Файл: Выпускной квалификационной работы Выбор способа очистки оборудования для сбора и подготовки скважиной продукции нефтяного месторождения.pdf

Учитывая опыт использования системы, предложенной Р. Крайсеком и
Р. Крайдером, в 1994 году ученный Р. Тибодокс из США усовершенствовал робота для зачистки нефтяного резервуара (рисунок 3.6.2). Модернизация была совершена не только в корпусной части, но и изменился реагент воздействующий на нефть, с воды перешли на растворители и была добавлена функция одновременной откачки реагента и размытого нефтяного шлама из резервуара.
Рисунок 3.6.2 – Внешний вид робота Р. Тибодокса с одновременной откачки реагента и размыва шлама
В 1996 году Р. Крайдером из США был создан робот для удаления нефтяного твердого осадка из резервуара. Новшеством данного оборудования являлось дистанционное управления во время очистки резервуара, а также отличительной чертой являлось дополнительное дробильного устройства воздействующее на механические спрессованные частицы (рисунок 3.6.3).

Рисунок 3.6.3 – Внешний вид робота Р. Крайдера с дистанционным управлением и дробильным устройством
С целью увеличения безопасности и уменьшения взрывоопасных ситуаций при очистке стальных резервуаров в 1996 году учеными из США было предложено устанавливать на роботизированное оборудование видеокамеры и датчики для замера концентрации ????
2
S,
О
2
(рисунок 3.6.4).
Рисунок 3.6.4 – Внешний вид робота, оборудованного видеокамерой и датчиком.

В 1997 году было разработано роботизированное оборудования не требующее дополнительного участия человека для сбора конструкции внутри очистного резервуара (рисунок 3.6.5).
Рисунок 3.6.6 – Внешний вид робота с цельной рабочей конструкцией
К основным недостаткам использования роботов для очистки резервуаров от механических примесей можно отнести большую стоимость исходного оборудования, дороговизну в обслуживании, большие габариты и массу, трудность доставки оборудования в зону проведения очистки, сложность управления оборудование при большом слое скоплении осадка, невозможность использования в резервуарах с понтонами и плавающими крышами.
В связи с появлением новых типов резервуаров возникла необходимость в разработке систем для борьбы с отложениями с учетом конструктивных особенностей резервуаров. [13]
3.7
Метод очистки резервуара с помощью винтовой мешалки
Одним из широко применяемых методов устройствами для борьбы с образования АСПО с механическими отложениями, гидромеханическим

способом являются электромеханические винтовые мешалки (рисунок 3.7.1) различной конструкции и различного типа винта мешалок (рисунок 3.7.2).
Гидромеханический способ считаются наиболее эффективными в тех случаях, когда необходимо создать значительную циркуляцию жидкости в аппарате при минимальном расходе механической энергии. Пропеллерный тип выполняют эту задачу лучше, чем мешалки другого типа, например турбинные. Пропеллерные мешалки создают осевую циркуляцию жидкости за счет насосного эффекта, поэтому они легко поднимают твердые механически частицы со дна резервуара, но данный процесс осложняет значительное содержание АСПО в донных отложений резервуаров. [16]
Рисунок 3.7.1 – Электромеханическая винтовая мешалка со стандартной мешалкой а - стандартные винт; б - альтернативное винт; в - пропеллер с отверстиями в лопастях; г - пропеллер с зубчатыми краями;
Рисунок 3.7.2 – Типы винтовых мешалок

Наиболее эффективным средством для перемешивания нефти или нефтепродуктов оказался гребной корабельный винт.
Подбор силового агрегата и выбор типа винтового конца мешалки для создания электромеханического процесса следует подбирать из-за объема рабочей зоны, вязкости нефтяного продукта и количества донных отложений, только подобрав правильную конструкцию можно эффективно удалять донные отложения.
К
2010 году использовалось значительное количество электромеханических мешалок различных конструкций. Среди них выделяют: «Jensen 620VA 25/29» (США), «Plenty 28P-8TM25» (США),
«Prematechnic 177520» (Германия), «Тайфун» (Россия), «Диоген» (Россия) и т.д.
Во время применения электромеханических мешалок на предприятиях топливно-энергетического комплекса России выявился следующие ряд недостатков в рабочем процессе механизмов:
 происходит расцентровка вала, в следствии чего происходит касания пропеллера донных отложений, из-за чего возникает вибрация стенки очищаемых резервуара, которая может привести к его разрушению конструкции;
 эффективность размыва осадка мала из-за большого коэффициента турбулентности создаваемой струи, в следствие происходит уменьшение дальности струи, и снижение работоспособности данного метода.
Данный метод по воздействия на механические отложения со значительной части АСПО является наиболее подходящим к резервуарам маленького объема, из-за возникновения турбулентной струи во время работы, в следствии чего у данного метода уменьшается коэффициент полезного действия в резервуарах большой емкости.

