ - пластовая вода; ППД - система поддержания пластового давления; ТВО - трубчатый водоотделитель; ЭЛОУ - электрообессоливающая установка

Рисунок 1 – Водооборотный цикл нефтедобывающего предприятия с указанием точек ввода реагентов

Сокращение потока применяемых химических реагентов путем создания композиций многофункционального действия должно сопровождаться постоянным изучением и анализом совместимости используемых химических средств с другими видами воздействия на воду и нефть на всем пути технологического процесса ее добычи и подготовки. Следует отметить, что универсальных методов подобного анализа не существует, и исследования совместимости должны проводиться применительно к конкретным условиям эксплуатации объектов нефтедобычи.

В нефтедобывающей промышленности ПАВ применяются и в других целях. Так, для отделения нефти от минерализованной воды часто требуются деэмульгаторы, являющиеся катионными и неионогенными ПАВ. Для предотвращения коррозии металла подземных и наземных трубопроводов применяются ингибиторы коррозии на основе аминов, жирных кислот или их смесей.

Использование смесей ПАВ и последовательное применение сначала одних, а потом других реагентов на основе ПАВ приводит как к проявлению их синергизма, так и антагонизма. Попытки определить совместимость реагентов на основе ПАВ предпринимаются многими исследователями, однако они носят несогласованный и фрагментарный характер.

Для снижения материальных и энергозатрат на подготовку технологических жидкостей уже продолжительное время дискутируется вопрос об использовании их безреагентной (магнитной, ультразвуковой и пр.) обработки. До настоящего времени, однако, не существовало аргументированной теоретической базы и расчетных методов, которые могли бы быть использованы на промышленных предприятиях с целью значительного повышения энергоэффективности подготовки технологических жидкостей.

Применение технологий МГДО с использованием магнитных вставок (МВ) позволяет полностью снять проблему образования отложений карбонатов и сульфатов на внутренней поверхности трубопроводов. Данные устройства дают возможность исключить ингибирование солеотложения и, в некоторых случаях, обойтись без кислотных промывок трубопроводов с целью удаления отложений солей жесткости. Использование антибактериальных магнитогидродинамических устройств открывает пути для достижения полного подавления жизнедеятельности как анаэробных, так и, в значительной степени, аэробных бактерий.

Применяя методы МГДО потоков технологических жидкостей, можно значительно уменьшить количество реагентов для предотвращения отложений солей, разрушения эмульсий, а также подавления коррозии и биозаражения в нефтесборных трубопроводах. Появляется возможность на порядок и более уменьшать количество дозируемых в трубопроводы и оборудование ПАВ различной природы, то есть минимизировать последствия проявления их антагонизма, увеличивать избирательность и эффективность их использования при общем росте энергоэффективности.

Таким образом, для разработки комплексной системы подготовки технологических жидкостей на предприятиях нефтедобычи необходимо решить такие важные задачи как предотвращение роста бактерий и увеличение эффективности деэмульгаторов и ингибиторов коррозии, а также создание оборудования для безреагентной обработки этих жидкостей с учетом их специфики.

Все эти задачи, по нашему мнению, могут быть решены с помощью ресурсосберегающих технологий, основанных на использовании МГДО технологических жидкостей, поскольку данные технологии направлены на принудительное формирование необходимых структур в нанослоях нефтяных флюидов.

Во второй главе приведено описание известных и оригинальных экспериментальных и расчетных методов исследований, использованных или разработанных при выполнении данной диссертации.

Для определения эффективности МГДО технологических жидкостей, содержащих СВБ, при участии автора была разработана и изготовлена антибактериальная магнитогидродинамическая ячейка (рисунок 2). Ячейка выполнена из диамагнитных материалов и состоит корпуса 5 и крышки 1 с двумя патрубками 2 для продувки обрабатываемой среды азотом, а также постоянных магнитов 6.

Под воздействием центробежной силы клетки СВБ отгоняются к стенкам ячейки. Одновременно под воздействием силы Лоренца, возникающей в магнитном поле при движении среды, к стенкам переносятся и гидроксил-ионы.

Методика определения эффективности МГДО технологических жидкостей состоит в сравнении способности СВБ к жизнедеятельности до и после проведения МГДО.

Тарировку ячейки проводили с помощью тесламетра типа ПИЭ МГ Р 2, измеряя величину магнитной индукции в зазоре между источниками магнитного поля (ИМП).

1 - герметичная крышка; 2 - патрубки; 3 - испытуемая среда; 4 - якорь для магнитной мешалки; 5 - корпус; 6 - магниты; 7 - держатели магнитов Рисунок 2 – Схема антибактериальной магнитогидродинамической ячейки

Относительная ошибка измерений величины магнитной индукции составляла не более 1,5 %.

Оценку эффективности воздействия МГДО на жизнедеятельность бактерий осуществляли в ходе визуального наблюдения с помощью микроскопа типа «Биолам» (2000), а также с привлечением известных методов количественной оценки: метода предельных разведений (ОСТ 39-151-83) и метода тест-контроля количества бактерий в среде.

С целью идентификации активных основ изученных ингибиторов коррозии и деэмульгаторов проводили анализ их состава методами ИК- и ЯМР-спектроскопии, а также жидкостной хроматографии.

Предварительно оценку влияния МГДО потока эмульсии на эффективность ингибиторов и деэмульгаторов проводили с использованием специально разработанной лабораторной установки. Компановка установки предусматривает возможность обработки эмульсии любого состава при варьировании величины индукции магнитного поля, расположения точечных магнитов и скорости движения среды. Установка также позволяет определять оптимальные параметры МГДО.

Оценку эффективности МГДО водонефтяных эмульсий с деэмульгаторами производили по количеству воды, выделяющейся со временем из эмульсии в градуированных отстойниках (метод «бутылочной» пробы). Обработанную эмульсию сливали в мерные цилиндры с нанесенной шкалой. Затем эмульсию ставили на отстаивание при комнатной температуре и проводили контроль степени ее расслоения через определенные интервалы времени.

Для моделирования процесса внутритрубной МГДО водонефтяных сред с введенным реагентом при участии автора был разработан стенд (рисунок 3), позволяющий создавать повышенную концентрацию ионов гидроксония в области ввода реагента.

1 – емкость для эмульсии; 2 – трубка для ввода реагента; 3 – камера для МГДО эмульсии; 4 – постоянный магнит; 5 – трубка для вывода эмульсии с реагентом; 6 – держатель образцов из стали 20; 7 - электрохимическая ячейка; 8 – образцы

Рисунок 3 – Схема стенда для моделирования процесса МГДО технологических жидкостей

В емкости 1 приготавливали водонефтяную эмульсию и продували ее углекислым газом с целью удаления растворенного кислорода. Трубку для ввода реагента 2 перфорировали по нижней образующей и устанавливали в верхнюю область камеры для МГДО 3. Реагент подавали в камеру с помощью микродозировочного насоса. По обе стороны камеры для МГДО устанавливали постоянные магниты 4 разноименными полюсами навстречу друг другу. В результате сила Лоренца, действующая на ионы гидроксония в потоке эмульсии, была направлена вверх к трубке для ввода реагента. Обработанная в камере для МГДО эмульсия с введенным реагентом поступала в электрохимическую ячейку или мерные цилиндры с целью определения эффективности ингибирования и деэмульсации соответственно.

Скорость адсорбции ингибиторов коррозии на поверхности трубной стали 20 определяли по значению тангенса угла наклона касательной к кривой зависимости скорости коррозии от времени.

Относительная ошибка измерений величины тангенса угла наклона не превышала 4 %.

Исследования импеданса двойного электрического слоя на границе раздела фаз «металл - электролит» проводили с помощью частотного анализатора при сканировании частот от 10000 до 0,001 Гц с амплитудой изменения потенциала 10 мВ.

