20.06.2019 Инженерная практика №01/2015

В соответствии с природоохранным законодательством для обеспечения экологической безопасности применяемое для дозирования токсичных химреагентов насосное оборудование должно обеспечивать отсутствие пропусков (утечек) в окружающую среду, то есть должно быть герметичным (Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности, ГОСТ Р 52743-2007).

Вопросам экологической безопасности в топливноэнергетическом комплексе (ТЭК) в последнее время уделяется огромное внимание на государственном уровне. Так, 15 июня 2012 года Указом Президента РФ создана «Комиссия при Президенте Российской Федерации по вопросам стратегии развития топливноэнергетического комплекса и экологической безопасности», что подтверждает важность решения задачи обеспечения экологической безопасности отрасли.

ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг» работает на рынке дозировочного оборудования более 20 лет, ежедневно решая конструкторские задачи с соблюдением современных экологических требований ТЭК. Полученный многолетний опыт позволил нашей компании освоить выпуск новых образцов дозировочной техники для химизации процессов сбора и транспорта нефти и газа и обеспечить исполнение требований природоохранного законодательства.

В 2010 году ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг» освоил серийный выпуск не имеющего аналогов (патент на полезную модель №147422 [1]) герметичного плунжерного насосного агрегата с узлом герметизации и возврата утечек модификации М8.

Оснащение насоса узлом герметизации и возврата утечек позволяет исключить попадание токсичных химреагентов в окружающую среду в ходе его эксплуатации.

Основным элементом системы герметизации герметичного плунжерного насоса служит сильфонная головка (рис. 1), включающая в себя сильфон (4). Внутренняя полость сильфонной камеры, куда собираются утечки токсичных химреагентов, полностью герметична от окружающей среды. Система возврата утечек состоит из двух самостоятельных линий воздушной (приемной) и жидкостной (нагнетательной), причем каждая линия снабжена клапанами: воздушным (19) и жидкостным (20). При работе агрегата утечки через манжетные уплотнения насосного агрегата собираются в герметичной внутренней полости сильфонной камеры и отводятся (возвращаются) в расходную емкость за счет сжатия сильфона.

Герметичные насосные агрегаты модификации М8 нашли широкое применение в нефтегазовой отрасли. В настоящее время с целью повышения экологической безопасности более 1400 герметичных насосных агрегатов модификации М8 внедрены в нефтяных компаниях ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Газпром нефть».

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рост востребованности экологически безопасного дозировочного оборудования в настоящее время вызван несколькими причинами:

• жесткие требования природоохранного законодательства к оборудованию, применяемому при разработке нефтегазовых месторождений;
• интенсивное освоение месторождений углеводородного сырья, расположенных в Заполярье, Восточной Сибири и Арктическом шельфе, которые являются в особой степени экологически уязвимыми, требующими при освоении принципиально новых подходов, экологически безопасных технологий и оборудования для добычи и транспорта нефти и газа;
• снижение поставок импортного дозировочного оборудования, в том числе герметичного.

В этой связи специалисты ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг» спроектировали и изготавливают на базе герметичного насосного оборудования модификации М8 экологически безопасные автоматизированные дозировочные установки различного назначения (для дозирования ингибиторов коррозии, борьбы с осложнениями, гидратами и др.), востребованность которых возрастает из года в год. В частности, это две экологически безопасные установки: а) малогабаритный блок непрерывного дозирования реагентов БНДР (ТУ 3632-001-46919837-2009); б) мобильный блок реагентного хозяйства МБРХ (патент на полезную модель №147442).

БЛОК НЕПРЕРЫВНОГО ДОЗИРОВАНИЯ РЕАГЕНТОВ

Данный блок оснащен герметичным дозировочным насосом и взрывозащищенным блоком управления Гидроматик-101Ех в стандартном исполнении (протокол Modbus RTU, интерфейс RS-485) с возможностью дистанционного контроля и регулирования параметров работы БНДР. На рис. 2 и 3 представлены общий вид малогабаритного БНДР и установка параметров работы БНДР через сенсорную панель Гидроматик101Ех. Ввод и изменение параметров работы БНДР можно производить непосредственно на объекте или дистанционно.

К главным преимуществам малогабаритных БНДР производства ООО «Завод дозировочной техники

«Ареопаг» относятся:

• взрывозащищенный корпус блока управления Гидроматик-101Ех класса 1ExdIIBT4 (рис. 4);
• высокая степень защиты корпуса от пыли и влаги IP 67;
• широкий диапазон регулирования подач от 5 до 100% от номинальной подачи дозировочного насоса;
• высокая точность дозирования (на практике достижима погрешность, не превышающая 0,5% во всем диапазоне подач);
• возможность дистанционного управления пускостановом дозировочного агрегата;
• возможность осуществления мониторинга параметров работы БНДР и дистанционного управления расходом дозировочного агрегата;
• малые габариты и вес БНДР, позволяющие оперативно демонтировать, перевозить и монтировать блок без специальных подготовительных работ.

