ТРУБОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОВАРНОЙ НЕФТИ К ТРАНСПОРТУ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к транспортированию товарной нефти по напорному трубопроводу и касается области тепловых воздействий на нефть с целью улучшения (облегчения) ее транспортировки и предупреждения образования на стенках трубопровода асфальто-смоло-парафиновых отложений.
Предпосылки для создания полезной модели:
При определенных термодинамических условиях транспортировки потока нефти (при резком понижении температуры окружающей среды, в зимнее время) могут образовываться и выпадать кристаллы парафина и солей, в результате чего могут возникать асфальто-смоло-парафиновые отложения (АСПО), создавая твердый осадок, как правило, трудно поддающийся разрушению, что способствует интенсивной коррозии и закупорке трубопроводов, а оседающие и уменьшающие живое сечение трубопроводов АСПО, приводят к уменьшению их пропускной способности.
В нефтегазодобывающем управлении (НГДУ) «Заинскнефть» ОАО "Татнефть" на товарном парке в зимний период для предупреждения выпадения АСПО и снижения пропускной способности напорного трубопровода был опробован метод подогрева товарной нефти при помощи агрегата депарафинизации (АДП). Метод оказался мало эффективен в силу большого расхода горючего и временного улучшения показателей, в связи с чем продолжились поиски более эффективного способа транспортировки товарной нефти.
Известен способ перекачки жидкости, преимущественно нефти, по трубопроводу, включающий ее нагрев до расчетной температуры и перекачку под действием перепада давления, а подогрев нефти изменяют так, чтобы измеренное значение температуры на выходе из нефтепровода было равно расчетному. (1. Авт.Св. СССР №1105723, F 17 D 1/18, «Способ перекачки жидкости», Л.Н.Щукин и В.В.Тихонов.) Основными недостатками известного способа являются:
- необходимость подвода значительного количества какой-либо энергии извне или наличие источников снабжения топливом и окислителем для осуществления процесса горения (нагрева);
- значительные материальные затраты по его осуществлению;
- сложность технологии, контроля и регулирования процесса.
К недостаткам этого способа также нужно отнести необходимость использования в конструкции нагревателя жаропрочных или жаростойких материалов.
Существует схема промысловой подготовки нефти состоящая из сепараторов, резервуаров- отстойников, товарных резервуаров, нефтенагревателя и дозировочного насоса для подачи деэмульгатора.(2. Патент РФ №2142093, F 17 D 3/14, «Схема промысловой подготовки нефти», Марзиев М.С.)
Недостатки существующей схемы: значительная материалоемкость, расход большого количества деэмульгатора, сложность технологии, контроля и регулирования процесса.
Наиболее близкой к полезной модели по содержанию и достигаемому эффекту является выбранный в качестве прототипа трубопроводный транспорт вязких и высокозастывающих нефтей с подогревом. (3. Г.С.Лутошкин, «Сбор и подготовка нефти, газа и воды», М., 1979, стр.287, рис.100.)
При этом способе нефть нагревается на головном пункте трубопровода и насосами подается в магистраль. Нефть с промысла по промысловому трубопроводу подается в резервуарный парк. Резервуары оборудуют подогревательными устройствами, с помощью которых поддерживается температура нефти, позволяющая выкачивать ее насосами подпорной насосной, которые прокачивают нефть через подогреватели тепловой станции, где нефть нагревают до требуемой технологическим режимом температуры. «Горячая» нефть поступает в головную насосную станцию, откуда основными насосами подается в магистраль. Для поддержания заданных технологических параметров при транспортировании нефти на большие расстояния служат промежуточные тепловые и насосные станции. Основные недостатки прототипа:
- использование данной технологической схемы сопряжено с трудностями в связи с громоздкостью аппаратурного оформления и значительной металлоемкостью;
- необходимость подвода значительного количества какой-либо энергии извне или наличие источников снабжения топливом для осуществления процесса нагрева;
- к недостаткам схемы можно отнести и то, что она не исключает возможность возникновения АСПО, что влечет за собой снижение пропускной способности трубопровода, схема недостатачно эффективна в связи с высокими затратами энергоресурсов.
Целью полезной модели является разработка трубопроводной системы подготовки товарной нефти к транспорту для улучшения (облегчения) ее транспортировки, упрощение способа нагрева, сокращение затрат на его осуществление и предупреждение образования на стенках трубопровода асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), а также экономия тепловых и энергетических ресурсов.