3.8
Тепловой метод очистки нефтяных резервуаров
Сущность теплового способа зачистки нефтяных резервуаров заключается в расплавлении АСПО подогретой нефтью. Это достигается путем циркуляции небольшого объема нефти или растворителя по схеме резервуар - теплообменник - резервуар. Иногда в качестве теплоносителя используют «острый» пар, при разогреве которым происходит обводнение нефтяных отложений (обводненность достигает 90% всей массы отложений).
При наличии источников тепловой энергии этот метод используется также достаточно широко, несмотря на некоторые недостатки:
 при увеличении температуры нефти происходит усиление испарения легких фракций;
 после охлаждения нагретой нефти в трубопроводе может произойти обильное отложение парафина на внутренней стенке трубопровода.
Процесс удаления осадка этим способом очень длителен и не может быть использован без нарушения режима эксплуатации резервуара и без нарушения целостности РВС.
3.9
Химический метод очистки резервуаров
В практике так же получил применение метод удаления осадков используется химический способ очистки нефтяных емкостей, основанный на использовании химических реагентов, вводимых в нефть в малых количествах. Этот способ нашел широкое применение за рубежом. Что касается этого способа борьбы с образованием АСПО в системе транспорта и хранения нефти, в частности, в нефтяных резервуарах, ему не уделялось должного внимания.
Химический метод совмещенный с другими методами, в совокупности дает полноценную очистки резервуаров от нефтяных продуктов и механических примесей.

Один из способов совмещенной зачистки нефтяных резервуаров является химико-гидравлический способ, осуществляемый с помощью химических реагентов и гидравлических устройств, в котором создается подача химических реагентов под высоким давления, что улучшает процесс разрушения нефтяного шлама.
Химико-тепловой способ очистки резервуаров заключается в использование химических реагентов и объемный подогрев парафинистых и асфальтовых отложений толщиной до 1 метра.
Технология зачистки резервуаров от различных нефтяных осадков химическим способом в России недостаточно отработана из-за дороговизны химических реагентов, поэтому в нефтяной промышленности не нашла широкого применения. [24]
3.10 Акустический метод очистки резервуаров
Среди новых направлений в борьбе с отложениями в нефтяных емкостях можно выделить акустический. Для очистки резервуаров акустическим способом предлагается применять технологию виброструйной магнитной активации жидких сред, т.е. воздействовать на придонный осадок мощными акустическими облучениями, создаваемыми специальной аппаратурой ВЭМА-0,3 (рисунок 3.10.1). После завершения этого процесса можно осуществить откачку резервуара от механических примесей с АСПО.
Новизна предлагаемого метода заключается в замене прямого механического воздействия на извлекаемый осадок воздействием акустического поля.

Рисунок 3.10.1 – а) вибратор электромагнитный активационный
ВЭМА-0,3в взрывозащитном исполнение; б) блок питания
Вибрационная установка ВЭМА-0,3 предназначена для применения в нефте и газодобывающей, химической и нефтехимической отраслях.
Вибратор ВЭМА-0,3 обеспечивает высокоэффективную обработку за счет диспергирование и снижение вязкости различных многокомпонентных вязких жидких составов и растворов нефть, нефтешлам, эмульсии, суспензии и т.д.
ВЭМА-0,3 является регулируемым электромеханическим прибором вибрационного типа погружного исполнения.
ВЭМА-0,3 легко переустанавливается и состоит из блоков виброобработки и питания.
ВЭМА-0,3 предназначен для применения в следующих технологиях:
 механизированная очистка резервуаров и емкостей от донных осадков;
 подготовка товарной нефти
(дегазация, обезвоживание, обессоливание);
 подготовка нефти к транспорту (снижение вязкости и АСПО);
 утилизация нефтешламов (осреднение, снижение вязкости, отделение мехпримесей);

