1.3. Мұнайды тасымалдауға дайындау

Мұнай кен орындарындағы алғашқы өңдеу кезеңі, әдетте, фонтандалған ұңғылардан сусыз мұнай өндірумен сипатталады. Бірақ, әр кен орындарында қабаттан мұнаймен бірге судың аз мөлшері , кейін көбірек мөлшері шығып бастайтын кезеңі туады. Мұнайдың шамамен 60-75% суланған қалыпта өндіріледі.

Әр кен орындарындағы ұңғылардан шығатын қабаттық сулар , олардың құрамындағы минералды тұздардың, газ бен микроорганизмдерінің құрамы мен концентрациясына байланысты бір-бірінен айрықшаланады. Мұнай мен қабат суының қоспалары көбейген кезде, біреуі екіншісінің көлемінде әртүрлі өлшемдегі тамшылар түрінде анықталатын, екі ерімейтін сұйықтықтардың (мұнай мен су) механикалық қоспасы ретінде қарастырылуы қажет эмульсия қалыптасады. Мұнай құрамында судың болуы, сұйықтық пен оның көбейген тұтқырлығын тасымалдау көлемінің өсуіне байланысты тасымалдаудың қымбаттануына әкеледі. Мұнайда судың 0,1% болуы да мұнай өңдеуші зауыттарының ратификациялық тізбектерінде оның көпіршектенуін қарқындандырып, өңдеудің технологиялық режимін бұзады және конденсациялық аппаратураларды ластайды.

Өндірілетін өнімнің сапасы көбінесе бастапқы шикізаттың, яғни мұнайдың сапасына тәуелді. Егер бұрын мұнай өңдеуші зауыттың технололгиялық қондырғыларын құрамында минералды тұздар (бір литрге 100-500 миллиграмм) бар мұнай келетін болса, қазіргі кезде терең тұздалмаған мұнай талап етіледі, көбінесе мұнады өңдеу алдында оны толығымен тұздан тазарту қажет болады.

Мұнай құрамында механикалық қоспалардың (құм мен балшық бөлшектері) болуы мұнай айдаушы құрал-жабдықтарының, құбырлардың қажалып тозуына әкеліп, мұнай өңдеуді қиындатады, мазуттар мен гудрондардың тұздылығын өсіреді, жылу беру коэффициентінің төмендеуі мен қатардан тез шығуына әкелетін пештер мен жылу бергіштерде, тоңазытқыштарды шөгінділерді қалыптастырады. Механикалық қоспалар қиын бөлінетін эмульсиялардың қалыптасуына әрекеттеседі. Минералды тұздардың мұнай құрамында кристалл түрінде, ал су құрамында ерітінді түрінде болуы, мұнай өңдеуші, мұнай айдаушы құрал-жабдықтары мен құбырлар металлдарын тез коррозияға ұшыратып, эмульсия тұрақтылығын өсіреді, мұнай өңдеуді қиындатады.

Жоғарыда келтірілген себептер, мұнайды тасымалдауға дайындау қажет екендігін көрсетеді. Мұнайды дайындауға кіретіндер: мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру, оны толығымен немесе бөлшектей газдан айыру.

Құбырдағы жоғары және төмен қысымды толқындарды генерациялайтын мұнай құбырларындағы технологиялық процесстің сипаттамасы берілген. Ең бірінші, мұндай нәтижелерге, апаттық жағдайларға аталған толқындар әкеліп соғуы мүмкін. Толқындық қысымнан қорғайтын амалдар мен әдістердің сыни анализі мен жалпы шолуы берілген. Қорғау амалдарын модельдеу мен есептеу облысындағы теориялық жұмыстардың шолуы келтірілген, жеке құрылғылардың тәжірибе нәтижелері баяндалған. Құбырлардағы ауыспалы процесстерді есептеу әдісінің сыни анализі берілген және шолу келтірілген, соның негізінде диссетарциялық зерттеудің мақсаты мен міндеттері пайда болады.

Апаттық жағдай туғызуы мүмкін мұнай құбырларындағы технологиялық процесстерге шолу және қысқаша сипаттама.

Құбырда ағатын мұнай аса инерттілікке, яғни қозғалудың үлкен мөлшеріне ие. Сондықтан кез келген технологиялық операция, ол жоспарлық немесе кенет, тасымалдау режимін өзгертуге, ағын жылдамдығын өзгертуге байланысты болсын, сұйыққа, яғни қысым тербелісіне әсер етуші қосымша күштің пайда болуына әкеледі (механиканың екінші заңы бойынша). Нақтырақ айтатын болсақ, ағынның кез келген кідірісі жоғарғы қысымды толқынды, ағынның кез келген үдеуі төменгі қысымды толқынды шақырады. Тартып алу станцияларындағы (ТАС) сорғыш агрегаттардың тоқтауы. Бір немесе бірнеше тартып ал станцияларының сорғыш агрегаттарының немесе толығымен барлық тартып алу станцияларының тоқтауы кезінде оның кірісінде жоғары қысымды толқын, ал шығысында төменгі қысымды толқын пайда болады. Станцияның апаттық тоқтауы электроэнергияның өшуі немесе станциялық қорғаныс жүйесінің дабыл қағуы нәтижесінде болуы мүмкін. Тартып алу станцияларының тоқтау уақыты станцияда орнатылған электрқозғалтқыш және сорғыш агрегаттардың параметрлеріне байланысты бірнеше ондаған секундты құрауы мүмкін. Сонымен қатар тартып алу станцияларының және тартып алу режимі, құбыр параметрлеріне байланысты жоғары және төменгі қысымды толқын амплитудасы 1.0 — 3.0 МПа болуы мүмкін.

