В статье рассмотрены основные методы, применяемые для уменьшения потери нефтепродуктов, изучены нюансы их применения, выявлен ряд недостатков, позволяющий понять в каких условиях следует применять тот или иной метод. При транспортировке нефти на перерабатывающие заводы и полученных продуктов к потребителям предприятия несут потери от их испарения. В общей сумме наибольший объем потерь нефти на транспортирующих предприятиях и местах хранения нефти и газа занимают потери, связанные с испарением сырой нефти при ее хранении и операциях при опорожнении и наполнении емкостей. Огромный ущерб экономике нашей страны несут затраты от смешивания и утечки при перевозке.
Ключевые слова: нефть, транспортировка нефти, магистральные трубопроводы, асфальтосмолистопарафиновые отложения, деформация металоконструкций.
При использовании специализированных мест хранения главным направлением выступает сохранение качественных и количественных характеристик нефтепродуктов. В соответствии с этим есть необходимость в сохранении герметизации всех процессов, связанных со сливом, наливом и хранением.
Изнашивание труб системы трубопроводного транспорта нефтепродуктов оказывает содействие в увеличении их гидравлического сопротивления, в связи с этим ухудшается энергоемкость технологических процессов. Что влечет за собой уменьшение объемов перекачки, снижение скорости транспорта нефтепродуктов и частые остановки НПП, ускорение процессов коррозии стенок труб. Рост энергозатрат возникает также и в результате образования газовых скоплений в повышенных участках трассы НПП.
Отложения в трубах зависят от физико-химических свойств жидкости, материала трубопровода, характеристики покрытия и от гидравлических параметров, давления жидкости и диаметра трубы.
В качестве одного из основных методов борьбы с коррозионными и адгезионно слабосвязанными механическими отложениями выступает промывание трубопроводов в пусковых режимах после предварительной остановки НПП. Для реализация данного метода необходимо повысить скорость перекачки, в результате чего увеличится давление. Основная задача при этом состоит в определении необходимой скорости потока, с помощью которой производится, смыв отложений.
Обобщая опыт работ по очистке нефтепродуктопроводов от внутритрубных отложений различной природы, Г. П. Савельев и М.Э Шварц в своей работе «Очистка внутренней полости нефтепродуктопроводов» выделяют ряд обстоятельств, вызывающих наибольшие осложнения:
– применение очистных устройств, обладающих повышенной проходимостью при переходе через местные сужения (смятые трубы, задвижки с меньшим проходным сечением и т. д.) и через запорную арматуру, диаметр проходного отверстия которой больше, чем у основной трубы;
– контроль продвижения очистного устройства и скопившейся перед ним пробки из механических ВТО на всем протяжении трубопровода и потребность оперативно определять место застревания очистного устройства;
– вскрытие нефтепродуктопроводов, заполненный перекачиваемым продуктом, для удаления устойчивой пробки из строительного мусора или застрявшего очистного устройства.
Наравне с внутритрубными отложениями механической природы увеличение затрат на перекачку происходит при скоплении воды и газов, образующихся в застойных зонах рельефа трассы НПП. Трубопроводный транспорт многокомпонентных потоков сопровождается разделением фаз транспортируемой жидкости и образованием жидкостных и газовых скоплений соответственно в пониженных и повышенных участках трассы трубопроводов. Что приводит к сокращению пропускной способности продуктопроводов и ускорению коррозии в местах скопления жидкости.
Возникают трудности в результате удаления скоплений при пуске нефтепродуктопроводов (НПП), также в процессе их эксплуатации принято использовать различные способы. Более элементарным и эффективным является вынос скоплений потоком перекачиваемого продукта.
В рамках проведенного исследования было выявлено, что наибольшими потерями удельного веса являются потери от испарения при движении нефти до перерабатывающих заводов, в процессе переработки и полученных продуктов от заводов до потребителей приходится на нефтехранилища (по отраслям промышленности статистика потерь выглядит следующим образом: потери на промысловых объектах — 4,0 %; на перерабатывающих заводах — 3,5 %; при транспорте и хранении нефти и переработанных продуктов на базах и нефтепродуктопроводах — 2,0 %. Всего 9,5 %). Перевозку нефти и нефтепродуктов осуществляют с помощью железнодорожного, водного и трубопроводного транспорта. Современные магистральные трубопроводы — это самостоятельные транспортные предприятия, обладающие целым комплексом основных, переходных перекачивающих насосных станций высокой мощности с необходимыми производственными и дополнительными комплексами зданий.
