Способ очистки труднодоступных и болотистых мест от нефтесодержащих отходов и разливов нефтепродуктов
METHOD OF CLEANING HARD-TO-REACH AND SWAMPY PLACES FROM OIL-CONTAINING WASTES AND OIL PRODUCT SPILLS

Область техники
Изобретение относится к области поддержания в надлежащем состоянии поверхности открытых водоемов, и может быть использовано для очистки труднодоступных мест и болот от разливов нефтепродуктов, а также для разжижения высоковязких нефтяных эмульсий и твердых нефтесодержащий отходов и их последующего сбора.
Уровень техники
Известен способ очистки топких болот и заболоченных участков от нефти и нефтепродуктов (патент РФ №2310038, кл. МПК Е21В 15/04, дата публ. 10.11.2007), включающий удаление загрязненного почвенно-растительного слоя в зимний период при замерзшем болоте. Согласно изобретению, предварительно проводят проморозку болота при отрицательных температурах на глубину ниже уровня загрязнения путем периодической очистки его от снега, удаление загрязненного слоя осуществляют путем выпиливания фрагментов, содержащих замазученный поверхностный слой и нижележащий незагрязненный слой земли с последующим вывозом фрагментов к месту переработку. Недостатком данного способа является возможность использования его только в зимнее время.
Известен способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов (патент РФ №2620093, кл. МПК Е02В 15/04, В09С 1/00, дата публ. 05.05.2017), заключающийся в том, что загрязненное нефтью и нефтепродуктами болото, в направлении движения устройства для сбора нефти и нефтепродуктов, ограничивают по длине и ширине с образованием замкнутого участка. Подают воду по всей ширине замкнутого участка болота на заданную глубину. По всей ширине внутри ограниченного участка производят деформирование нефтеводяной смеси с торфом и болотной растительностью. Образовавшуюся нефтеводяную смесь отжимают по всей ширине замкнутого участка болота от торфа и болотной растительности при нагреве всей ширины замкнутого участка болота. Осуществляют накопление нефтеводяной смеси в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов. Производят разделение на нефть и воду в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов путем отстаивания и при нагреве. Отделенные нефть или нефтепродукты перекачивают в ламинарном режиме по трубопроводу в нефтесборник. По всей ширине очищенного от нефти и нефтепродуктов участка болота наносят биологически разлагаемый сорбент. Недостатком этого способа является его применение только при незначительных уклонах местности разлива нефтесодержащей жидкости (НСЖ). При аварийных разливах нефти, когда сбор НСЖ ограничен из-за большого перепада высот, этот способ малоэффективен. Так же к недостаткам следует отнести высокие технико-экономические затраты очистки местности от разлива.
Известен способ очистки болот от нефти и нефтепродуктов (патент РФ №2217551, кл. МПК Е02В 15/04, дата публ. 27.11.2003), при котором проводят поэтапную очистку болота от основных и остаточных концентраций нефтяного загрязнения с использованием погодно-климатического фактора. На подготовительном этапе осуществляют разбиение загрязненного участка на секции посредством дамб, вдоль которых роют траншеи для сбора нефти или нефтепродуктов. На первом этапе проводят сбор основных концентраций нефтяного загрязнения с поверхности болота в летне-осенний период посредством заглубленного плавучего скребка путем его возвратно-поступательного перемещения с помощью тягового механизма от одной траншеи к другой. На втором этапе осуществляют удаление с участка остаточных концентраций нефтяного загрязнения путем его смывания водным потоком в траншею, при этом поперек участка от одной траншеи к другой устанавливают боновые ограждения. На третьем этапе производят удаление загрязненного почвенно-растительного слоя в зимне-весенний период при замерзшем болоте посредством ножа-скребка, установленного на полозьях, путем его возвратно-поступательного перемещения от одной траншеи к другой с помощью тягового механизма. Недостатком данного способа является длительный процесс очистки загрязненого участка, зависимость от погодно-климатических условий.
Известен способ очистки болот от нефтяных загрязнений (патент РФ №2142533, кл. МПК Е02 В 15/04, В09С 1/00, дата публ. 10.12.1999), при котором сначала определяют место заболоченной почвы, загрязненной нефтью, локализируют участок для очистки путем установки водонепроницаемой рамы с последующим ее заглублением и заполняют замкнутое пространство водой. Затем осуществляют механическое удаление загрязнений, причем проводят его одновременно с заполнением водой огороженного пространства сразу после всплытия загрязнений на поверхности воды с помощью приспособлений для сбора нефтепродуктов. Заполнение водой осуществляют путем подачи воды струей под повышенным давлением. Воду для струйной подачи подогревают до 30-40°С. Недостатком данного способа является невозможность использования его на труднодоступных участках разливов НСЖ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности (патент РФ №2123087, кл. МПК Е02В 15/10, дата публ. 10.12.1998), содержащая захватывающее устройство, насос и электродвигатель, закрепленные на стреле-удлинителе, установленной на самоходном транспортом средстве по болотистой почве или судне, сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой. Насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально большой конической шестерни, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с большой шестерней. Вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем. К нижней стороне корпуса малой шестерни подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов. Захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх. Недостатком данного устройства является высокая вероятность загрязнения конических шестерен при очистке заболоченных маловодных участков, высокие энергозатраты.
