Файл: Выпускной квалификационной работы Выбор способа очистки оборудования для сбора и подготовки скважиной продукции нефтяного месторождения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4
Виды используемых резервуаров
Резервуар вертикальный стальной (РВС) - вертикальная ёмкость, наземное объёмное строительное сооружение, предназначенное для приёма, хранения, подготовки, учёта и выдачи жидких продуктов.
Вертикальные стальные резервуары изготавливают внутренним объёмом 100 — 50 000 м
3
, при необходимости их объединяют в группу резервуаров, сосредоточенных в одном месте, её называют «резервуарным парком».
Применение
РВС предназначены для следующих условий эксплуатации:
приём, хранение, выдача и учёт (количественный и качественный) нефтесодержащих стоков, нефти и нефтепродуктов;
хранение и отстой пластовой воды и механических примесей;
хранение пожарной или питьевой воды;
хранение жидких пищевых (при условии обеспечения санитарно- гигиенических норм), агрессивных химических продуктов, минеральных удобрений;
смешение нефти и нефтепродуктов.
Также используются РВС изотермические для хранения сжиженных газов; баки-аккумуляторы — для горячей воды.
Популярность вертикальных стальных резервуаров в качестве способа хранения нефтепродуктов, воды и прочих жидкостей обусловлена их дешевизной, быстротой изготовления, простотой эксплуатации и выбора типа резервуара под физико-химические свойства нефти и окружающей среды.
4.1
Типы стальных вертикальных резервуаров
Выбор типа резервуара производится в зависимости от хранимого продукта, особенностей технологического процесса предприятия и характеристик площадки, где он будет установлен.
Различают 4 основных типа резервуаров вертикальных стальных:
РВС – резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона;
РВСП – резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей и понтоном;
РВСПк – резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей;
Резервуары с защитной стенкой («стакан в стакане»).
РВС - резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона.
Рисунок 4.1.1 – Резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей без понтона в разрезе
Используются для хранения продуктов с относительно низкой летучестью (с давление насыщенных паров не более 26,6 кПа), и температурой воспламенения более 610℃. Наиболее часто в таких резервуарах складируют мазут, дизельное топливо, бытовой керосин, битум, гудрон, масла и воду (пожарный резервуар и резервуары запаса воды). Также резервуары вертикальные стальные со стационарной крышей без понтона могут применяться для хранения более летучих (с ДНП до 93,3 кПа) и легко воспламеняемых продуктов. В таких случаях резервуар оборудуется газовой обвязкой или установкой улавливания легких фракций.
К основным несущим конструкциям резервуара относятся: стенка, включая врезки патрубков и люков, окрайка днища, бескаркасная крыша, каркас и опорное кольцо каркасной крыши, анкерное крепление стенки, кольца жесткости.
РВСП - резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей и понтоном.
Рисунок 4.1.2 – Резервуар вертикальный стальной со стационарной крышей и понтоном в разрезе
Используются для хранения продуктов с давлением насыщенных паров в пределах 26,6 - 93,3 кПа и температурой воспламенения менее 610С.
Наиболее часто в них складируются нефти, бензины, керосины, реактивное топливо. Понтон представляет собой жесткое газонепроницаемое плавающее покрытие в форме диска, помещаемое на зеркало продукта внутри резервуара так, чтобы было закрыто не менее 90% его площади. Кольцевой зазор между понтоном и стенкой резервуара герметизируется специальным уплотняющим затвором. Понтон служит для снижения скорости насыщения газовоздушного пространства резервуара парами хранимого продукта.
Конструктивные элементы опорных узлов и опорных колец крыши и стенки должны обеспечивать совместное восприятие вертикальных и горизонтальных усилий, а также температурных деформаций, передаваемых с крыши на стенку резервуара.
РВСПк– резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей.
Рисунок 4.1.3 – Резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей в разрезе
Данная конструкция резервуара предполагает использование кровли, располагаемой на поверхности хранимого продукта с полным контактом.
Плавучесть кровли достигается за счет применения герметичных отсеков или
коробов. В опорожненном резервуаре крыша располагается на специальных опорах, смонтированных на днище. Исключение вращения плавающей крыши достигается использованием направляющих труб. Недостаток плавающей крыши - возможность загрязнения хранимого продукта вследствие осадков. Также бывают случаи примерзание уплотняющего затвора крыши к стенке резервуара. Преимущества такой конструкции кровли в снижении потерь продукта от испарения.