В условиях транспортировки нефти на перерабатывающие заводы и полученных продуктов к потребителям предприятия несут потери от их испарения. В общей сумме наибольший объем потерь нефти на транспортирующих предприятиях и местах хранения нефти и газа занимают потери, связанные с испарением сырой нефти при ее хранении и операциях при опорожнении и наполнении емкостей.
Огромный ущерб экономике нашей страны несут затраты от смешивания и утечки при перевозке, из резервуаров, из-за операций по сливу нефтеналивных судов, железнодорожных и автомобильных цистерн, обводнения, зачистки, аварий, разливов, разбрызгивания и испарения, увеличивая затраты на общественный труд. Без стабильного соблюдения необходимых методов, направленных на снижение потерь нефти и нефтепродуктов, они могут возрастать вместе с увеличением добычи и потребления нефти и нефтепродуктов. При разработке эффективных мер борьбы с потерями от испарения нефтепродуктов, нужно провести точный расчёт потерь, особое внимание необходимо уделить главным влияющим факторам.
Согласно статистическим данным, при перевозке нефти и нефтепродуктов потери больше, чем при их хранении. Распределение потерь зависит от характеристик продукта, типа объекта (резервуарного парка, магистрального трубопровода) и характера перевалки нефти и нефтепродуктов. В связи с этим, основной проблемой является разработка и реализация средств, способствующих уменьшению потерь нефти и производных продуктов при их перевозке и хранении.
В процессе проведенного анализа работ, направленных на изучение факторов, осложняющих использование нефтепроводных магистралей было выявлено, что в подавляющем большинстве случаев удалить накопленные в процессе эксплуатации жидкости, уменьшить гидравлическое сопротивление НПП возможно с помощью применения специальных средств очистки.
Очистку эксплуатируемых полостей магистральных трубопроводов необходимо проводить регулярно. Потому как при строительстве подобного рода трубопровода возникает необходимость в очищении подготовленных участков от строительного мусора, а после проведения гидравлических испытаний, подтверждающих достаточную прочность трубопровода –полного очищения от опрессовочной воды.
При использовании НПП на рабочей поверхности труб образуются отложения смол, а также окалина и металлоотслоения, которые являются результатом непрерывной коррозии металла. Поэтому в перекачиваемых по трубопроводу нефтепродуктах остаются механические примеси, которые влияю на их качество. Именно поэтому, с момента ввода в эксплуатацию и до ее окончания существует необходимость в очистке их трубопровода. Эту операцию осуществляют с помощью таких мероприятий как: промывкой с использованием очистных поршней или поршней-разделителей, продувкой очистных поршней с пропуском, и если требуется, то и поршней-разделителей, продувкой без пропуска очистных поршней. Необходимость использования, а также качественные критерии каждого из этих способов определяются нормативными требованиями СНиП Ш-42–80. Для повышения качества очистки трубопроводов, монтируемых без применения внутренних центраторов, предусмотрена предварительная очистка полости способом протягивания. На нефтепроводных магистралях применяют способ механической очистки внутренней полости с использованием скребков, разделителей, поршней и других.
Для реализации данного способа разработано и применяется специальное оборудование: камеры пуска и приема очистных устройств, конструкции очистных устройств разного рода, методы и средства их обнаружения в трубопроводах, устройства для очистки выносимых из трубопровода загрязнений.
Контроль процесса очистки по интенсивности выхода и степени загрязненности вытесняемой среды осуществляется при помощи манометра на узле подключения. Перемещение поршней-разделителей типа ОПР-М, ОПР-М-Э, РМ-ПС проверяется прибором «Волна», устанавливаемого на металлическом корпусе этих поршней.
Для того чтобы поддерживать в чистоте рабочую поверхность необходимо постоянно очищать от посторонних загрязнений и продуктов коррозии металла труб. На пропускную способность магистрали оказывает влияние образование коррозии, кроме того, они могут увеличиться до утолщения стенок труб, что станет серьезной угрозой для целостности трубопровода.
