Жоғарғы тұтқырлы мұнайды өндіру мен тасымалдау кезіндегі асфальт – шайырлы және парафинді шөгінділермен күрес

Құбырлар арқылы әртүрлі  сұйықтарды тасымалдауды жылдамдату үшін магниттік өрісті пайдалану қазіргі  таңда тиімді әдістердің бірі болып  табылады (4 сурет).

 

 

Сурет 4. Магниттік өрісті пайдаланудың тиімді әдістері

 

Көп жағдайда парафинді шөгінділерді жоюға арналған ингибиторларын сорапты  ұңғымаларға қолданады, оның құбыр  аралық кеңістікке орнатылған мөлшерлеуші  жабдықпен береді.

Парафинді шөгінділермен  күресудің белгілі әдістері белгілі  болу үшін келесі жұмысты ұсынамыз: ұңғыманы магнитті өңдеу кезінде  жақсы нәтижелерге қол жеткізу үшін тұрақты магнит өрісін қамтамасыз ету керек, магниттелген мұнай пайда болған шөгінділерді жууға қаблетті ол үшін құбыр аралы кеңістіктің кірісінде орнатылатын жабдық дайындалады.

Магнитті өрістің құбырдағы  парафин шөгіндісіне әсерін анықтау  мақсатында, зертханалық қондырғы жасалынды. Онда қыздырғыш арқылы екі шыны түтікшенің (4) ішінен парафинді мұнайды құю  арқылы, оған магнит өрісінің әсерін анықтаймыз.

 Зертханалық қондырғыға  бірқалыпты температураны ұстап  тұру мақсатында желдеткіш (9) орнатылған. Зерттелетін парафинді  сұйықты жіберген уақытта қабырғада  түзілген шөгінділерді фотоаппарат  (10) көмегімен түсіріп, микроскоп  (5)  арқылы анықтаймыз (сурет 5). Түтікшенің бойында сұйық ағынының  жылдамдығын анықтауға арналған  репер қондырғысы орнатылған (сурет  6).

Магнитті өрістің әсерін зерттеу үшін капилляр түтікшенің ауызына  магнитті жүйені (3) орнатамыз. Магнитті өрістің қарқындылығы магнит индукциясын  өлшегіш Ш1-8 қондырғысымен үнемі  анықталып отырады. Бұл жүйе магнит өрісінің тиімділігін қамтамасыз ету  үшін жасалған. Эксперимент нәтижесінде  тұрақты кернеуі 5750 эрстед болатын  магнит өрісі пайдаланылды.

Сурет 5. Құбыр арқылы парафинді  мұнайдың тұтқырлығына магнитті ағынның  әсерін зерттеуге арналған лабораториялық қондырғының сұлбасы.

1 – тұтқыр сұйыққа  арналған ыдыс, 50 мл; 2 – вентиль; 3 – магнитті жүйе; 4 – шыныдан  жасалған модель; 5 – микроскоп; 6 – термометр; 7 – саңылайсыздандырғыш  қаптама; 8 – реттегіш қыздырғыш; 9 – желдеткіш; 10 – фото аппарат  камерасы.

Сурет 6. Екі жазық шыныдан құралған, аралары жұқа материалмен бөлінген мықты камера

Зерттеу әдістемесі: Зерттелетін парафинді мұнайды Арысқұм-Құмкөл магистралды құбырынан алынды, және оның температурасы мұнай құрамында алғаш парафин кристалдары түзіле бастағанға дейін жеткіземіз. Ағынның жылдамдығын анықтау мақсатында жүріп өту каналындағы белгіленген екі нүкте аралығы бойынша алынды. Ағынның жылдамдығы әр бір 15 минут сайын өлшеніп отырды.

Канал бойымен өте аз көлемдегі  сұйық қозғалуы қиын болғандықтан, бұл тәжірибеде ол көзге байқалмады. Сол себептен бұл тәжірибенің  нәтижесін бірнеше есе ұлғайтатын микроскоп көмегімен анықтауға  тура келді.

Тәжірибелік сынақ жұмыстары магнит өрісін қолданбай және қолдану арқылы жүргізілді. Осының нәтижесінде келесі төмендегі факторлар анықталды:

1. мұнай құрамындағы АШПШ кристалдарының түзілу температурасы;
2. парафин кристалдарының түзілу ортасы және олардың өсу қарқындылығы;
3. шыны ыдыстан жасалған модел ішіндегі зерттелетін сұйықтың ағу жылдамдығы. 