Резервуары с открытыми плавающими крышами, сооружаемые по типовым проектам емкостью 200, 400, 700,1000, 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 и 20 000 м
3
, могут применяться в южных благоприятных климатических условиях. В северных районах с большим количеством атмосферных осадков, главным образом снега, сооружение плавающих крыш без защиты практически невозможно.
Резервуары с защитной стенкой («стакан в стакане»).
Рисунок 4.1.4 – Резервуары с защитной стенкой в разрезе
Резервуары такой конструкции используются на производственных площадках, где нет возможности устройства обваловки резервуарного парка.
Резервуары с открытыми плавающими крышами, сооружаемые по типовым проектам емкостью 200, 400, 700,1000, 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 и 20 000 м
3
, могут применяться в южных благоприятных климатических условиях. В северных районах с большим количеством атмосферных осадков, главным образом снега, сооружение плавающих крыш без защиты практически невозможно.
Резервуары с защитной стенкой («стакан в стакане»).
Рисунок 4.1.4 – Резервуары с защитной стенкой в разрезе
Резервуары такой конструкции используются на производственных площадках, где нет возможности устройства обваловки резервуарного парка.
Также резервуары с защитной стенкой строятся вблизи водоемов и жилых поселений для обеспечения безопасности окружающей среды и населения.
Защитная стенка монтируется с целью исключить разлив продукта при разгерметизации рабочего резервуара.
1 2 3 4 5
4.2
Выбор методов очистки от разновидности конструкции
строения
К резервуарам с вертикальным стальным строением со стационарной крышей без понтона предназначенных для нефтяных продуктов малой и средней вязкости подходят большинство методов очистки, в связи со строением внутренней части, в котором отсутствует дополнительные конструкций на дне объеме резервуар, позволяющие производить очистку механическими методами.
В резервуарах с вертикальным стальным строением со стационарной крышей без понтона предназначенных для хранения высоковязких нефтяных продуктах предусмотрена в строение наличие подогревателя, смонтированного внутри резервуара и наличие термоизоляции, что не позволяет воспользоваться механическими методами очистки с помощью мини бульдозеров и мине тракторов, также затруднительная работа роботизированных установок и винтовых мешалок, что может привести к разрушению подогревательной системе резервуара.
В процессе очистки резервуаров с вертикальной стальной и плавающей крышей выявлены затруднения работа с механическими методами очистки в связи с внутренним строение, так же неподходящими способами в очистки являются методы с повышенным давлением и температурой, в связи с неполноценным уплотнением кольцевого уплотнителя крыши резервуара, что может привести к выходу содержащих реагентов через уплотнитель и его растекание по поверхности крыши, заклинивание и последующее обрушение плавающей крыши.
Неподходящими способами для очистки резервуарах вертикальных стальных со стационарной крышей и понтоном, являются механические методы для удаления отложений, из-за плавающего понтона с цилиндрическими поплавками и креплениями на дне резервуара невозможно полноценно проводить очистку с помощью механизированного оборудования.
Подбор метода для очистки резервуаров с защитной стенкой производится от разновидности конструкции дна резервуара.
Основным критерии подбора методов для очистки резервуаров являются физико-химических свойств нефтепродуктов, свойств окружающей среды, конструкции резервуара, а также от имеющегося оборудования для проведения тех или иных методов очистки.
Универсальными метода очистки резервуаров от АСПО и механических примесей являются химический, гидравлический и биологический метод, так как при проведении очистки данные методы не зависят от конструкции резервуаров хранения. Использование данных методов обусловлено рентабельностью проведения процесса очистных работ и физико-химическими свойствами нефтешламового накопления в резервуарах.
5
Специальная часть
Биотехнологический метод очистки - это технология, основанная на биологических процессах, в которых используют углеводородокисляющие микробные объекты. Данный метод сводится к использованию микроорганизмов для воздействия на механические примеси и нефтяные отложения в полости резервуаров для хранения. В микробиологическом методе воздействие на отложения в РВС схоже с химическим методом очистки.
Главной задачей исследовательской работы является выявления того, что в процессе жизнедеятельности бактерий происходит воздействие на два осложняющих фактора.
Воздействием на первый осложняющий фактор заключатся в уменьшение асфальто-смолистых и парафиновых отложений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, которые разлагаю АСПО на
- поверхностно-активные вещества, жирные кислоты, спирты, альдегиды, полимеры (полисахариды), двуокись углерода и др. В процессе деструкции идет уменьшение содержания парафиновых силикагелевых смол на 20-40%, доли метана на 20-30% при соответствующем росте доли углекислого газа, этана и пропана.
