Очистка трубопровода от отложений

В перекачиваемой нефти в малых количествах содержатся механические примеси, растворенный или кристаллический парафин, церезины, асфальтово-смолистые и другие вещества. При перекачке по трубопроводу при определенных условиях эти вещества осаждаются на внутренней поверхности стенки трубопровода, образуя плотные отложения.

По своему составу отложения представляют сложную многокомпонентную среду, включающую твердую и жидкую фазы. Для многих магистральных нефтепроводов массовое содержание компонентов в составе отложений следующее:

парафин и церезины 1060%;

асфальтены 120%;

смолы 535%;

механические примеси до 5%;

вода до 20%.

Основными факторами, влияющими на рост отложений, являются:

• режим перекачки нефти по трубопроводу;

• физико-химические свойства нефти;

• изменение температурного режима транспортируемой нефти по длине трубопровода;

• содержание в нефти растворенного газа.

Структура отложений на внутренней поверхности неравномерна. По сечению трубопровода отложения состоят из двух слоев. Первый пристенный слой имеет высокую плотность и почти равномерную толщину. Он состоит в основном из твердых кристаллов парафина. Второй слой, осевший на первом, состоит из рыхлой взвеси и шлама и имеет переменную толщину.

По длине трубопровода толщина отложений также неравномерна. Она убывает по мере удаления от начала трубопровода.

Отложения, образующиеся на стенке трубопровода, представляют плотную (=0,921,14 т/м³), трудно смываемую массу. Они уменьшают живое сечение трубопровода, приводят к значительному снижению пропускной способности, и как следствие, росту энергозатрат на перекачку.

Поддержание пропускной способности трубопровода на заданном уровне осуществляется периодической очисткой его от отложений парафина. Для удаления отложений из трубопровода применяются механические очистные устройства (ОУ) различных конструкций (скребки и разделители). Очистные устройства должны удовлетворять требованиям:

• сохранять эффективность очистки на больших расстояниях (иметь высокую износостойкость);

• обладать хорошей проходимостью через гнутые участки, колена, задвижки и т. д.;

• быть просты по конструкции и дешевы.

В последние годы разработано большое количество разнообразных конструкций очистных скребков и разделителей: поршневые, дисковые, манжетные, шаровые, комбинированные и др. Большинство скребков оснащены чистящими элементами – металли­ческими щетками или специальными ножами, позволяющими счищать твердые внутритрубные отложения парафина. Движение скребков или разделителей в потоке транспортируемой нефти обеспечивается за счет упругих манжет из маслобензостойкой резины, плотно прилегающих к стенке трубопровода. В ряде случаев в качестве материала манжет использовался полиэтилен. Общим недостатком резиновых и полиэти­леновых манжет является их низкая износостойкость, кроме того манжеты из полиэтилена теряют пластичность при низких температурах. Такие очистные устройства, естественно, не обладали надлежащими чистящими свойствами и зачастую просто «размазывали» скопления отложений по длине нефтепровода, лишь на некоторое время повышая его пропускную способность.

В настоящее время на нефтепроводах АК «Транснефть» широко применяются очистные скребки конструкции Центра технической диагностики «Диаскан» (рис. 1.36).

Рис. 1.36. Очистной скребок конструкции ЦТД «Диаскан»

1 – бампер; 2 – диск ведущий; 3 – диск прокладочный ; 4 – диск чистящий; 5 – манжета поддерживающая; 6 – корпус; 7 – диск чистящий щеточный; 8 – передатчик; 9 – бампер для передатчика.

ЦТД «Диаскан» выпускает скребки для очистки трубопроводов диаметром от 325 до 1220 мм включительно. В качестве чистящих элементов применены диски и манжеты, изготовленные из высококачественного полиуретана, прочность и износостойкость которого в несколько раз выше, чем у резины. Кроме того, скребки комплектуются передатчиком, позволяющим регистрировать их положение по трассе нефтепровода с помощью акустических и низкочастотных локаторов, что позволяет выявлять места сужений трубопровода и облегчает поиск скребков в случае застревания. Несомненным достоинством скребков конструкции «Диаскан» является возможность их дооснащения дополнительными очистными дисками и щеточными блоками для целей специальной очистки (удаления парафина от коррозионных язв и окалины).

Периодичность очистки определяется индивидуально для каждого нефтепровода в зависимости от особенности его эксплуатации и свойств перекачиваемой нефти, но не реже одного раза в квартал с пропуском не менее двух устройств с полиуретановыми дисками. Дополнительная специальная очистка полости трубопровода обязательна для подготовки его к диагностированию внутритрубными инспекционными снарядами.

З апуск и прием очистных скребков (инспекционных снарядов) производится на площадках перекачивающих станций, оборудованных камерами запуска–приема скребка. Камера представляет собой тупиковый участок трубопровода с концевым затвором, диаметр которой на порядок больше линейной части и технологической обвязки. Принципиальная схема узла запуска–приема очистных устройств показана на рис. 1.37.

Рис. 1.37. Принципиальная схема узла приема-запуска очистного устройства

С – сигнализатор; М – манометр; ЕП – емкость подземная для опорожнения камер приема-запуска очистного устройства

Перед запуском очистного устройства производится освобождение камеры от нефти в емкость ЕП, затем в камеру запуска помещается ОУ и закрывается концевой затвор. Когда подтверждается готовность к запуску ОУ, открываются задвижки 1 и 2, а задвижка 3 закрывается. После срабатывания линейного сигнализатора о прохождении ОУ в магистраль задвижки 1, 2 и 3 возвращаются в исходное состояние в обратном порядке.

Для приема ОУ открываются задвижки 6 и 7, и одновременно закрывается задвижка 5. После получения сигнала о входе ОУ в камеру, задвижки 6 и 7 закрываются, отключая камеру от трубопровода, а прием нефти на перекачивающую станцию производится через открытую задвижку 5. Извлечение ОУ из камеры производится после сброса давления и слива нефти в емкость ЕП.

Узлами приема-запуска очистного устройства, как правило, оснащаются ПС, расположенные на границе эксплуатационных участков.

П ромежуточные ПС оборудуются узлами пропуска ОУ (рис. 1.38)

Рис. 1.38. Принципиальная схема узла пропуска очистного устройства

Промежуточные ПС на период пропуска ОУ, как правило, останавливаются во избежание попадания удаляемых отложений в технологические трубопроводы и насосы. Остановка перекачивающей станции производится не менее чем за 2 часа до расчетного времени подхода очистного устройства. При этом открываются задвижки 6, 7 и закрываются задвижки 1, 5, 8 и 9. После прохождения ОУ мимо ПС и срабатывания линейного сигнализатора, станцию включают в работу. Для этого открываются задвижки 1, 8, 9 и закрываются 6, 7.