Барлық жағдай үшін қорап ішіндегі температураны (Құмкөл үшін, 60°С және Арысқұм  үшін 50°С) кен орындарынан алынған  нәтижелерге тең етіп алып жүргіздік. Реттегіш қыздырғыш арқылы температураны  алғаш кристалдар түзіле бастағанша төмендетіп отырдық. Құмкөл кен орнынан  алынған үлгі үшін парафин шөгінділерінің кристалдары 25°С, ал Арысқұм кен  орны үшін 30°С болды. 

Осы тәжірибеге сүйене отырып, парафинді  мұнайды құбыр арқылы тасымалдау кезінде кездесетін қиыншылықтар өте  күрделі, әлі де болса ғылыми тұрғыда  заманауй қондырғыларды пайдаланып түбегейлі зерттеуді қажет ететін мәселелердің бірі болып табылатынын  атап айтуға болады. Себебі, әр ұңғымадан  немесе кен орнынан алынған мұнайдың құрамы мен қату температуралары  әртүрлі болады.

7-суретте Арысқұм-Құмкөл  магистралды құбырындағы мұнайды  ағызғаннан кейінгі парафин кристалдары  қалыптасуы фототүсірімдері, сұйықтық  магнитті өңдеуден өтпеген жағдай, сұйықтық тұрақты өрісімен өңделген  жағдайлары көрсетілген. Магнит  өрісімен өңделмегенді зерттегенде,  арын бойында 150 парафин кристализациясының  орталықтары туындаған. Кедір-бұдырлығы  жоғары арын қабырғаларына кристалдар  зерттеудің басынан бастап қарқынды  жүрген. Процесс басында ағын жылдамдығы болғандықтан, түскен парафин кисталдары сұйық ағынымен жұлынын кетіп отырады. Уақыт өте кристализация орталықтарының тығыздығы өсіп, ағын жылдамдығын түсірді. Ұқсас жағдайларда тұрақты магнит өрісімен ағынды өңдеу жұмысы жүргізіледі. Ол кезде арнада парафин кристалдарының жиналмайтыны, яғни АШПШ болмайтыны анықталады. Ағынның кіре берісі кезінде арна қабырғаларында қысқа уақытты ірі жалғыз кристалдарының түскені байқалады, бірақ олар бірнеше минуттың ішінде сұйық ағынымен жуылып кетіп отырады. Ол дегеніміз магнит өрісімен өңделген мұнай жуу қасиетіне ие болғаны, содан алдын-ала туындаған АШПШ-н қабырғаларға жуып алып кететіні жайында экспериментальды өндірістік мәліметтер расталып отыр.

Одан басқа, магнитті өңдеу  кезінде модель қабырғасында өлшемі уақытқа байланысты ұлғаятын су тамшылары  қалыптасқан (9, б). Бұл жұмыста бақыланып, теорияда дәлелденген эмульсияны магнит өрісімен өңдегеннен кенін сепарцияланудың  үдеу құбылысы. Себебі жабдық бетін  гидрофильдік, парафинің гидрофобты кристальдарын жабыстырмайды, қабырғада  су тамшыларының туындауы АШПШ өсуіне кедергі болып, сондай-ақ парафин  кристалдарының деспергациялануына негізгі  магниттік әсерді күшейтеді.

Ыстық мұнай мен өңдеу  АШПШ кең таралған әдісі, егер ұңғыма мұнайды жинау мен дайындау пунктерінен  алыста орналасса, онда шығару желісіндегі  мәселе күрделенеді.

Мұндай жағдайда ұңғыма мен  жинау пунктінің арасында қыстыгүні  тәулік бойы, жаздыгүні периодтты  жұмыс істейтін пештері орналастырылады.

Көп жағдайда АШПШ ингибиторларын сорапты ұңғымаларға қалданады, оның құбыр аралық кеңістікке орнатылған мөлшерлеуші жабдықпен береді.