Сущность изобретения
Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение процесса сбора нефтяных загрязнений с поверхности болот и труднодоступных мест, например, твердых нефтесодержащих отложений в глубокой подземной емкости/колодце.
Указанный технический результат достигается тем, что для реализации способа используют систему, включающую гидравлически связанные между собой паропередвижную установку (ППУ), насос, вакуумную автоцистерну, при этом на предварительно огороженный, загрязненный нефтепродуктами, труднодоступный или болотистый участок подают горячую воду, на заданную глубину размывают загрязненную поверхность до определенной степени текучести, при этом в качестве насоса и устройства подачи горячей жидкости для размыва, перемешивания и удаления загрязненной нефтепродуктами болотистой местности и труднодоступных мест (глубоких подземных емкостей/колодцев твердыми нефтесодержащими отложениями) используют эжекторный насос, установленный на незначительную глубину загрязненного болотистого грунта (низины) или твердых нефтесодержащих отложений глубокой подземной емкости/колодца, на вход в приемную камеру которого подают рабочий агент - горячую воду или перегретый пар с температурой до 100°С/до 300°С соответственно, под давлением порядка 10 МПа, производят нагрев загрязненной поверхности смешиванием с горячей водой, и при достижении степени текучести, достаточной для трубопроводного транспортирования, к диффузору эжекторного насоса подсоединяют шланг, через который всасываемую через второй вход эжекторного насоса нагретую смесь воды и загрязненного разжиженного грунта, направляют на вход передвижной вакуумной автоцистерны, создающей дополнительное вакуумирование.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена схема размещения устройства при сборе нефтеразлива в болотистой местности. На Фиг. 2 представлена схема размещения устройства при сборе нефтеразлива в низинной труднодоступной местности. На Фиг. 3 представлена схема установки эжекторного насоса на опорной раме. На Фиг. 4 представлена схема размещения эжекторного насоса при очистке труднодоступных мест (глубоких подземных емкостей/колодцев от твердых нефтесодержащих отложений). На Фиг. 5 представлена схема размещения опорной рамы с эжекторным насосом при очистке глубоких подземных емкостей/колодцев от твердых нефтесодержащих отложений.
Осуществление изобретения
Способ очистки нефтепромыслового оборудования и загрязненных нефтепродуктами мест от труднодоступных вязких отложений реализуют благодаря системе, содержащей паропередвижную установку (ППУ) 1, эжекторный насос 2, функционирующий и как нагнетатель, вакуумную автоцистерну 3, соединенные друг с другом гидравлически (Фиг. 1, 2). Эжекторный насос 2 включает приемную камеру 4 (Фиг. 3), вход 5 в которую соединен с трубопроводом 6 подачи рабочего агента (горячей воды, пара) из ППУ 1. Второй вход 7 большего диаметра приемной камеры 4 эжекторного насоса соединен с открытым сквозным каналом засасывающего входного патрубка 8. Приемная камера 4 эжекторного насоса 2 гидравлически соединена с диффузором 9, связанным трубопроводом 10 с входом в вакуумную автоцистерну 3. Для регулировки высоты и угла подачи рабочего агента на очищаемую поверхность, эжекторный насос 2 с трубопроводом 6 и соединенным с ним входным патрубком 8 могут быть размещены на опорной раме 11 (Фиг. 3).
При очистке труднодоступных и болотистых мест от вязких труднодоступных отложений нефтепродуктов способ реализуют следующим образом (Фиг. 1, 2).
Эжекторный насос 2 с присоединенным трубопроводом 6 и засасывающим входным патрубком 8, размещают на поверхности разлива либо на опорной раме 11 таким образом, чтобы патрубок 8 открытым каналом находился на небольшой глубине внутри разлива, и помещают конструкцию по возможности в центр разлива. В случае очистки от вязких отложений труднодоступных мест, таких как глубокие овраги, эжекторный насос 2 с присоединенным трубопроводом 6 и засасывающим входным патрубком 8 размещают на дне на опорной раме таким образом, чтобы патрубок 8 открытым каналом находился ниже верхнего уровня нефтесодержащей жидкости (НСЖ). Рабочий агент в виде горячей воды с температурой порядка 100°С под давлением порядка 10 МПа из ППУ 1 по трубопроводу 6 направляют на вход 5 рабочей камеры 4 эжекторного насоса 2. Рабочий агент движется турбулентно с большой скоростью, из-за чего в рабочей камере 4 создается разряжение. При этом осадок, засасываемый в эжекторный насос 2, разогревают струей пара или горячей воды. Разогретые горячим рабочим агентом отложения нефтепродуктов переходят в текучее состояние, превращаются в легко перекачиваемую массу, после чего образовавшаяся смесь удаляется из рабочей камеры 4. При достижении определенной степени текучести, достаточной для трубопроводного транспортирования, выход диффузора 9 эжекторного насоса 2 гидравлически, трубопроводом 10, соединяют с емкостью сбора НСЖ или вакуумной автоцистерной 3, и далее, смесь разогретых нефтепродуктов и болотного покрова, по патрубку 8 и через входной патрубок 7 засасывается в приемную камеру 4 эжекторного насоса 2, после чего выносится через диффузор 9 по гидравлическому каналу 10 на прием вакуумной автоцистерны 3. При снижении степени текучести смеси НСЖ на очищаемом участке, трубопровод 10 отсоединяют от диффузора 9, повторяя процесс разогрева загрязнений.