Станция тоқтатылған кезде пайда болған жоғары қысымды толқын алдыңғы тартып алу станциясының бағытымен қозғалады. Оның мұнай құбырында таралуы кезінде жеке қималардағы қысым құбырдың салмақ түсетін қабілеттілігінен асып кетуі мүмкін, бұл мұнай құбырының ажырауына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар аталған толқынның алдыңғы станцияға келуімен оның шығысындағы қысым жылдам ұлғая бастайды. Айдау станциясының желісінде орнатылған қысымды автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) тартып алу станциясының шығысындағы қысымды шектеуге арналған. Бұл үшін ол тартып алу станциясын айдау желісінде орнатылған жапқышты жабады. Алайда, белгілі бір инерциялық нәтижесінде автоматты реттеу жүйесі тартып алу станциясының шығысындағы шектік рұқсат мәннен асып кетуі мүмкін қысымның жоғарылауын реттеп үлгермеуі мүмкін. Егер олай болатын болса, онда автоматты реттеу жүйесі ретімен станция сорғышын бірінен соң бірін өшіреді, бұл тартып алудың тоқтауына әкелуі мүмкін. Төменгі қысымды толқын сығылу толқынына қарама-қарсы, яғни ағын бойынша төменде орналасқан тартып алу станциясы қарама-қарсы бағытта таралады. Құбыр бағытымен анықталатын жеке жағдайларда, ыдырату толқынының таралуы қаныққан мұнай буының қысымының серпімділік дәрежесіне дейін төмендеуіне әкелуі мүмкін, ол мұнайдың қайнауына және өздік ағушы аудан деп аталатын булы-газды қуыстың пайда болуына әкеледі. Мұнай құбырында өздік ағушы ауданның пайда болуы аса қажет емес, себебі пайда болған газдық фаза тартып алу өнімділігін азайта отырып, ұзаққа дейін жойылмайды. Сонымен қатар, ыдырату толқынының келесі ТАС сору желісіне келуі осы станция сорғыштарындағы кавитация қауіптілігін шақырады, сондықтан автоматты реттеу жүйесі 14 станцияны сөндіруі мүмкін. Осы себепті, тартып алу станциясының біріндегі бір немесе бірнеше сорғыштардың өшуі тартып алушы мұнай құбыры станцияларының каскадты өшу және тартып алудың апаттық тоқтау қауіптілігін туғызады. Сорғының тоқтауы кезінде пайда болатын стационар емес процесстерді көптеген ғалымдар зерттеді, олардың жұмыстарына шолуды И.А.Чарнойдың, Д.А фундаменталды монографияларынан табуға болады.

1.4.Тартып алу станциясындағы сорғы агрегаттарын іске қосу.

Тартып алу станциясындағы сорғы агрегаттарын іске қосу кезінде сору станциясы желісіндегі қысым азаяды, ал айдау желісінде көбейеді. Тартып алу станциясындағы сорғы агрегаттары ереже бойынша, шамамен 5 с интервалмен кезекпен қосылады, сойте тұра тартып алу станциясының сору желісіндегі қысымның азаю және оның айдау желісіндегі қысымның арту мәндері бір сорғыны іске қосу кезінде 0.5 — 1.0 МПа шаманы құрайды. Сорғылардың штатты жұмысы үшін олардың сору желісіндегі қысым кавитациялық қордан (сорғы маркасы және мұнай шығынымен анықталады) төмен болмауы керек болғандықтан, тартып алу станциясын іске қосу станция кірісіндегі қысымның кавитациялық қордан төмен мәнге азаюына әкелуі мүмкін, соның нәтижесінде сорғының апаттық тоқтауы және толығымен барлық тартып алу станциясы тоқтауы мүмкін. Сондай-ақ, Жоғары қысымға төтеуші ТАС-ғы сорғы агрегаттарын іске қосу кезінде шығысындағы қысымның шекті рұқсат етілген мәннен асып кету қауіптілігі бар, оның да нәтижесінде барлық тартып алу станциясы немесе бір сорғы агрегаты өшіп қалады. Құбырдың желілік бөлігіндегі жапқышты жабу. Желілік бөліктегі қима жапқыштар магистралды мұнай құбырлары үшін міндетті жабдықтама болып табылады. Олар құбыр бағытына байланысты 10 — 30 км интервалмен орнатылады. Қима жапқыштардың қызметі – апат немесе жөндеу кезінде құбыр ауданын жабу. Қима жапқыштың толық ашу/жабу уақыты шамамен 3 минутты құрайды. Магистралды мұнай құбырларын пайдалану тәжірибесі қима жапқыштардың кей жағдайларда бейсанкциялық жабу мүмкіндігін көрсетеді. Мұндай жағдайларда жабылғалы жатқан жапқыш алдында қысым ұлғаяды, ал жапқыштан кейін азаяды. Пайда болған қысымдық толқындардың әрқайсысы өз бағытымен таралады – жоғары қысымды толқын ауданның бас жағында орналасқан тартып алу станциясына, ал ыдырату толқыны – аудан соңында орналасқан тартып алу станциясына.

Қос станцияны автоматты реттеу жүйесі іске қосылады және мұнай құбырының апаттық тоқтауын жүзеге асырады. Ағын бойынша жоғары орналасқан тартып алу станциясы автоматты реттеу жүйесі жабылатын жапқыштың гидравликалық кедергісінің кейбір спецификалық ерекшелігі нәтижесінде тартып алу шығынын шектеп үлгермеуі мүмкін және мұнай құбырының жабық ауданына мұнайдың айдалуы құбырдың жарылуына әкелуі мүмкін.