При выборе любого механического устройства для очистки, нужно учитывать их влияние на пристенные отложения. Это подтверждено опытом очистки целого ряда отечественных и зарубежных трубопроводов. Ярким примером можно считать опыт очистки трубопровода «Шаим — Тюмень», который неоднократно очищался разного рода устройствами с разной эффективностью. Главный недостаток механических скребков в том, что их использование НПП неизбежно приводит изнашиванию металла в стенках труб, возникновение царапин и подрезов, что способно уменьшить и без того относительно не большой остаточный ресурс трубопроводов.
Механические средства очистки полностью не подходят для очистки НПП переменного сечения и сложного профиля, к которым относятся большинство действующих нефтепродуктопроводов.
Для очистки НПП подводного типа используются современные системы — эластичные гельные разделители на основе гидрофильных полимеров. Промышленное использование таких систем на магистральных нефтепроводах «Нижневартовск-Усть-Балык» и «Шаим-Тюмень» повлекло за собой увеличение их пропускной способности на 7–9 % и уменьшение рабочего давления.
Гелеобразные поршни способны равноценно выполнять большую часть функций механических поршней, с той лишь разницей что имеют при этом способность к некоторым химическим реакциям, что позволяет закачать их непосредственно в трубопровод.
Сейчас при обслуживании такого рода коммуникаций применяются 4 типа геля: гели-разделители партий нефтепродуктов, гелеобразные поршни для выноса мусора из полости трубопровода, углеводородные гели, осушающие гели.
Системы на основе геля обладают целым набором полезных свойств; псевдопластичностью, вязкоупругостью, когезионностью, способностью к самовосстановлению формы и уменьшению напряжений сдвига. Гели разделительного типа полностью предотвращают перетеки разделяемых жидкостей, в то время как применение механических скребков не менее 1 % проталкивающей жидкости проникает в проталкиваемую.
В результате исследования очистки магистральных трубопроводов от разных ВТО, было выявлено, что самыми перспективными способами очистки изношенных трубопроводных магистралей являются гельные полимерные системы, которые способствуют безопасному послойному удалению отложений и избавлению от водяных и газовых скоплений.
Основываясь на полученных результатах исследования можно сделать следующие выводы.
Существующий сегодня остаточный ресурс нефтепродуктопроводов не позволяет использовать при их очистке от внутритрубных отложений и скоплений воды и газов жесткие механические скребки, потому как их использование увеличивает износ внутренней поверхности НПП.
В связи с сокращением объемов перекачки нефтепродуктов невозможно увеличить скорость потоков перекачки нефтепродуктов до критического уровня, который обеспечивает вынос жидкостных и газовых скоплений из застойных зон рельефных участков НПП. В этой ситуации наиболее подходящими средствами очистки могут быть только органические и водорастворимые гели, дающие возможность проводить очистку НПП сложного профиля и переменного диаметра. Используемые системы очистки на основе геля имеют не большую износостойкость и большую длину, в результате чего возникает необходимость применения специального оборудования для их применения. Таким образом, разработка систем на гелевой основе является актуальной, они способствуют увеличению износостойкости, объединяют в себе преимущества как механических скребков, так и полимерных гелей, применение которых не требует использования и модернизации имеющихся узлов приема-запуска разделителей.
Литература:
- Алиев Р. А. «Трубопроводный транспорт нефти и газа» М. Недра- 2014 г. -234 с.
- Баснив Н. С. «Добыча и транспортировка газа и газового конденсата» — 2013 г. — 280 с.
- Медведева М. Л. Коррозия и защита оборудования при переработке нефти и газа / М. Л. Медведева. — М.: Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2015. — 312 c.
- Новоселов В. Ф. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Технологический расчет нефтепродуктопроводов. — Уфа.: УНИ, 2016 г. — 93 с.
- Сыромятников Е. С., Савицкий В. Б., Золотникова Л. Т. «Организация производства на предприятиях нефтяной и газовой промышленности» Уч. М. Недра, 2013 г.- 436 с.