Относительная ошибка измерения величин активного и реактивного сопротивлений, составляющих импеданс, не превышала 3 %.

Оценку последействия ингибиторов коррозии проводили в соответствии с РД 39-30-923-83 на установке AutoLab (Нидерланды) с использованием вращающегося цилиндрического электрода.

Для установления механизмов действия ингибиторов снимали катодные и анодные поляризационные кривые.

Электрохимические исследования процессов, происходящих на поверхности металла, проводили с помощью потенциостата Field Machine (ACM Instruments, Англия). Определяли величины поляризационного сопротивления, потенциала коррозии и плотности тока коррозии.

Относительная ошибка измерения величин этих параметров не превышала 2, 1 и 1 % соответственно.

Испытания проводили при температуре (20 ± 1) 0С.

С целью изучения механизмов взаимодействия в системах «ион гидроксония – ингибитор», «сталь – ингибитор» и «сталь – карбокатион» проводили квантовохимический расчет энергий взаимодействия компонентов этих систем методом UHF/6-31G(d,p). Выполняли оптимизацию геометрии соединений и определяли перераспределение зарядов на атомах.

Относительная ошибка расчетов величины энергии связи компонентов в системах составляла не более 6 %.

В третьей главе приведено теоретическое обоснование возможности и целесообразности применения ресурсосберегающих технологий, основанных на МГДО технологических жидкостей, с целью разработки комплексной системы их физической и химической обработки на предприятиях нефтедобычи.

При движении среды, содержащей гидроксил-ионы, в магнитном поле индуцируется электрический ток. Его носителями являются гидратированные ионы, на которые действует сила Лоренца. Выбирая определенное расположение вектора магнитной индукции относительно вектора скорости потока среды, можно целенаправленно воздействовать на ионы и перераспределять их в объеме среды так, как это требуется в каждом конкретном случае.

Для того чтобы вызвать изменение рН внутри объема перекачиваемой среды вблизи стенок и в зазорах антибактериального устройства, необходимо задать такое направление индукции магнитного поля, при котором около стенок устройства индуцируемым электрическим полем создается максимальная концентрация положительно заряженных ионов. С этой целью ИМП в устройстве располагаются разноименными полюсами навстречу друг другу (рисунок 4).

Магнитное поле воздействует на закрученный в устройстве поток технологической жидкости, причем градиент концентраций ионов гидроксония и клеток бактерий создается таким образом, чтобы одновременно повысить их концентрации в одном и том же локальном (пристеночном) слое.

Взаимное расположение вектора магнитной индукции и вектора скорости потока технологической жидкости таково, что индуцируемое электрическое поле перемещает ионы гидроксония в том же направлении, что и клетки бактерий, которые движутся под воздействием центробежной силы в закрученном в гидроциклоне потоке жидкости.

Рисунок 4 – Схема расположения ИМП; направления потока технологической жидкости V; направления электрического тока I, индуцируемого ИМП; направления векторов силы Лоренца F в антибактериальном устройстве

С целью практического обоснования изложенных соображений проведены исследования, первым этапом которых была подготовка модельной среды, имитирующей реальные технологические жидкости нефтяных промыслов.

Результаты исследования жизнеспособности СВБ после проведения МГДО в течение 5 минут и без нее. Установлено, что после МГДО клетки СВБ не выросли, а без обработки количество клеток достигло 107 кл/мл. Таким образом, применение МГДО потока технологической жидкости с входящей скоростью 1 м/с и величиной магнитной индукции 0,1 Тл, полностью подавляет жизнеспособность СВБ.

Также существенную роль играет и продолжительность МГДО. Количество жизнеспособных клеток СВБ определяли при проведении МГДО среды, содержащей СВБ, в течение 1, 2, 5 и 10 минут (рисунок 5).

Рисунок 5 – Зависимость жизнеспособности клеток СВБ от времени при индуцировании в антибактериальным устройстве тока величиной 10 мкА

Из рисунка 5 видно, что минимальное время обработки технологической жидкости для подавления всех жизнеспособных клеток составляет около 3 мин при использовании магнитов диаметром 5 мм и высотой 3 мм.

Таким образом, используя подобное устройство, можно полностью подавлять жизнедеятельность планктонных форм СВБ, предотвращать перенос бактерий и заражение ими трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов. При этом исключается применение дорогостоящих, опасных для человека и других живых организмов реагентов (бактерицидов), значительно увеличивается энергоэффективность процесса обработки потоков технологических жидкостей.

Исследования по подавлению жизнедеятельности адгезированных СВБ показали, что использование антибактериального устройства для воздействия на планктонные бактерии приводит к полному исчезновению СВБ. Однако проблема подавления жизнедеятельности адгезированных форм бактерий, образующих колонии на стенках трубопроводов и оборудования, остается открытой.

Известно, что СВБ поддерживают свою жизнедеятельность за счет анаэробного дыхания, для которого они используют кислород сульфат-ионов. В отсутствие в технологической жидкости сульфат-ионов СВБ существовать не могут.

Принудительное провоцирование кристаллообразования в технологической жидкости (например, образование микрокристаллов гипса CaSO4 · 2H2O размерами менее 1 мкм при добавлении в нее доступного и недорогостоящего раствора хлорида кальция) приводит к тому, что в дальнейшем в объёме раствора образуется взвесь микрокристаллов гипса вместо гидратированных сульфат-ионов и отложений солей жесткости на внутренней поверхности оборудования. Связанные в микрокристаллах сульфат-ионы не участвуют в биогенной сульфатредукции. Для получения микрокристаллов малорастворимых солей с сульфат-ионами необходимо ввести в технологическую жидкость противоионы высокой концентрации, способные связывать растворенные сульфат-ионы в малорастворимые соли. Отсюда следует, что перед проведением МГДО с целью удаления сульфат-ионов из технологических жидкостей сначала в них дозируют растворы солей, содержащих противоионы, например, катионы ca2+.

На первом этапе исследований было изучено воздействие переменного магнитного поля на неподвижные растворы сульфата кальция. Полученные данные свидетельствуют о том, что в результате проведения МГДО наблюдается быстрое снижение концентрации CaSO4 в обработанной технологической жидкости. Увеличение продолжительности воздействия до 5 секунд приводит к уменьшению содержания сульфат-ионов до 100 г/т и ниже. При этом даже если исходная концентрация сульфат-ионов была далека от насыщения, снижение содержания гидратированных сульфат-ионов все равно имеет место.

Развитие СВБ невозможно при концентрации сульфатов до 0,05-0,10 % масс., так как при этом не происходит размножения бактерий за счет «сульфатного дыхания». При проведении МГДО происходит образование мелкокристаллического шлама гипса, который может быть выведен из технологической жидкости путем отстаивания или фильтрации. В этом случае концентрация сульфатов значительно ниже границ интервала, в котором возможно развитие СВБ (рисунок 6).

Рисунок 6 – Зависимость концентрации ионов Са2+ от времени обработки при их различной начальной концентрации

Прямой контроль остаточного содержания сульфатов в испытанной технологической жидкости проводили гравиметрически.

Методика оценки эффективности снижения концентрации сульфатов в технологических жидкостях с целью подавления жизнедеятельности СВБ не может быть основана на выращивании культур в питательных средах, так как перед обработкой ставится обратная задача – сделать среду обитания бактерий несовместимой с их жизнью. Поэтому в данном исследовании был использован опосредованный показатель – изменение скорости общей и локальной коррозии образцов трубной стали после добавления в технологическую жидкость солей кальция и проведения Мгдо.