 

а) магнит әдісімен өңделмеген құбыр қимасы

 

 

 

 

б) магнит әдісімен өңделгеннен  кейінгі құбыр қимасы

        

Сурет 7. Арысқұм-Құмкөл магистралды  құбырындағы мұнайды ағызғаннан кейінгі парафин кристалдары  қалыптасуы  фототүсірімдері

 

Моделдегі құбыр түтікшенің ішінде сұйық ағынының жылдамдығы негізінен  АШПШ шөгу көлеміне байланысты болады. Магнитті өріспен әсер етпей және әсер еткеннен кейінгі сұйық ағыны  жылдамдығының уақытқа тәуелділігі 8 – суретте көрсетілген.

8 – суретте көрсетілгендей, магнитпен әсер еткенге дейін  ағын жылдамдығы бірқалыпты төмендейді, ал өңдегеннен кейін ағын жылдамдығы  өскенін көрсетеді. Сонымен бірге,  құбырдағы сұйық ағынының өзгеруі,  модел каналы бойынша АШПШ  қабырғаға жабыспайтынын, немесе  олар шөкпейтінін көрсетті.

Келтіріліп отырған қисықта, температураның өсуіне байланысты процестің  тұрақталғанын көрсету болып  табылады (айырмашылық шамамен 0,2 ден 1˚С дейін).

а) магнитті өріспен әсер етпегенде

б) магнитті өрсіпен әсер еткеннен кейін

Сурет 8. Магнитті өріспен әсер етпей  және әсер еткеннен кейінгі сұйық  ағыны жылдамдығының уақытқа  тәуелділігі.

 

Құбыр қабырғасында АШПШ мен  күресудің белгілі әдістері болу үшін келесі жұмысты ұсынамыз: құбырларды магнитті әдіспен өңдеу кезінде  жақсы нәтижелерге қол жеткізу  үшін тұрақты магнит өрісін қамтамасыз ету керек, магниттелген мұнай пайда  болған шөгінділерді жууға қабылетті, ол үшін құбырдың кірісінде орнатылатын  жабдық дайындалады. Ұңғыма өнімдерін  жинау пунктінің арасы қашық  болған жағдайда шығару желісінің басына бумен өңдеу агрегаттарын орнату ұсынылады.

Магнитті парафинге қарсы  қолданылатын қондырғыны орналастыру  орнын анықтау үшін (сурет 9) алдымен  АШПШ шөге бастау қашықтығын анықтап  алу керек.

Сурет 9. Магнитті депарафинизатордың схемасы МД-56Х108

Ол үшін тасымалдау құбырларының бойымен белгілі қашықтықта температураның өзгеру аралығын анықтау керек.

Ол үшін құбыр бойымен  ағын температурасының өзгеруін анықтауға  арналған келесі теңдеуді қолданамыз.

,                                                 (1)

мұндағы t – температура, ⁰С

    h –есептелген жерден бастап алынған қашықтық, м;

   a – құбырдың қисаю бұрышы, градус;

   St – Стантонның өлшемсіз критериі:

  ,                                                (2)

мұндағы Q_м – массалық сұйық ағынының көлемі, т/тәу. 

10 – суретте құбыр бойымен  температураның өзгеру графигі  көрсетілген. Температураны өлшеу  әр бір 100 метрден 200 метрге  дейін жүргізілді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 10. Есептелген және нақты  температуралардың таралуы.

 

 

 

 

 

4. Жоғары тұтқырлы мұнайды айдаудың түрлері.

 

      Көмірсутекті араластырғыштармен  парафинді мұнайды айдау

 

Біздің Республикамызда  жоғары температурада қататын көміртекті араластырғыш қоспасы бар парафинді  мұнайды айдау қолданылады.

Көмірсутекпен араластырылған парафинді мұнайдың мөлшерлі кейбір жағдайда оның реологиялық қасиетін көп мөлшерде жақсаруына көмектеседі.

Араластырғыш ретінде  төменгі тұтқырлы мұнайды қолданған  орынды. Егер кәсіпшілікте парафинисті  және төменгі тұтқырлы мұнай табылса, онда оларды құбыр өткізгіштің басты  аймағында қосып тасымалдаған жөн.

