Исследование химической стойкости пластмассовых трубопроводов при контакте с газовым конденсатом

трубопроводное транспортирование

УДК 622.691.4.053:678

Исследование химической стойкости пластмассовых трубопроводов при контакте с газовым конденсатом

в настоящее время в России в условиях увеличения доли сернистых и тяжелых нефтей возрос интерес к газовому конденсату. Газовые конденсаты — жидкие смеси высоко-кипящих углеводородов различного строения, выделяемые из природных газов при их добыче на газоконденсатных месторождениях. По своему составу они сходны с нефтью, однако не имеют в составе смол и асфальтенов, поэтому могут в значительной степени компенсировать дефицит нефти при получении некоторых продуктов. Также газовый конденсат представляет собой ценное сырье для нефтегазоперерабаты-вающей и нефтегазохимической промышленности: используется как самостоятельный вид сырья для производства сжиженных углеводородных газов, газомоторного топлива, бытового газа, как компонент нефтяных смесей, улучшающий качество перерабатываемой нефти.

Значительные объёмы запасов газового конденсата в России, относительно низкая себестоимость и простота производства продуктов из газового конденсата позволяют говорить о стратегической значимости и перспективе роста использования данного углеводородного сырья. Однако наличие в составе газового конденсата значительного количества нормальных парафинов, имеющих высокие температуры застывания, может привести к осложнениям при его транспортировке по трубопроводам из районов добычи (крупных месторождений) до мест переработки [1].

Решением данной проблемы может явиться использование неметаллических труб. При строительстве трубопроводов различного назначения особое место занимают трубы из полимерных материалов, для которых характерны: долговечность; сокращение времени строительства за счёт уменьшения продолжительности монтажных работ; более высокая эластичность материала по сравнению со сталью; снижение потребления электроэнергии насосно-силовым оборудованием в связи с относительно низким гидравлическим сопротивлением полимерных трубопроводов, а также низкой адгезией парафиновых отложений [2]. Наряду с достоинствами, пластмассовые трубопроводы имеют и отрицательные качества, основным из которых является изменение физико-механических свойств материалов труб в агрессивных средах, к которым относится продукция нефтегазовых скважин, в том числе газовый конденсат [3].

На основе опыта эксплуатации газопроводов из полиэтиленовых труб была обнаружена и подтверждена высокая стойкость данного материала к природному газу, но меньшая устойчивость к сжиженной и газообразной пропан-бутановой смеси. Экспериментально установлено, что от воздействия паровой фазы этих газов материал труб набухает, а при длительном нахождении в жидкой фазе, теряет часть массы. Особенно это проявляется у труб из полиэтилена низкой

р.о. голубев, магистрант,

э.и. халилова, преподаватель,

р.а. ибрагимова, ассистент,

м.м. фаттахов, д.т.н., заведующий кафедрой,

кафедра «Автомобильные дороги и технология строительного производства»

ю.а. фролов, д.т.н., профессор

кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»

уфимский государственный нефтяной технический университет

E-mail: khalilova.ru@ mail.ru

В статье представлено экспериментальное исследование и дана качественная оценка химической стойкости пластмассовых трубопроводов при контакте с газовым конденсатом.

ключевые слова: газовый конденсат, химическая стойкость, полимерные трубы, полиэтилен, полипропилен, диффузия.

In article the experimental research is presented and quality standard of chemical stability of plastic pipelines is given at contact to a gas condensate.

Keywords: gas condensate, chemical stability, polymeric pipes, polythene, polypropylene, diffusion.

транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья № 2 2013

ТРУБОПРОВОДНОЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ

плотности, который от воздействия этих сред набухает более значительно или теряет свою массу [4].

В работе [4] приведены данные химической стойкости труб из термопластов: полиэтилена низкой плотности (ПНП), полиэтилена высокой плотности (ПВП), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), испытанных в 826 агрессивных органических и неорганических средах. Однако данные о химической стойкости труб, подверженных воздействию газового конденсата, отсутствуют.

Авторами была проведена качественная оценка химической стойкости пластмассовых труб при контакте с газовым конденсатом.

В качестве объекта исследований были выбраны трубы из полиэтилена низкого давления ПНД ПЭ 80 (газовая 110х10), ПЭ 63 (питьевая 63х3.6), ПЭ 63 (газовая 63х5.8), полиэтилена высокого давления ПВД 75х4 (техническая), а также труба из полипропилена ПП 63х3.6 (техническая).

При постановке эксперимента исследовался процесс диффузии конденсата в полимерный материал труб при 20оС. Диффузия конденсата в материал трубы оценивалась по изменению геометрических параметров и массы образцов. Измерения проводились в течение 6, 10, 30 и 35 дней испытаний. В результате экспериментов были получены кривые сорбции конденсата в полиэтилен (рисунок).

Анализируя вид полученных зависимостей, следует отметить, что рассматриваемый процесс диффузии носит выраженный экспоненциальный характер. Начальный этап характеризуется большой скоростью диффузии газового конденсата в рассмотренные трубные материалы (кроме образца из ПНД ПЭ 63 (газовая 63х5.8)), оцениваемой по степени набухания.

На основе анализа результатов эксперимента можно сделать следующие выводы:

• воздействие газового конденсата на полиэтилен и полипропилен обусловлено его диффундированием в полимер;

• процесс диффузии конденсата в полимер ин-

АЧ % 30

25

20

35 т, сут

Кривые сорбции газового конденсата при 20оС в полиэтилен:

1 - ПНД ПЭ 63

тенсивнее идет в первые 10 дней и продолжается до равновесного состояния насыщения трубного материала;

• экспериментально установлено, что полиэтилен и полипропилен набухают в газовом конденсате ограниченно, при этом предельные концентрации для рассмотренных материалов составляют для ПНД ПЭ 63 (питьевая 63х3.6) — 9,93%; ПНД ПЭ 80 (газовая 110х10) — 8,21%; ПП (63х3.6 техническая) — 23,9%; ПНД ПЭ63 (газовая 63х5.8) — 7,38%; ПВД (75х4 техническая) — 21,84%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пьядичев Э.В. Расширение ресурсов дизельных топлив за счет газовых конденсатов. — Ташкент: Фан, 1990. — 112 с.

2. Фаттахов М.М. Развитие научных исследований в области создания и внедрения труб из пластмассовых материалов для систем нефтегазосбора нефтяных месторождений Башкортостана в 1960-1970 гг. // История науки и техники. — Уфа: Научтехлитиздат, 2008. — № 9. — Спец. вып. № 4. — С. 89-92.

3. Фаттахов М.М., Терегулов Р.К., Шаммазов ИА., Мастобаев Б.Н., Мовсум-заде Э.М. Транспорт углеводородного сырья по трубопроводам из полимерных и композитных материалов. — СПб.: Недра, 2011. — 287 с.

4. Химическая стойкость труб из термопластов. Каталог НПО «Пластик». — Черкассы: НИИТЭХИМ, 1981. — 74 с.

транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья № 2 2013