Результаты испытаний стали 20 в технологической жидкости с СВБ приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что с увеличением количества каскадов МГДО концентрация растворённых сульфатов и скорость общей коррозии стали 20 существенно снижаются.

Таким образом, для предотвращения жизнедеятельности адгезированных форм СВБ необходимо проведение следующих операций:

- определение ионного состава минерализованной воды;

- расчет и изготовление устройства для МГДО, а также экспериментальное определение количества ионов, выпавших в виде кристаллической фазы, то есть процент обессоливания воды по сульфат-ионам;

Таблица 2 – Влияние количества каскадов МГДО на эффективность удаления сульфатов и скорость коррозии трубной стали

Наименование	Концентрация растворённых сульфатов, г/л	Скорость коррозии, г/(м2·ч)	Степень защиты, %
Без удаления сульфатов	2,00	2,388
1 каскад МГДО	0,74	2,012	15,7
2 каскада МГДО	0,44	1,675	29,8
3 каскада МГДО	0,25	1,225	48,7
4 каскада МГДО	0,17	0,825	65,4
5 каскадов МГДО	0,11	0,470	80,3

- расчет теоретического и реального мольного соотношения катионов и анионов с целью определения количества дополнительно дозируемых катионов кальция, необходимого для полного удаления растворенных сульфат-ионов из технологической жидкости;

- разработка системы для удаления сульфат-ионов, которая включает дозировочное устройство для подачи раствора соли кальция, устройство для проведения МГДО, сепаратор или гидроциклон для удаления кристаллов сульфатов, прибор для определения количества сульфат-ионов после сепаратора и корректировки объема подаваемого реагента.

Расчет необходимого количества дозируемой соли кальция производится исходя из найденных в лабораторных условиях для обрабатываемой технологической жидкости мольных концентраций ионов ; ; ; . Концентрация добавляемого реагента (хлорида кальция) составляет =-.

При проектировании системы удаления сульфатов необходимо учитывать, что по данным Ходакова Г.С. и Юдкина Ю.П. кристаллы солей размером менее 20 мкм не способны к осаждению на стенке трубопроводов при скорости потока более 0,466 м/с.

В четвертой главе приведены теоретическое обоснование и данные экспериментов, подтверждающие возможность увеличения адсорбционной способности молекул ингибиторов коррозии и поверхностной активности молекул деэмульгаторов в результате применения МГДО.

Известно (работы Коптюга В.А.), что органическим нейтральным молекулам можно придать положительный заряд посредством присоединения к ним протонов кислот, в результате чего образуются карбокатионы. Однако использование в этих целях сильных кислот в процессах добычи нефти нецелесообразно, так как кислоты достаточно дороги и повышают коррозионную активность пластовых вод.

Поскольку вода в технологических жидкостях нефтепромыслов состоит из смеси ионов гидроксония и гидроксил-ионов, при ее движении в постоянном магнитном поле на ионы действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно векторам магнитной индукции и скорости течения. Следовательно, с помощью магнитного поля в движущейся среде можно создавать области с повышенной концентрацией положительно или отрицательно заряженных ионов. Эти ионы, взаимодействуя с ингибиторами и деэмульгаторами, способны образовывать комплексы с избыточным положительным (ионы гидроксония) или отрицательным (гидроксил-ионы) зарядом.

Как правило, образовавшиеся карбокатионы и карбоанионы не обладают высокой стабильностью. Поэтому использование ингибиторов и деэмульгаторов, насыщенных карбоионами на стадии производства, невозможно в связи с их длительной транспортировкой к месту применения. Проведение же МГДО вводимых в технологические жидкости реагентов непосредственно во внутритрубном пространстве вполне приемлемо, так как процессы ингибирования и деэмульсации начинаются сразу после образования карбокатионов, и максимальные эффекты от их применения достигаются в период стабильного состояния комплексов.

Таким образом, проведение МГДО технологической жидкости с реагентами в условиях нефтепромыслов может существенно повысить эффективность ингибиторов коррозии и деэмульгаторов.

Анализ химического состава наиболее распространенных в нефтегазовой отрасли ингибиторов коррозии показал, что их активными основами являются амины, четвертичные соли аминов, амиды и имидазолины, а реагентов для разделения водонефтяных эмульсий и подготовки нефти и нефтешламов - деэмульгаторов - оксиэтилированные соединения жирных кислот, эфиров и спиртов. Поэтому в дальнейшем для установления средств снижения эффективной дозировки данных реагентов исследовали ингибиторы и деэмульгаторы на указанных основах.

Перед проведением исследований по оценке влияния МГДО потока технологической жидкости с реагентами на их эффективность на основании ранее полученных результатов определили оптимальные условия обработки в устройстве. Длина такого устройства должна составлять не менее двух его диаметров; магниты обращены разноименными полюсами навстречу друг другу; вектор магнитной индукции направлен так, что сила Лоренца перемещает ионы гидроксония в область ввода реагента; скорость потока - более 0,5 м/с; величина магнитной индукции - не менее 0,01 Тл. При выполнении этих условий обеспечивается перемещение ионов гидроксония в область подачи реагента и их присоединение к молекулам его активной основы.

Установлено, что эффективность МГДО зависит от класса соединений, входящих в состав реагентов. Наибольшая эффективность наблюдается в случае ингибиторов на основе имидазолинов (таблица 3). У ингибиторов на основе четвертичных солей аминов, напротив, происходит значительная потеря эффективности в результате проведения МГДО.

Таблица 3 – Изменение эффективности ингибиторов в результате проведения МГДО (концентрация 100 мг/л)

Основа ингибитора	Продолжительность МГДО, с	Степень защиты, %		Эффект МГДО, %
		без МГДО	с МГДО
Амины	7	59	69	10
	10	45	59	14
Амиды		25	36	11
Имидазолины	3	73	89	16
	7	71	87	16
	10	72	89	18
Соли аминов	10	64	14	- 50

Показано, что проведение МГДО значительно повышает эффективность действия всех испытанных деэмульгаторов, изготовленных на различных основах (таблица 4).

Разработан стенд для тестирования реагентов (рисунок 3) и подготовлена методика, позволяющая максимально приблизить условия эксперимента к эксплуатационным, существующим во внутритрубном пространстве. С помощью данной методики установлено, что МГДО модельных и промысловых сред увеличивает скорость адсорбции ингибиторов на поверхности стали 20 в среднем в 2,3 раза, что является высоким показателем.

В результате проведения МГДО импеданс системы «поверхность стали - адсорбционная пленка ингибитора - раствор» в случае четвертичных солей аминов снижается (МГДО снижает защитные свойства ингибитора), а в случае имидазолинов – повышается, что свидетельствует о замедлении массопереноса в приэлектродном слое (МГДО повышает защитные свойства ингибитора). По этой причине не рекомендуется проведение МГДО технологических жидкостей с ингибиторами на основе четвертичных солей аминов.

Таблица 4 – Изменение эффективности деэмульгаторов в результате проведения МГДО (концентрация 100 мг/л; продолжительность обработки 3 с; время отстаивания эмульсии 1 ч)

Основа деэмульгатора	Доля выделившейся воды, %		Эффект МГДО, %
	без МГДО	с МГДО
Жирные кислоты	42	66	24
Эфиры	65	87	22
Спирты	48	63	15

МГДО также приводит к увеличению времени последействия ингибиторов в среднем в два раза, что можно связать с формированием более стойкой защитной пленки на поверхности стали.

МГДО эмульсий с ингибиторами смещает потенциал коррозии стали на 40-180 мВ в область положительных значений, что свидетельствует об облагораживании ее поверхности. Кроме того, происходит замедление катодной стадии коррозионного процесса вследствие образования связей «карбокатион ингибитора - металл» на энергетически неоднородных участках поверхности стали.