Жоғарғы парафинді мұнай  мен төменгі тұтқырлы қосқанда айдау  арзандап қанақоймай, сонымен қатар  өндірілген мұнайды қолданғанға  тиімді. Әртүрлі мұнайдықосқанда  әртүрлі жағдайда алдын-ала анықталған мұнай қоспасының құрамын алуға  болады, бұл мұнай құбыр өткізгіштің  жұмысын тұрақтандыруға және мұнай  өңдеу зауыт орнатуға көмектеседі. Және де кейбір кезде мұнайларды араластыру олардың сапасын жақсартады. Осылайша жоғары парафинді, не аз күкіртті мұнайдың аз парафинді не жоғары күкіртті мұнаймен араласуы орташа мөлшердегі парафин  мен күкірт арқылы мұнай қоспасын алуға мүмкіндік береді. Мысалы бұған  жоғары парафинді Мангышлак мұнайы жатады. Мұнда мұнай қыздырылған  күйде Куйбышев қаласында айдалады. Онда жартысы өңделерінде, ал жартысы  Поволжьядағы аз тұтқырлы күкірт ымен араласады және «Дружба» құбырөткізгіш  жүйесіне жеткізіледі.

Көмірсутекті араластырғыштың  механизмдік қозғалысын келесі түрде  түсіндіруге болады. Біріншіден, араластырғышты парафинді мұнайға қосқанда қоспадағы  парафин концентрациясы азаяды. Екіншіден  асфальт-смола заты құралған аз тұтқырлы дың араластырғышы ретінде қолданылады. Соңғысы депресаторлар мұнайда  парфинді клаткалы құрылымдар құруға кедергі жасайды және онымен қоймай қоспаның тиімді тұтқырлығы мен температуралық қатуын төмендетеді. Осыған қарап парафиннің ерігіштігі көп жағдайда араластырғыштық  құрамына байланысты екенін көреміз. Және де қоспаның температурасы төмен  болған сайын, араластырғышты қосқан кезде  парафинді мұнайлардың реологиялық  құрамы жақсара түседі.

Мұнай қоспасының реологиялық  құрамына мұнайларды араластыру тәсілі де әсер береді. Төмендегі қоспа  алу үшін мұнайдың араласуы тұтқырлы компоненті қату температурасынан 3⁰С-5⁰С жоғары болатын кезде болады. Қолайсыз жағдай кезінде араластырғышты тиімді қосуы көп мөлшерде төмендейді және де мұнайда қабаттану жүруі мүмкін.

 

 Жоғарғы парафинді  және жоғарғы тұтқырлы мұнай  және мұнай өнімін сутранспортымен  тасымалдау

 

Тұтқырлы және жоғарғы  қататын мұнайларды айдауда жақсарту маңызы ағынды мұнайларға суды қосу арқылы.

Сумен мұнай ағындарын  бірге айдау кезінде әртүрлі  құрылым береді. Мысалы коаксиалды, эмульсионды, бөлікті және т.б.

(Коаксиалды құрылым) ішкі  құбыр кеңітігінде су мұнайдың  маңайында центрлес сақина жасаса, одан коаксиалды құрылым пайда  болады. Тек мұнай суда жүзуіп  жүрмеу үшін және де құбырдың  жоғарғы қабырғаларында жабыспас  үшін соңында кесік жасайды,  өйткені ол ағынға айналмалы  қозғалыс береді. Онымен қоймай  су ауыр сұйық ретінде құбырдың  қабырғасына лақтырылады.

Ұзындығы 40км және де диаметрі 200мм тәжірбиелі құбырөткізгіштеөткізу  қабілеттілігі 12 есе өскен.

Сутранспортымен тасымалдау кезінде бір жоғарғы тұтқырлы мұнайды айдау салыстырғанда  аз энергияның шығынымен сұйықтың шығыны өседі. Сумен мұнай соңғы орында ғана бөлінбейді. Ең белгілі түрлері  тұндырғыш, қыздыру түрі және т.б.

Суда мұнай эмульсиясын  құрау кезінде көп мөлшерде тұтқырлық  жүйесінің төмендеуін көрсетеді. Мұндай жүйе су пленкасымен қапталған мұнай  бөлігінен және жоғары бетінде тәжірибе жүзінде жүрмейтін мұнаймен түйісуден  тұрады. Бұның қорытындысынан құбырдың барлық ішкі кеңістігенде мұнай сырғанайтын  сулы сақина т.б.

Су мұнай эмульсиясының  құбырөткізгішпен тасымалдау кейбір айдау  жылдамдығынан, температурасынан және мұнай және су концентрацияларынан  мұнайда су эмульсиясы құралады. Тұтқырлығынан  үлкен болуы мүмкін.