 приготовление высококачественных полимерных составов и водонефтяных эмульсий;
 повышение эффективности применения жидкого топлива (нефть, мазут, дизельное). [18]
3.11 Биотехнологический метод очистки резервуаров
Биотехнологический метод является развивающим и перспективным способом очистки от асфальто-смолистых парафиновых отложений и предотвращения их образования основан на экологической особенности специфических углеводородокисляющих микроорганизмов адсорбироваться на гидрофобной поверхности углеводородов, в том числе и на АСПО, которые являются для этих микроорганизмов питательным субстратом.
В 2008 году была представлена система зачистки нефтяных емкостей с применением микроорганизмов, которые трансформируют АСПО. Опыт использования показал, что количество микроорганизмов, необходимое для очистки емкости, должно составлять около 5% от общего объема емкости.
В процессе использования микробиологического метода, в результате биосинтеза, они образуют такие метаболиты, как газы, кислоты, поверхностно-активные вещества (биоПАВы), что способствует повышению разуплотнения механических примесей, связанных с асфальто-смолисто парафиновыми отложениями.
В основе биологического метода лежит понятие биоремедитации.
Биоремедитация - это технология очистки нефтезагрязненной почвы и воды, в основе которой лежит использование специальных, углеводородокисляющих микроорганизмов или биохимических препаратов.
Способность усваивать углеводороды нефти присуща микроорганизмам, представленным различными систематическими группами. К ним относятся различные виды микромицетов, дрожжей и бактерий. Наиболее активные деструкторы нефти встречаются среди

бактерий. Они характеризуются способностью к усвоению широкого спектра углеводородов, включая и ароматические, обладают высокой скоростью роста и, следовательно, представляют большой практический интерес.
Углеводородокисляющая группа микроорганизмов природного происхождения таксономически очень разнообразна. Наиболее активные бактериальные штаммы относятся к родам: Pseudomonas, Arthrobacter,
Rhodococcus, Acinetobacter.
Постоянными и доминирующими компонентами естественных биоценозов нефтяных загрязнений являются родококки, их основная экологическая функция – аккумуляция газообразных н-алканов, жидких углеводородов нефти и трансформация их в биомассу. Бактерии этого рода отличаются высокой жизнестойкостью при действии неблагоприятных факторов – низкой температуры, солнечного ультрафиолета, длительного отсутствия питательных веществ.
Бактерии способны окислять нефтяные n – алканы длиной цепи С9 –
С30 и ароматические углеводороды. Удачно подобранная ассоциация микроорганизмов дает максимальное воздействие на нефтяные отложения в резервуарах.
Существуют два основных подхода к очистке загрязненных территорий с помощью биоремедитации:
 стимуляция локального почвенного биоценоза;
 использование специально отобранных микроорганизмов.
Наиболее эффективно разложение нефти и нефтепродуктов (ННП) происходит в первый день их взаимодействия с микроорганизмами. При температуре 15-25 °С и достаточной насыщенности кислородом микроорганизмы проявляют наибольшую активность, но при низких температурах бактериальное окисление происходит медленно.
Выбор активного микроорганизма-деструктора углеводородных загрязнений должен производиться с учетом ряда требований. При поиске микроорганизма-деструктора необходимо учитывать, что вносимая

микробная биомасса не должна быть чужеродной для пластовой микрофлоры. [15]
Еще одним важным требованием к микроорганизмам является их не патогенность. В связи с тем, что технология микробиологической очистки резервуаров предусматривает аэробные условия, необходимо вести выбор микроорганизма-деструктора среди аэробных, анаэробных и факультативно- анаэробных микроорганизмов. Микробные клетки могут подвергаться воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, следовательно, микроорганизм-деструктор должен обладать высокой жизнестойкостью.
В настоящее время предложено большое количество различных коммерческих микробиологических препаратов как отечественного, так и импортного производства. Данное разнообразие микробиологического воздействия получило свое развитие из-за большого количества разнообразных свойств нефтяных продуктов и окружающей среды.