Квантовохимические расчеты показали, что присоединение ионов гидроксония к молекуле ингибитора при проведении МГДО увеличивает энергию адсорбции образующегося на кластере железа Fe9 комплекса (таблица 3). При этом наибольший эффект от МГДО наблюдается в случае ингибиторов на основе имидазолинов.

Присоединение ионов гидроксония влияет также на перераспределение электронной плотности и зарядов на атомах молекул ингибиторов, а также на атомах кристаллической решетки металла.

Рост поверхностной активности молекул оксиэтилированной жирной кислоты происходит вследствие присоединения к атомам кислорода ионов гидроксония, что также повышает электростатический потенциал образую-

Таблица 3 – Влияние МГДО на энергию адсорбции ингибиторов на кластере железа Fe9

Расчетный параметр		Основа ингибитора
		имидазолины	соли аминов	амины	амиды
Энергия адсорбции, кДж/моль	до МГДО	- 41,0	- 46,6	- 29,5	- 34,1
	после МГДО	- 69,8	- 47,0	- 44,2	- 53,4
Эффект МГДО, кДж/моль		28,8	0,4	14,7	19,3

щихся комплексов и способствует увеличению эффективности деэмульгатора.

Кроме того, при проведении МГДО эффективность ингибиторов и деэмульгаторов, как правило, возрастает из-за имеющего место повышения дипольных моментов их молекул и роста положительных зарядов на отдельных атомах.

Поскольку для месторождений нефти на поздней стадии их эксплуатации характерны эмульсии типа «нефть в воде», рост положительных зарядов на атомах деэмульгатора активирует взаимодействие его молекул с отрицательно заряженными глобулами нефти, что приводит к нейтрализации их заряда с последующим слиянием в глобулы больших размеров.

В пятой главе изложены разработанная в рамках ресурсосберегающих технологий методика расчета магнитогидродинамических устройств для комплексной физической и химической обработки технологических жидкостей, а также результаты лабораторных и натурных испытаний пилотных устройств, изготовленных в соответствии с этой методикой.

Устройства для МГДО основаны на принципе принудительного переноса индуцируемым электрическим полем ионов разного знака в различные области объема обрабатываемой технологической жидкости, что изменяет ее свойства так, как это необходимо в конкретной ситуации. Таким образом, данные устройства позволяют реализовывать ресурсосберегающие технологии, заключающиеся в манипулировании микрочастицами технологической жидкости с целью их локализации в определенных ее слоях, что дает возможность управлять свойствами нефтяных флюидов.

Попытки унифицировать устройства для МГДО, то есть использовать одно устройство для достижения двух или более эффектов, например, совмещение в одном устройстве удаления солей и бактерицидной обработки технологической жидкости, показали, что такой подход снижает их экономическую эфективность. В нефтепроводе возникает слишком большой перепад давления, и повышение мощности насосов приводит к значитеьному увеличению стоимости обработки.

На практике для осуществления МГДО технологической жидкости необходимо рассчитать и изготовить устройство, которое имело бы высокую эффективность в рассматриваемых условиях.

Основываясь на соображениях и результатах исследований, изложенных в третьей главе диссертации, приняли расчетную схему устройства для МГДО, изображенную на рисунке 7.

Требуется определить величины В (зависит от размеров цилиндрических постоянных магнитов - высоты h и диаметра d), r, m, L для данной скорости потока среды, зараженной СВБ. ИМП на данной схеме состоят из цепочек постоянных магнитов, закрепленных на пластинах из нержавеющей стали. Поэтому длина ИМП принята равной L.

Рисунок 7 - Расчетная схема устройства для антибактериальной МГДО технологической жидкости

Необходимо рассчитать плотность индуцируемого тока для положительных и отрицательных ионов.

При ламинарном течении электропроводящей среды со средней скоростью U в достаточно длинной трубе, помещенной в однородное поперечное магнитное поле с индукцией В, на ионы действует сила Лоренца, которая перемещает их внутри объема среды перпендикулярно направлению ее потока и линиям магнитной индукции.

Расчет индуцируемых в МВ электрических токов проводили по формуле

j = eqcV,

где j – плотность тока ионов, А/м2; e – заряд электрона, Кл; q – валентность иона; c – концентрация ионов, ед./м3;V – скорости ионов, м/с.

Учитывая, что V = uH+ E (подвижность иона гидроксония uH+ = 36,3 10-8 м2/Вс, E – электродвижущая сила, В/м), E = U B, а

B = 0H (1)

( - магнитная проницаемость среды), получаем V = uH+ U0H.

Тогда формула для расчета плотности тока, индуцируемого в единичном объеме среды, выглядит

j = eqc0uH+UH.

Значение плотности тока во всем объеме МВ вычисляется путем интегрирования данного выражения в координатах Х, Y и Z (рисунок 8).

Необходимо рассчитать значение плотности тока по координате Z. При этом направление вектора скорости движения среды совпадает с осью Х, поэтому формулу расчета плотности индуцируемого тока можно записать в виде

jZ = eqc0uH+UXHY.

Для определения напряженности магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами в зазоре МВ вдоль оси Y, использовали известную зависимость

, (2)

r – расстояние между пластинами с ИМП, м; a b и L – размеры ИМП, м; и V - векторы индуцируемого тока и скорости потока; О – область с нулевой магнитной индукцией; S и N - полюсы ИМП

Рисунок 8 - Расчетная схема однокаскадного устройства для МГДО технологических жидкостей

где Mx, My, Mz - компоненты вектора намагниченности M, А/м; x, y, z - координаты элемента объема dV ферромагнетика, м; rx, ry, rz - координаты точки, в которой производится измерение магнитного поля, м.

Данный интеграл вычисляется аналитически только для однородно намагниченных эллипсоидов и их предельных случаев (бесконечный стержень или плоскость), поэтому нами при проведении расчетов учитывалась статистическая погрешность метода, составляющая около 10 % и позволяющая с достаточной точностью проводить расчеты устройств для МГДО.

Расчет параметров МВ, обеспечивающей индуцирование электрического тока плотностью j, выполняли с помощью специально разработанной программы, которая позволяет подбирать магнитную систему с необходимой и достаточной для конкретного трубопровода величиной индуцируемого тока.

В ходе исследования эффективности различных магнитных систем, предназначенных для подавления жизнедеятельности СВБ, получили зависимость продолжительности обработки от плотности индуцируемого в объеме среды тока (рисунок 9).

Рисунок 9 – Зависимость продолжительности обработки от плотности индуцируемого в объеме среды тока

Из рисунка 9 видно, что продолжительность обработки обратно пропорционально плотности тока при ее значениях до 75 мкА/м2. При больших значениях зависимость имеет нелинейный характер и при проведении расчетов не рассматривается, так как в промышленных устройствах такие плотности тока, индуцируемого ИМП, недостижимы. Расчеты проводят с использованием полученной в работе эмпирической зависимости

,

где – продолжительность МГДО, с; k1 = 307 c; k2 = 1,4 м2 с/мкА.

Для обеспечения локализации клеток СВБ в слое технологической жидкости у стенок устройства целесообразно применять эту зависимость для гидроциклонов малых размеров (рисунок 10), так как по данным Кагана С.З. диаметр отделяемых частиц определяется зависимостью

,

где dц — диаметр гидроциклона, м;

р — перепад давления в гидроциклоне, Па;

— разность плотностей твердой и жидкой фаз, кг/м3;

— удельный вес исходной суспензии, Н/м3;

g — ускорение свободного падения, м/с2;

— динамическая вязкость жидкой фазы, Па·с;

k — опытный коэффициент.