Поставленная цель достигается предлагаемой трубопроводной системой подготовки товарной нефти к транспорту, содержащей резервуары товарного парка, основной напорный и вспомогательные трубопроводы, паропровод с исполнительными механизмами запорнопереключающей арматуры (задвижки), устройства измерения параметров, подключенные к трубопроводам для контроля расхода и температуры, узел учета товарной нефти, новым является то, что основной напорный трубопровод включает в себя теплообменник типа «труба в трубе», позволяющий осуществлять нагрев товарной нефти для предупреждения АСПО посредством теплообменника и сообщенный с основным напорным трубопроводом, причем теплообменник установлен в товарном парке после узла учета товарной нефти, а в качестве греющего агента применяется попутный насыщенный пар, используемый для собственных технологических нужд.
Предлагаемая полезная модель поясняется схемой на фиг.1.
Трубопроводная система подготовки товарной нефти к транспорту содержит резервуар товарного парка 1, насосную станцию 2, узел учета товарной нефти 3, основной напорный трубопровод 13 с запорнопереключающей арматурой (задвижками) 7, 8, 9, теплообменник типа «труба в трубе» 4, паропровод 15 с запорнопереключающей арматурой (задвижками) 10, 11, 12, котельную 5, цех подземного ремонта скважин 6 и вспомогательный трубопровод 14.
Работа трубопроводной системы подготовки товарной нефти к транспорту осуществляется следующим образом: Товарная нефть самотеком поступает из резервуара 1 товарного парка по вспомогательному трубопроводу 14 до насосной станции 2 и далее на узел учета товарной нефти 3. При включении насосов насосной станции 2 открывается задвижка 7 и начинается нагнетание товарной нефти в основной напорный трубопровод 13. При возникновении необходимости в подогреве для подключения теплообменника 4 открываются задвижки 8, 9 и закрывается задвижка 7, товарная нефть проходит через теплообменник 4, нагреваясь до температуры выше температуры начала кристаллизации парафина от попутного насыщенного пара, поступающего по паропроводу 15 от котельной 5, для подключения которого открываются задвижки 10, 11 и закрывается задвижка 12.
Примером практической реализации трубопроводной системы подготовки товарной нефти к транспорту могут служить промысловые испытания, проходившие на напорном нефтепроводе Акташский товарный парк - нефтеперекачивающая станция «Калейкино» НГДУ «Заинскнефть» в зимний период времени. Пропускная способность нефтепровода стала резко уменьшаться. После проведенных исследований выяснилось, что пропускная способность уменьшается из-за отложения на стенках трубопровода АСПО. Ранее из всех опробованных методов борьбы с АСПО применялась закачка в нефтепровод
3
горячей нефти, но данная закачка производилась при помощи АДП и требовала значительного времени, причем являлась мало эффективной, так как давала временное увеличение расхода на 1,5-4 м/час. Предложенная трубопроводная система, содержит теплообменник типа «труба в трубе», а нагрев товарной нефти осуществляется до температуры 60°С периодически по мере необходимости. В качестве греющего агента используется насыщенный пар Р=2-4 атм., Т=120°С, используемый для собственных технологических нужд. Установка теплообменника позволила оказаться от прогрева нефтепровода при помощи АДП, позволила предупредить образование АСПО и производить откачку товарной нефти в АРНУ без срыва.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет достичь желаемого технического результата.
Товарная нефть на входе в основной напорный трубопровод подогревается до такой температуры, при которой имеет место минимум энергозатрат на подогрев товарной нефти и перекачку ее заданной производительностью, что позволяет применять в качестве греющего агента попутный насыщенный пар, используемый для собственных технологических нужд и тем самым выполняются условия безаварийной работы трубопровода.
Преимущества:
- предлагаемая трубопроводная система подготовки товарной нефти к транспорту проста в исполнении и обслуживании,
- надежна и эффективна в работе,
- есть возможность регулирования работы трубопроводной системы в широком диапазоне производительностей и исключение отложения АСПО на стенках трубопровода.
Использование предлагаемой системы позволит вести перекачку нагретой товарной нефти по напорному трубопроводу при самых экономичных из всех безаварийных режимов, увеличить пропускную способность напорного трубопровода.