Борьба со вторым осложняющим фактором заключается в воздействии полученных в процессе жизнедеятельности бактерий метаболитов на глиносодержание частицы в механических примесях, представленных кремнием, кальцием, алюминием и магнием.
5.1 Общая характеристика эксперимента
Тема эксперимента заключается, в наблюдение за воздействием аэробных бактерий на нефтяные отложения в отстойных резервуарах представленные механическими примесями с АСПО.
Место проведение исследовательской работы была лаборатория кафедры РЭНГМ учебного помещения Института Нефти и Газа СФУ в городе Красноярск.
Объектом экспериментирования были асфальто-смолистые и парафиновые отложения с механическими примесями с вертикальных стальных резервуаров и углеводородокисляющие бактерии развивающийся в присутствии кислорода.
Вид данного эксперимента относится к лабораторному. Данный эксперимент нацелен на проверку теоретической гипотезы воздействия микробиологического метода очистки резервуара и осуществляется в условиях максимального контроля над уровнем воздействия независимых переменных.
5.2 Научный аппарат эксперимента
Теоретическая основа данного эксперимента заключается в структурном изменение донных остатков с РВС в следствии воздействия углеводородокисляющих бактерий.
Целью экспериментирования является наблюдение за воздействием аэробных бактерий на нефтяные отложения в отстойных резервуарах и изменение физико-химических характеристик нефтяных продуктов и механических примесей.
Гипотезой данного экспериментирования является изменение количественной составляющей и физико-химических характеристик асфальто-смолистых и парафиновых отложений в осадочном нефтяном слое резервуара, в следствии жизнедеятельности углеводородокисляющих бактерий, что позволит подтвердить биологический метод процесс очистки
РВС.
5.3
Проведение лабораторного исследования
Используемое оборудование при проведении работ: нефтяной шлам и нефть с вертикальных стальных резервуаров Красноярского края, химические реагенты для среды Чапека, аэробные бактерии, компрессор, 2 стеклянных сосуда, металлический контейнер.
В ходе экспериментов с помощью аналитических весов выполняется взвешивание нужного количества химических реагентов для создания среды
Чапека (таблица 5.3.1) в объёме 0,5 л. необходимой в создания благоприятных условий для процесса жизнедеятельности и увеличения численности бактерий. Затем в стеклянном сосуде смешиваются химические вещества с дистиллированной водой, данная среда разделяется на 2 сосуда по
250 мл, в которые добавляются нефтяные отложения с РВС, аэробные микроорганизмы.
Для создания благоприятных условий воздействия бактерий на отложения создана дополнительная аэрация воздуха с помощью компрессор.
Для исключения разлива жидкости в процессе аэрации и попадания прямых солнечных лучей сосуды помещаются в контейнер.
Таблица 5.3.1 – Компоненты и их концентрация для создания среды Чапека
Компонент
Концентрация вещества на 1 литр,
(г/л)
FeSO4*7H2O
0,01
MgSO4*7H2O
0,5
KCl
0,5
K2HPO4 1
NaNO3 2
Нефть
20
Дистиллированная вода
1
Основное увеличение биомассы бактерий происходило в течение первых пяти дней. В то же время деструктивные свойства образовавшихся микроорганизмов не всегда бывают высокими к нефти.
Колонии бактерий, появившиеся на десятый день эксперимента, обладают средними показателями нефтедеструкции, воздействии данных микроорганизмов происходит на утилизированние легкие и средние фракции нефти.
Группы бактерий, образовавшихся на пятнадцатый день воздействия на нефтепродукты, обладают медленным темпом роста биомассы, происходит изменение своих отселектированных свойств, проявляющих уже на тяжелые нефтяные фракции, трудно поддающихся биологическому разложению.
Данный лабораторный эксперимент был поставлен на 2 и 4 недели, для наблюдения воздействия углеводородокисляющих бактерий и изменения физико-химических свойств нефтяных отложений.
По истечению времени воздействия была отделена нефть от механических остатков с помощью фильтровальной бумаги, синей ленты, предназначенной для отделения от раствора мелкокристаллических осадков.
Далее очищенная нефть была проверена на изменение вязкости на вискозиметре и изменения температуры кристаллизации на ЛАЗ-93М2, аппарате для определения низкотемпературных характеристик (таблица
5.3.2)
Таблицы 5.3.2 – Изменение вязкости и температуры застывания
Нефть
Вязкость, мм
2
/сек
Температура застывания, °С
РВС 2 недели
6,690281
+6
РВС 4 недели
8,438877
+1
Исходная нефть
2,508855
+4