В качестве ИМП были выбраны магниты Nd2Fe14B, которые при относительно невысокой стоимости обеспечивают длительную работу устройства для МГДО в условиях нефтепромыслов (температура размагничивания 120 0С, а уменьшение коэрцитивной силы - не более 10 % за 7 лет).

Эффективность МГДО оценивали с помощью специальных биологических тестов, а также методом предельных разведений в среде Постгейта.

Контроль технологической жидкости на наличие плесени и дрожжей после МГДО показал их полное отсутствие.

В результате проведенных исследований и расчетов был сконструирован гидроциклон с МВ для подавления жизнедеятельности СВБ, а также очистки технологической жидкости от механических примесей. Конструкция гидроциклона представлена на рисунке 10. Все металлические детали конструкции выполнены из нержавеющей стали аустенитного класса.

Для расчета магнитной системы антибактериального устройства примем за основу расчетную схему, изображенную на рисунке 8.

Для подавления жизнедеятельности планктонных форм СВБ требуется рассчитать и определить:

- количество хлорида кальция, которое необходимо дозировать в трубопровод для осаждения максимального количества сульфат-ионов;

- количество предварительно дозируемой щелочи, например NaOH, если обрабатываемый поток имеет критические значения рН (обычно ниже 3-4) или повышенное содержание растворенных кислых газов, препятствующих удалению сульфат-ионов;

- длину трубопровода от точки ввода хлорида кальция до устройства для МГДО с целью полного растворения хлорида кальция в объеме обрабатывае-

1 - фланец для слива шлама; 2 - коническая часть для ускорения движения потока; 3 - уголок для крепления колец с магнитами; 4 - магнит постоянный; 5 - кольцо; 6 - фланцевое соединение частей гидроциклона; 7 - фланец для подачи среды; 8 - литая крышка гидроциклона; 9 - вставной патрубок для очищенной среды; 10 - колено-фланец для слива очищенной среды; 11 - прокладка резиновая уплотнительная; 12 - цилиндрическая часть гидроциклона

Рисунок 10 – Устройство для проведения антибактериальной обработки технологических жидкостей

мой технологической жидкости;

- величины В, r, m, L, a, b и необходимое количество последовательно устанавливаемых каскадов в устройстве для МГДО;

- тип устройства для улавливания кристаллической фазы из технологической жидкости (отстойник, гидроциклон или фильтр) и его параметры.

Кроме того, вся проектируемая система должна соответствовать параметрам промысла по пропускной способности и давлению на выходе, а также климатическим условиям эксплуатации оборудования на месте монтажа.

Поскольку в образовании солей принимают участие положительно заряженные ионы кальция и отрицательно заряженные сульфат-ионы, рассчитывают плотность индуцируемого тока для обоих видов ионов.

Величину магнитной индукции рассчитывают по формулам (1) и (2), применяемым при расчете антибактериального устройства. Для катионов и анионов величина магнитной индукции различна, поэтому при проведении расчетов берут наибольшее значение с целью обеспечения эффективной обработки.

Таблица 4 – Перечень исходных данных для расчета устройства удаления сульфат-ионов из воды

№ п.п.	Наименование	Ед-ца измерения	Обозначение
1	Скорость движения потока	м/с	V
2	Диаметр трубопровода	м	D
	Давление на входе в трубопровод	атм.	Рнач
	Минимальное давление, возможное на выходе из трубопровода	атм.	Ркон
	рН среды	единицы	рН
3	Состав перекачиваемой среды:	г/м3
	сульфаты		[SO4]
	Карбонаты		[CO3]
	Фосфаты		[PO4]
	Хлориды		[Cl]
	Кальций		[Ca]
	Магний		[Mg]
	Натрий		[Na]
	Калий		[K]
	Барий		[Ba]
	Общая минерализация		M
	Содержание СВБ	Кл/см3	сБ

Величины r, m, L и необходимое количество последовательно монтируемых каскадов МГДО определяют с помощью специально разработанной компьютерной программы, которая позволяет также устанавливать направление индуцируемого тока ионов и рассчитывать его плотность по осям x, y, z для каждого типа ионов. Зная величину магнитной индукции, подбирают соответствующие постоянные магниты. Значения r, m и L задают с учетом геометрии трубы, размеров магнитов и условий, существующих в трубопроводе. Далее рассчитывают плотность индуцируемого тока для каждого типа ионов. Количество каскадов МГДО определяют из соображений максимального снижения с их помощью концентрации сульфат-ионов в технологической жидкости.

Эффективность устройства для МГДО оценивают по формуле

С ост = С0 – kС,

где С ост – остаточная концентрация сульфат-ионов в жидкости после МГДО, моль/л; С0 - начальная концентрация сульфат-ионов, моль/л; k = n - 1 – количество областей между параллельными ИМП (n – число ИМП); С - концентрация сульфат-ионов, которые образовали малорастворимые соли сульфатов, находящихся между соседними ИМП устройства во время обработки, моль/л.

Если Сост > kС, то необходимо устанавливать еще одно или несколько устройств для МГДО, пока не будет выполняться условие Сост < kС.

Лабораторные эксперименты по определению влияния МГДО на снижение концентрации сульфат-ионов в технологической жидкости в условиях дозирования раствора хлорида кальция показали высокую эффективность разработанной технологии. Так, при скорости движения модельного концентрированного раствора сульфата кальция 1 м/с эффективность МГДО составляла в среднем 40 % на один каскад. Обработанный раствор отгоняли в центрифуге и определяли содержание в нем сульфат-ионов. Было, в частности, показано, что 4-5-каскадная МГДО промысловой воды в условиях дозирования расчетных концентраций ионов кальция приводит к уменьшению количества сульфат-ионов до 0,05 % масс. и ниже, что позволяет полностью подавить жизнедеятельность СВБ.

Учитывая существующие различия в значениях плотности выпадающих солей и обрабатываемой среды, для разделения образующихся суспензий было предложено использовать их отстаивание в сепараторах, разделение в гидроциклонах или фильтрах.

В шестой главе приведены некоторые результаты пилотных и опытно-промышленных испытаний ресурсосберегающих технологий подготовки технологических жидкостей на ряде нефтегазовых объектов.

Опытно-промышленные испытания предлагаемой ресурсосберегающей технологии подавления жизнедеятельности адгезированных форм СВБ проводили на воде систем ППД некоторых промыслов ОАО «АНК «Башнефть». Установлено, в частности, что для пластовых вод месторождения ООО «Башнефть–Янаул» при дозировании в систему 0,015 кг/м3 20 %-ного раствора хлорида кальция, использовании 5-ти каскадного устройства для МГДО и фильтра тонкой очистки (до 10 мкм) с песчаной загрузкой на экспонировавшихся образцах из стали 20 локальных коррозионных поражений, характерных для сред, зараженных СВБ, обнаружено не было. Без применения данной технологии количество локальных коррозионных поражений на этих промыслах по пяти образцам свидетелям составило в среднем 6,5 шт. на 10 км трубопроводов (зараженность среды СВБ - 106 кл/см3). Использование такой технологии позволяет полностью исключить рост СВБ в системе промысловых нефтепроводов и, тем самым, значительно повысить безопасность эксплуатации объектов нефтяных промыслов. Кроме того, внедрение данной технологии дает возможность полностью исключить или минимизировать использование весьма токсичных и дорогостоящих реагентов – бактерицидов.

