От науки к практике

размер шрифта: Aa | Aa
Абдураманов А.А., д.т.н., профессор
Джолдасов С.К., к.т.н.
Касабеков М.И., phD, доцент
Таразский государственый университет им. М.Х.Дулати, Тараз
Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, Астана

Необходимость транспортирования большого количества нефти от мест добычи к месту хранения и переработки привела к бурному развитию трубопроводного транспорта как самого экономического и эффективного. Роль трубопроводного транспорта в системе нефтяной промышленности Казахстана чрезвычайно велика.

Он наиболее экономичен, экологически безопасен, легко автоматизируется и т.п. С целью поддержания пропускной способности и предупреждения скапливания внутренних отложений должна проводиться регулярная очистка нефти от нежелательных компонентов, отрицательновлияющих на эксплуатационные характеристики нефтепровода. По магистральному нефтепроводу «Кумколь-Арыскум-Жосалы» транспортируется нефть следующих основных месторождений: Кумколь, Арыскум и Майбулак.

Газонефтяное месторождение Кумколь расположено в Жездинском районе Карагандинской области, в 150 км северо-восточнее г.Кызылорда и в 230 км к западу от нефтепровода «Павлодар-Шымкент». Месторождение открыто в 1983г. Нефтегазоконденсатное месторождение Арыскум расположено в Жалагашском районе Кызылординской области, в 120 км к северу от железнодорожной станций Жусалы и в 320 км к западу от нефтепровода «Павлодар-Шымкент». Месторождение открыто в 1985 г. Нефтяное месторождение Майбулак расположено в Жездинском районе Карагандинской области, в 200 км северу от железнодорожной станций Жусалы и в 250 км к юго-западу от г. Жезказган. Месторождение открыто в 1988 г. Их физико-химические и реологические характеристики приведены в таблице 1.

alt Таблица 1 - Физико-химические и реологические характеристикинефтесмесей транспортируемых по магистральному нефтепроводу«Кумколь-Арыскум-Жосалы».

Для очистки участков магистрального нефтепровода Кумколь – Жосалы установлены камеры приема и запуска очистных устройств. Камеры приема и запуска очистных устройств в пределах площадки обвязаны трубопроводами отсечной и предохранительной арматурой, приборами КИПиА.

Как показывают практика транспортирования нефти, вдоль магистральных нефтепроводов отложения примесей располагаются крайне неравномерно. На начальном участке нефтепровода, где температура выше температуры начала выпадения парафина, его отложения незначительны. Далее, где температура ниже, парафин интенсивно выделяется и отложения его существенны. Затем толщина отложений парафина по длине нефтепровода уменьшается, так как нефть движется уже с почти постоянной температурой, равной температуре грунта, а основная масса парафина, выпадающего при этой температуре, уже отложилась на предыдущем участке. Особенно интенсивное отложение парафина происходит в период остановки перекачки, когда нефть в трубопроводе начинает застывать. Процесс застывания начинается у стенок трубы и постепенно распространяется к центру, причем скорость образования застывшего слоя будет больше у верхней образующей трубы, т. е. наиболее холодной части. В период перекачки застывший слой парафина не смывается потоком нефти и остается в нефтепроводе до летнего сезона, когда температура трубы и перекачиваемой нефти повысится до величины, достаточной для размягчения и смывания застывшего слоя. По результатам исследования, интенсивное выделение парафина начинается на 1/3 части нефтепровода (между компрессорными станциями). Существующая технология очистки промывочной жидкости вертикальным отстойником неэффективна, требует много времени для восстановления. Применение напорных гидроциклонов приносит в «жертву» центробежный насос, подающий двухфазную жидкость под напором. Рабочие органы насоса быстро изнашиваются и выходят из строя раньше положенного срока службы. Такое положение имеет место в следующих технологических операциях: 1) при очистке нефти от минеральных механических примесей; 2) при очистке промывочной жидкости от песка; 3) при отмывке песка от нефти; 4) при очистке пластовых вод от песка. До сих пор отсутствует теория разделения двух несмешивающихся жидкостей (нефть+вода) в поле центробежных сил инерции.

Решение выше перечисленных проблем включают разработку и выбор струйного аппарата, соответствующий для смыва загрязненной нефтью почвы (поверхности) в зависимости от их вида с наименьшим расходом воды и времени, а так же новых видов гидроциклонов, которые позволяют обеспечить разделение трехкомпонентной жидкости на составляющие элементы (нефть, вода, твердая фаза) с одной стороны и с другой, улучшить работу насосов: удлиняет срок их службы, уменьшает щелевые утечки .

altДля решения этих проблем нами рекомендуется следующие аппараты по очистке нефти от примесей (воды+шламов+солей) [Предпатенты РК №16274, №15805, №15937, №18259, №18257]. Гидроциклонная насосная установка показанная на рис.1 работает следующим образом. Гидросмесь, образованная из воды, нефтяных примесей и шламов (наносов), через входной патрубок поступает в гидроциклонную камеру под напором. В результате вращательного движения гидросмесь под действием центробежной силы инерции разделяется на три части по радиусу, в периферийной области – твердая компонента (шлам); в приосевой области – легкая компонента (нефтяные примеси), а между этими областями несущая среда (вода). В процессе классификации шлам поступит в приемную камеру, нефтяные примеси через перфорации – в кольцевое пространство, заключенное между коаксиальными цилиндрическими трубами, а вода через сливной патрубок в центробежный насос. Очищенная от шлама и нефтяных примесей вода под большим напором нагнетается через патрубок. Часть этой воды забирается для работы гидроэлеватора и струйного насоса. Гидроэлеватором уносится твердая фаза (шламы, наносы), а струйным насосом – нефтяные примеси. Центробежный насос всасывает очищенную воду. Таким образом, предлагаемая гидроциклонная насосная установка эффективно осуществляет разделение трехкомпонентной гидросмеси по составляющим, а именно на воду, нефтяные примеси и наносы.

altГидроциклонная нефтеловушка предлагаемая нами (рис.2) работает таким образом. Напорная двухкомпонентная гидросмесь тангенциально входит по патрубку в гидроциклонную камеру. Под действием центробежной силы инерции гидросмесь разделяется по удельному весу на две части. Наиболее тяжелая часть – вода – по периферии направляется к трубе, тогда как легкая фаза (нефть) смещается к приосевой зоне гидроциклонной камеры и входит по винтовой щели в цилиндрическую сливную трубу, откуда транспортируется до места назначения. Наличие цилиндрической трубы вдоль оси гидроциклонной камеры препятсвует образованию воздушного столба, что улучшает процесс разделения гидросмеси по фазам. Направление винтовой щели совпадает с направлением внутреннего циклонного потока. Роль сливного патрубка гидроциклона в данной конструкции выполняет цилиндрическая сливная труба с винтовой щелью. Данная конструкция работает только при напорном режиме разделения гидросмеси на две несмешивающееся составляющие, а именно, на воду и нефть. Обогащенная нефть транспортируется до места утилизации. Вышеприведенные конструкции гидроциклонных установок являются актуальными при очистке нефтепроводов, особенно, транспортирующей нефть с большим количеством парафина. Эти результаты исследований, полученные в гидравлической лаборатории Таразского государственного университета имени М.Х. Дулати, дает право считать это направление приоритетным в области НИР струйных аппаратов для очистки нефти.


PDFПечатьE-mail