Система, реализующая данный способ очистки, применима для откачки аварийно-разлитой нефтесодержащей жидкости с территорий, на которых проезд/подъезд спецтехники к скоплению НСЖ затруднен, а также, при наращивании приемного всасывающего шланга вакуумной автоцистерны вакуума, развиваемого вакуумной установкой, недостаточного для откачки из-за большого перепада высот (обрыв, лог), или из-за большой удаленности (болотистая местность, невозможность подъезда).
Для изменения глубины отбора НСЖ с поверхности и надежного размещения устройства в емкостях применяется опорная рама 11 с регулируемым по высоте основанием. Регулировка производится с помощью закрепления подвижной части рамы на требуемом уровне отбора жидкости (Фиг. 3).
При очистке глубоких подземных емкостей/колодцев от твердых нефтесодержащих отложений способ реализуют следующим образом.
Эжекторный насос 2, с присоединенным трубопроводом 6 и засасывающим входным патрубком 8 размещают внутри подземной емкости (Фиг. 4), либо на опорной раме 11 (Фиг. 5) внутри подземной емкости таким образом, чтобы патрубок 8 открытым каналом находился на небольшой глубине внутри слоя нефтесодержащего отложения. Рабочий агент в виде горячей воды с температурой порядка 100°С под давлением порядка 10 МПа из ППУ 1 по трубопроводу 6 направляют на вход 5 рабочей камеры 4 эжекторного нсоса 2. Разогретые горячим рабочим агентом отложения нефтепродуктов переходят в текучее состояние. При достижении определенной степени текучести, достаточной для трубопроводного транспортирования, выход диффузора 9 эжекторного насоса 2 гидравлически, трубопроводом 10 соединяют с емкостью сбора НСЖ или вакуумной автоцистерной 3, и далее, смесь разогретых нефтепродуктов по патрубку 8 и через входной патрубок 7 засасывается в приемную камеру 4 эжекторного насоса 2, после чего выносится через диффузор 9 по гидравлическому каналу 10 наверх, на прием вакуумной автоцистерны 3. При снижении степени текучести смеси НСЖ внутри глубокой подземной емкости или колодца, трубопровод 10 отсоединяют от диффузора 9, повторяя процесс разогрева подачей горячей воды или пара внутрь емкости.
Система также может быть применима в случаях, когда вакуума, создаваемого вакуумной автоцистерной недостаточно для подъема высоковязкой эмульсии с глубины подземной емкости, и давления, развиваемого ППУ не достаточно для выноса разжиженных остатков на дневную поверхность. В этом случае эжекторный насос выполняет функцию подпорного насоса. Смесь НСЖ удаляют из рабочей камеры 4 и выводят через диффузор 9 под давлением, тем самым облегчая подъем смеси по гидравлическому каналу в вакуумную автоцистерну.
Система, реализующая данный способ, применима также для удаления нефтезагрязненного снега путем растопления снежной массы и откачки по схеме «ППУ - устройство - емкость для сбора».
Разжиженный остаток вместе с нефтепродуктом откачивают в специальные емкости (вакуумная автоцистерна или специально выделенная емкость) и далее производят статический отстой. В отстоявшемся продукте определяют содержание воды, нефти и механических примесей. В зависимости от их количества, продукт сдают на одну из стадий подготовки нефти. Легко подвижную массу, состоящую из воды и нефтепродуктов, откачивают на установки промысловой подготовки нефти (УППН) для подготовки и доведения до соответствующей группы качества, очистку воды осуществляют на водоочистных сооружениях. Осадок, образующийся в процессе промывки резервуара от остатков вязких нефтепродуктов, может быть представлен неорганической частью (ржавчина, ил, песок) и органической частью (парафины, асфальто-смолистые вещества и т.д.). Утилизация осадка осуществляется в соответствии с действующим законодательством по обращению с отходами производства и потребления. Представленный способ очистки болотистых и труднодоступных мест от разливов нефтепродуктов с использованием эжекторного насоса эффективно используют в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».