Для проведения внутритрубной МГДО ингибиторов коррозии и деэмульгаторов было спроектировано и изготовлено пилотное устройство УВМГДО-1.1 (рисунок 11), предназначенное для стендовых испытаний. Оно состоит из корпуса (1) с двумя расположенными под прямым углом сквозными отверстиями (2) и (5). Отверстие (5) предназначено для прохождения потока эмульсии, а отверстие (2) - для монтажа ИМП в устройстве. В корпус вмонтирована медная трубка для ввода реагентов так, что ее перфорированный по нижней образующей участок располагается вдоль потока эмульсии в верхней части корпуса. ИМП установливаются навстречу друг другу разноименными полюсами, в результате чего сила Лоренца, действующая на ионы гидроксония в потоке эмульсии, становится направленной вверх, в сторону трубки для ввода реагентов.

В 2006 г. данное пилотное устройство прошло успешные стендовые испытания в цехе подготовки и перекачки нефти Аксаковской группы месторождений филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Ишимбай» и на скважинах № 413 и № 746 Сергеевского месторождения Уфимского управления добычи нефти и газа.

1 – корпус; 2 – отверстие для монтажа ИМП; 3 – перфорированный участок трубки; 4 – трубка для ввода реагента; 5 – отверстие для прохождения потока эмульсии; 6 – ИМП

Рисунок 11 – Внешний вид пилотного устройства УВМГДО-1.1

Испытания осуществляли в пластовой воде, поступающей на кустовую насосную станцию. Образцы из стали 20 устанавливали в проточной стендовой установке и проводили измерение скорости коррозии методом линейного поляризационного сопротивления. В течение первых двух часов измеряли контрольную скорость коррозии при дозировании реагента без МГДО, после чего начинали дозирование ингибиторов с ее применением.

Из рисунка 12 следует, что МГДО пластовой воды с ингибиторами значительно снижает скорость коррозии стали. Это объясняется существенным повышением адсорбционной способности реагентов вследствие роста заряда на атомах азота в результате проведения МГДО. Характерно, что эффект от проведения МГДО (таблица 5) достаточно велик (7,3-20,9 %) для всех испытанных ингибиторов и зависит от их основы и компонентного состава.

Для определения влияния МГДО на эффективность деэмульгаторов провели серию «бутылочных» тестов на устойчивой водонефтяной эмульсии со

Рисунок 12 – Влияние МГДО на эффективность некоторых ингибиторов коррозии

скважин Сергеевского месторождения. Установлено, что МГДО приводит к существенному росту эффективности испытанных деэмульгаторов из-за увеличения зарядов на их молекулах и улучшения по этой причине поверхностно-активных свойств реагентов (рисунок 13 и таблица 6). При этом эффективность деэмульгаторов зависит от их основы и компонентного состава.

Таблица 5 – Изменение эффективности ингибиторов (Синг. = 25 г/т) после проведения МГДО в условиях нефтяного промысла

Ингибитор	Степень защиты, %		Эффект МГДО, %
	без МГДО	с МГДО
Сонкор 9701 Н	85,4	95,9	10,5
ДОК 12	69,9	78,5	8,6
Рекод 608	68,5	75,8	7,3
Имидазолин	76,4	97,3	20,9
Сонкор 5М	83,6	98,8	15,2

Рисунок 13 – Влияние МГДО на эффективность деэмульгаторов

Таблица 6 – Изменение эффективности деэмульгаторов в результате проведения МГДО (концентрация 50 мг/л; время отстаивания эмульсии 10 мин)

Деэмульгатор	Доля выделившейся воды, %		Эффект МГДО, %
	без МГДО	с МГДО
Сондем 4401	77	94	17
СНПХ 4501	49	54	5
Separol WF-41	56	75	19

На основании результатов лабораторных и стендовых испытаний разработанных устройств для МГДО технологических жидкостей было спроектировано промышленное устройство УВМГДО-1.2 (рисунок 14). ИМП в данном устройстве устанавливаются разноименными полюсами навстречу друг другу. Трубка (1) соединяется с дозировочным насосом. Ионы гидроксония в потоке эмульсии под воздействием магнитного поля движутся вверх к трубке (3), проходят через микроотверстия в ней и образуют комплексы ионов гидроксония с молекулами реагентов. Устройство предназначено для врезки в действующий трубопровод или установки на байпасной линии. Для увеличения срока службы детали устройства рекомендуется изготавливать из нержавеющей стали типа 18–10, а ИМП покрывать эпоксидной смолой.

1 – трубка для ввода реагента; 2 – труба; 3 – перфорированная трубка подачи реагента; 4 – ИМП; 5 – рассекатель; 6 – держатель ИМП

Рисунок 14 – Схема промышленного устройства УВМГДО-1.2

На основании обобщения результатов проведенных исследований была разработана система комплексной подготовки технологических жидкостей на нефтепромыслах, схематически представленная на рисунке 15. На схеме показаны места монтажа разработанных устройств для подавления жизнедеятельности планктонных и адгезированных форм СВБ, узлов ввода ингибиторов коррозии и деэмульгаторов.

Проведенный расчет потребления реагентов для одного цППН в условиях, характерных для нефтегазодобывающих управлений средней полосы Российской Федерации, показал, что для эффективной подготовки технологических жидкостей требуются значительно меньшие объемы ингибиторов коррозии (среднем на 30 %) и деэмульгаторов (в среднем на 20 %). При этом полностью исключается использование ингибиторов солеотложения и бактерицидов. Общее ресурсосбережение при внедрении данной системы составит до 70 % от обычного объема потребляемых на нефтяном промысле химических реагентов.

	- места установки устройства МВ 1-300-0,1
	- места отбора проб для аналитического контроля
	- узлы ввода ингибиторов коррозии и деэмульгаторов
	- антибактериальные установки

цППН – цех подготовки и перекачки нефти; в/н скв. – водонагнетательные скважины; ТВО – трубный водоотделитель; БКНС – блочная кустовая насосная станция; АГЗУ – автоматическая групповая замерная установка

Рисунок 15 – Схема комплексной подготовки технологических жидкостей на нефтепромысле

ВЫВОДЫ

1 Разработан комплекс лабораторного оборудования для исследования влияния магнитогидродинамической обработки, проводимой совместно с введением в технологические жидкости химических реагентов, на жизнедеятельность планктонных и адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий. Разработаны также научно обоснованные методики определения основных свойств ингибиторов и деэмульгаторов после проведения магнитогидродинамической обработки и расчета изменения их молекулярного строения. На основании лабораторных исследований создана методика расчета устройств для реализации ресурсосберегающей технологии антибактериальной обработки потоков технологических жидкостей. Разработано программное обеспечение, с использованием которого получен параметрический ряд устройств для подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий в трубопроводах с различным расходом жидкости.

2 Разработан научно обоснованный метод обеспечения безопасной эксплуатации нефтепромыслового оборудования, подверженного биокоррозии, который базируется на одновременном воздействии на сульфатвосстанавливающие бактерии в потоке технологических жидкостей центробежной силы и электрического тока, индуцируемого магнитным полем. Данный метод позволяет снижать рН жидкостей в локальном объеме, где принудительно концентрируются бактерии, создавая, тем самым, условия, при которых их жизнедеятельность становится невозможной. Это способствует значительному снижению скорости локальной коррозии нефтепромыслового оборудования и позволяет обеспечить его безопасную эксплуатацию в течение регламентируемого ресурса работы. В ходе лабораторных исследований доказано, что магнитогидродинамическая обработка закрученного в гидроциклоне потока технологических жидкостей, входящего в него со скоростью 1 м/с, при индукции магнитного поля всего 0,1 Тл в течение 3 мин полностью подавляет жизнедеятельность планктонных форм сульфатвосстанавливающих бактерий.

3 На основании выдвинутого в работе научно обоснованного механизма магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей, заключающегося в пространственном разделении катионов и анионов в постоянном магнитном поле, разработана ресурсосберегающая технология подавления жизнедеятельности адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий. Лабораторными и натурными испытаниями доказано, что с увеличением количества каскадов магнитогидродинамической обработки скорость биокоррозии стали 20 существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия уступает место равномерной, которая не приводит к существенному снижению безопасности эксплуатации нефтепромыслового оборудования.

4 В ходе проведения квантовохимических расчетов и последующих экспериментов доказано, что существует принципиальная возможность значительного повышения эффективности процессов ингибирования и деэмульсации технологических жидкостей путем целенаправленного изменения строения и свойств молекул соответствующих реагентов, осуществляемого в ходе внутритрубной магнитогидродинамической обработки технологических жидкостей. При этом используется ресурсосберегающая технология обработки сред с ингибиторами и деэмульгаторами, стоимость реализации которой существенно ниже стоимости применяемых в настоящее время объемов реагентов. В результате кардинально снижаются рабочие концентрации ингибиторов и деэмульгаторов в технологических жидкостях при сохранении высокой эффективности самих процессов ингибирования и деэмульсации.

5 Разработана ресурсосберегающая технология внутритрубной магнитогидродинамической обработки ингибиторов коррозии и деэмульгаторов, которая позволяет повысить их эффективность в среднем на 15-20 и 12-18 % соответственно. При этом повышается не только эффективность подготовки технологических жидкостей в целом, но и снижаются затраты на их химическую обработку в среднем на 20–30 %. Проведены успешные промысловые испытания пилотного устройства УВМГДО-1.1, основанного на этой технологии. Разработана также ресурсосберегающая технология подавления жизнедеятельности адгезированных форм сульфатвосстанавливающих бактерий, промысловые испытания которой на водоводе системы ППД филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» показали ее высокую эффективность. Создана ресурсосберегающая технология подавления жизнедеятельности планктонных форм сульфатвосстанавливающих бактерий, которая прошла успешные испытания на промысловых средах НГДУ «Уфанефть»: количество жизнеспособных клеток в обработанной среде уменьшилось с 106 кл/см3 до следовых значений.

Содержание работы опубликовано в 54 научных трудах, в том числе:

- в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, выпускаемых в РФ, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ:

1 Ахияров Р.Ж. Снижение коррозионной активности водной фазы промысловых сред путем их магнитогидродинамической обработки / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Навалихин Г.П., Бугай Д.Е. // Башкирский химический журнал, 2006. Т. 13, № 1. – С. 23-25.

2 Ахияров Р.Ж. Применение магнитогидродинамической обработки для повышения эффективности ингибиторов коррозии в водных растворах солей / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Башкирский химический журнал, 2006. Т. 13, № 4. – С. 16-17.

3 Ахияров Р.Ж. Влияние режимов магнитогидродинамической обработки на ингибирующую способность алкилимидазолинов / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Башкирский химический журнал, 2006. Т. 13, № 4. – С. 48-49.

4 Ахияров Р.Ж. Повышение эффективности деэмульсации водонефтяных сред путем их магнитогидродинамической обработки / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2006. URL: http://www.ogbus.ru/authors/ Akhiyarov/Akh_2.pdf.

5 Ахияров Р.Ж. Проблемы подготовки оборотных и сточных вод предприятий нефтедобычи / Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е., Лаптев А.Б. // Нефтепромысловое дело. – М.: изд. ОАО ВНИИОЭНГ, 2008. № 9 – С. 59-61.

6 Ахияров Р.Ж. Практическое использование аппаратов магнитогидродинамической обработки для повышения эффективности ингибиторов коррозии. // Нефтепромысловое дело. – М.: изд. ОАО ВНИИОЭНГ, 2008. № 9. – С. 61-65.

7 Ахияров Р.Ж. Оценка экономической эффективности комплексной подготовки воды на предприятиях нефтедобычи / Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е., Алаев А.А. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ИПТЭР, 2008. № 74. – С. 58-64.

8 Ахияров Р.Ж. Расчет устройств для подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий / Р.Ж. Ахияров, О.Р. Латыпов // НТЖ Нефтегазовое дело, 2008. Т. 6, № 1. – С. 234-238.

9 Ахияров Р.Ж. Применение магнитогидродинамической обработки для удаления сульфат-ионов из пластовых сред / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ИПТЭР, 2008. № 74. – С. 41-46.

10 Ахияров Р.Ж. Лабораторный стенд для изучения влияния магнитогидродинамической обработки на микробиологическую коррозию стали / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2008. № 74. – С. 98-102.

11 Ахияров Р.Ж. Расчет устройств для магнитогидродинамической обработки, применяемых с целью снижения сульфатредукции бактерий в пластовых водах / Ахияров Р.Ж., Николаев О.А., Черепашкин С.Е., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // НТЖ Нефтегазовое дело, 2008. Т. 6, № 2. - С. 204-209.

12 Ахияров Р.Ж. Повышение безопасности эксплуатации объектов нефтедобычи при биозаражении и выпадении солей методом комплексной обработки пластовой воды / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Ибрагимов И.Г. // Нефтепромысловое дело. – М.: изд. ОАО ВНИИОЭНГ, 2009. № 3. – С. 44-46.

13 Ахияров Р.Ж., Рахимов С.Р., Матвеев Ю.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е., Латыпов О.Р. Методика расчета параметров магнитогидродинамической обработки для подготовки нефти на промыслах // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011. № 5. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Akhiyarov/Akhiyarov_2.pdf.

14 Ахияров Р.Ж., Матвеев Ю.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. Ресурсосберегающие технологии повышения эффективности реагентов нефтедобычи // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011. №5. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Akhiyarov/Akhiyarov_3.pdf.

15 Ахияров Р.Ж., Матвеев Ю.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. Ресурсосберегающие технологии предотвращения биозаражения пластовых вод предприятий нефтедобычи // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2011. № 5. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Akhiyarov/Akhiyarov_4.pdf.

- в материалах различных конференций и семинаров:

1 Ахияров Р.Ж. Использование магнитогидродинамического метода обработки для расслаивания водонефтяных эмульсий / Лаптев А.Б. // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. - Уфа: УГНТУ, 2006. № 19. – С. 37-44.

2 Ахияров Р.Ж. Проблемы водоподготовки в нефтедобыче // Трубопроводный транспорт – 2006: сб. науч. трудов. – Уфа: изд-во УГНТУ, 2006. – С. 25.

3 Ахияров Р.Ж. Влияние молекулярного состава деэмульгаторов на их восприимчивость к магнитогидродинамической обработке / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа: изд. ТРАНСТЭК, 2006. – С. 18-20.

4 Ахияров Р.Ж. Механизм повышения эффективности деэмульгаторов в результате их магнитогидродинамической обработки / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа: изд. ТРАНСТЭК, 2006. – С. 52-53.

5Ахияров Р.Ж. Стенд для определения параметров устройства для магнитогидродинамической обработки ингибиторов и деэмульгаторов / Ахияров Р.Ж., Гоголев Д.А., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа: изд. ТРАНСТЭК, 2006. – С. 68-69.

6 Ахияров Р.Ж. Использование магнитогидродинамической обработки для подавления жизнедеятельности бактериальной флоры нефтяных месторождений / Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Трубопроводный транспорт-2006: сб. науч. трудов. – Уфа: изд. УГНТУ, 2006. – С. 20.

7 Ахияров Р.Ж. Предотвращение сульфатредукции сульфатвосстанавливающих бактерий магнитогидродинамическим методом / Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Трубопроводный транспорт-2006: сб. науч. трудов. – Уфа: изд. УГНТУ, 2006. – С. 22.

8 Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р. Расчет устройств для подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. / Роль науки в развитии топливно–энергетического комплекса: матер. науч. – практ. конф. – Уфа, 2007. – С. 200 – 202.

9 Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р. Программа расчета параметров устройств для подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий магнитогидродинамическим способом / Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р. // Роль науки в развитии топливно–энергетического комплекса: матер. науч.–практ. конф. – Уфа, 2007. – С. 203 – 204.

10 Ахияров Р.Ж. Магнитогидродинамический способ снижения солеотложения в системе регенерации диэтиленгликоля на установках подготовки газа / Ахияров Р.Ж., Микрюков В.Н., Лаптев А.Б. // Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. – С. 268-270.

11 Ахияров Р.Ж. Магнитный сепаратор для снижения эрозионного и коррозионного износа внутренней поверхности оборудования и трубопроводов / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. – С. 197-200.

12 Ахияров Р.Ж. Магнитогидродинамический сепаратор для снижения минерализации оборотных и сточных вод / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. – С. 201-204.

13 Ахияров Р.Ж. Условия применимости магнитогидродинамического метода предотвращения солеотложения в колоннах регенерации метанола / Ахияров Р.Ж., Черепашкин С.Е., Микрюков В.Н. // Новые технологии в газовой промышленности: матер. учеб.-науч.-техн. конф., 2007. – С. 3.

14 Ахияров Р.Ж. Комплексная система подготовки воды на нефтяном промысле / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Нефтегазовый сервис – ключ к рациональному использованию энергоресурсов: матер. науч.-практ. конф. – Уфа, 2007. С. 236-237.

15 Ахияров Р.Ж. Новый способ подавления жизнедеятельности бактерий в системах водоснабжения нефтяных промыслов. / Ахияров Р.Ж. // Нефтегазовый сервис – ключ к рациональному использованию энергоресурсов: матер. науч.-практ. конф. – Уфа, 2007. С. 238-239.

16 Ахияров Р.Ж. Технология подготовки оборотных и сточных вод предприятий нефтехимии на основе комплексных методов обработки. / Ахияров Р.Ж. // Трубопроводный транспорт–2007: матер. учеб.-науч.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007. – С. 103.

17 Ахияров Р.Ж. Способ подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий / Ахияров Р.Ж., Абдуллин И.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Трубопроводный транспорт–2007: матер. учеб.-науч.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007. – С. 104-105.

18 Ахияров Р.Ж. Результаты применения магнитогидродинамического метода подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. / Ахияров Р.Ж. // Трубопроводный транспорт–2007: матер. учеб.-науч.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007. – С. 106.

19 Ахияров Р.Ж. Расчет агрегатов магнитогидродинамической обработки для предотвращения отложения солей в трубопроводах и теплообменном оборудовании / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: матер. науч.-практ. конф. – Уфа, 2007. – С. 343-344.

20 Ахияров Р.Ж. Магнитная микробиологическая ячейка для исследования жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий / Исамбаев Н.Г., Латыпов О.Р., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Матер. 58-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа: изд. УГНТУ, 2007. – С. 132.

21 Ахияров Р.Ж. Влияние магнитогидродинамической обработки на скорость коррозии стали 20 в пластовой воде, содержащей сульфатвосстанавливающие бактерии / Шайбаков А.В., Латыпов О.Р., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Матер. 58-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа: изд. УГНТУ, 2007. – С. 125.

22 Ахияров Р.Ж. Влияние магнитогидродинамической обработки на состав сульфидов в пластовой воде / Гирфанов А.К., Латыпов О.Р., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Матер. 58-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа: изд. УГНТУ, 2007. – С. 117.

23 Ахияров Р.Ж. Некоторые причины снижения безопасности эксплуатации футерованных и пластиковых нефтепроводов / Абдуллин Р.М., Ахияров Р.Ж., Тюсенков А.С., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е.. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа: ИПТЭР, 2008. – С. 143-145.

24 Ахияров Р.Ж. Проблемы эксплуатации полимерных трубопроводов на нефтяных промыслах / Ахияров Р.Ж., Абдуллин Р.М., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: матер. науч.-практ. конф. – Уфа, 2008. – С. 54.

25 Ахияров Р.Ж. Проблемы эксплуатации футерованных трубопроводов на нефтяных промыслах / Ахияров Р.Ж., Абдуллин Р.М., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Уфа: изд. УГНТУ, 2008. Вып. 3. – С. 5-8.

26 Ахияров Р.Ж. Повышение эффективности эксплуатации систем поддержания пластового давления нефтедобывающих предприятий / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Уфа: изд. УГНТУ, 2008. Вып. 3. – С. 8-11.

27 Ахияров Р.Ж. Уменьшение объема сульфатных отложений в промысловых трубопроводах как способ предотвращения биокоррозии / Николаев О.А., Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: матер. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2008 – С. 257.

28 Ахияров Р.Ж. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов в условиях биозаражения пластовых вод / Николаев О.А., Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Уфа: УГНТУ, 2008. Вып. 3. – С. 75-76.

29 Ахияров Р.Ж. Использование магнитогидродинамической обработки для подавления жизнедеятельности аэробных бактерий и микроводорослей / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа.: ИПТЭР, 2008. – С. 72-73.

30 Ахияров Р.Ж. Влияние магнитогидродинамической обработки на жизнеспособность сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Алаев А.А., Латыпов О.Р., Цыпышев О.Ю., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. науч.-практ. конф. – Уфа: ИПТЭР, 2008. – С. 79-81.

31 Ахияров Р.Ж. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов нефтегазовых промыслов в условиях воздействия сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья: матер. науч.-техн. семинара – Уфа: ИПТЭР, 2009. - С. 22-23.

32 Rustem Akhiyarov Nanotechnologies fighting against corrosion and other complications in extraction and transportation of water-cut oil. / Dmitry Bugay, Rustem Akhiyarov, Anatoly Laptev // EUROCORR-2010: The European Corrosion Congress. –M.: МАКС Пресс., 2010. C. 405.

33 Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б. Инновационный потенциал новой технологии магнитогидродинамической обработки промысловых сред нефтедобычи / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б. // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: матер. всеросс. науч.-техн. конф. – Уфа: изд. УГНТУ, 2010. – С. 70-71.

- в учебных пособиях и монографиях:

1 Ахияров Р.Ж. Защита трубопроводов от коррозии: учебн. пособие / Ахияров Р.Ж., Мустафин Ф.М., Кузнецов М.В., Васильев Г.Г., Кулаков В.В., Быков Л.И., Прохоров А.Д., Веселов Д.Н., Харисов Р.А.. – С.-Пб.: ООО «Недра», 2006. Том 1. – 620 с.

2 Ахияров Р.Ж. Ингибиторы коррозии. Т.4. Теория и практика противокоррозионной защиты нефтепромыслового оборудования и трубопроводов / Ахияров Р.Ж., Рахманкулов Д.Л., Бугай Д.Е., Габитов А.И., Гоник А.А., Калимуллин А.А. – М.: Химия, 2007. - 300 с.

3 Ахияров Р.Ж. Техника антикоррозионной защиты подземных трубопроводов: учебн. пособие / Кравцов В.В., Кузнецов М.В., Гареев А.Г., Худяков М.А., Ахияров Р.Ж., Захаров Л.А.. – Уфа: ООО «Монография», 2008. – 382 с.

- в патентах РФ:

1 Пат. на полезную модель № 54035 РФ. Устройство для магнитной обработки жидкости / Ахияров Р.Ж., Черепашкин С.Е., Лаптев А.Б.

2 Пат. на полезную модель № 59628 РФ. Узел ввода реагента в трубопровод / Ахияров Р.Ж., Лаптев А.Б., Гоголев Д.А.

3 Пат. № 2376247 РФ. Способ антибактериальной обработки потока жидкой среды и устройство для его осуществления / Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Абдуллин И.Г., Бугай Д.Е., Латыпов О.Р.