Таким образом, высокая степень автоматизации и большие функциональные возможности малогабаритных БНДР производства ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг» позволяют применять БНДР в зонах В1а и В1г с обеспечением безаварийной работы систем внутрипромыслового сбора и транспорта нефти и газа подачей экономичных объемов ингибиторов коррозии и депрессорных и противотурбулентных присадок в автоматическом режиме в зависимости от условий эксплуатации трубопроводов.

Кроме того, БНДР эффективно работает в системах предварительного сброса воды и подготовки нефти, дистанционно устанавливая оптимальные расходы реагентов в зависимости от изменений состава и объема поступающей жидкости. Блок можно эффективно использовать в труднодоступных районах и в условиях применения «малолюдных технологий», осуществляя борьбу с осложнениями на добывающем фонде скважин (соли, парафины).

С декабря 2013 по июнь 2014 года малогабаритные БНДР в количестве пяти штук успешно прошли ОПИ в НГДУ «Сургутнефть» ОАО «Сургутнефтегаз» для дозирования химреагентов с целью снижения вязкости и давлений в нефтесборных коллекторах.

Известно, что с ростом обводненности водонефтяной эмульсии вязкость увеличивается, а по достижении критического значения обводненности (точки инверсии) резко снижается. В точке инверсии происходит обращение фаз, в результате которого дисперсная фаза (вода) становится дисперсионной средой (внешней, сплошной), а дисперсионная среда (нефть) дисперсной фазой (разобщенной), т.е. В/Н — > Н/В. Вязкость водонефтяной эмульсии в значительной степени зависит и от температуры.

Практическое значение «обращения фаз» нефтяных эмульсий велико. Так, эмульсия типа Н/В транспортируется при меньших энергетических затратах, чем эмульсия типа В/Н.

Критическое значение коэффициента обводненности для нефти разных месторождений может колебаться в пределах от 0,5 до 0,9, но в большинстве случаев ближе к 0,7. Такое разнообразие значений коэффициента обводненности объясняется различием физико-химических свойств компонентов эмульсии и, в первую очередь, концентрацией водной фазы и присутствием в эмульсии различных эмульгаторов. На практике избежать высоких вязкостей перекачиваемой среды в нефтесборных трубопроводах без применения химреагентов не представляется возможным. В точке инверсии фаз происходят наибольшие «скачки» давлений, так как в этой области эмульсия может переходить из одного состояния в другое и наоборот (В/Н — > Н/В, Н/В — > В/Н).

В качестве примера на рис. 5 приводятся исследования В.И. Бородина и др., зависимость динамической вязкости нефти Гремихинского месторождения от обводненности (рис. 5, а) и температуры Т (рис. 5, б) [2]. Результаты внедрения одного из БНДР в НГДУ «Сургутнефть» ОАО «Сургунефтегаз» приведены на рис. 6. При дозировании деэмульгатора Dissolvan V47611 в объеме 5,4 л/сут давление в нефтесборном коллекторе снизилось с 3,3 до 2,4 МПа, расход увеличился от 228 до 262 м3/сут. Суточный прирост добычи нефти составил 8,8 т при снижении температуры окружающей среды до –45°С.

МОБИЛЬНЫЙ БЛОК РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА

МБРХ предназначен для приготовления, перевозки и дозированного нагнетания химических реагентов и метанола в затрубное пространство нефтяных и газовых скважин и в трубопроводы для защиты от АСПО, солеотложений и гидратов. Блок монтируется на шасси КАМАЗ 43118 высокой проходимости, гидравлический привод технологического оборудования выполнен от трансмиссии автомобиля. На рис. 7 показан общий вид МБРХ.

Основных преимуществ у МБРХ несколько. Во-первых, это экологичность. Оснащение МБРХ герметичным плунжерным насосом ТУ3632-003-46919837-2007 исключает утечки токсичных химреагентов в окружающую среду и обеспечивает экологическую безопасность.

Во-вторых, безопасность. Отсутствие напряжения 380 В снижает трудоемкость и эксплуатационные расходы на обслуживание электрооборудования, увеличивает надежность работы МБРХ и повышает техническую безопасность выполнения работ.

Технологичность. Появилась альтернатива технологии непрерывного дозирования.

Еще одно преимущество блока – экономичность, которая достигается за счет короткого срока окупаемости МБРХ, экономии дорогостоящего химреагента, а также за счет выбора оптимальной дозировки и периода между обработками, а также рециркуляции собранных утечек химреагента.

И, наконец, мобильность. МБРХ обеспечивает возможность заправки стационарных дозирующих устройств и выполнения работ в труднодоступных районах и оперативного решения проблем, возникающих в результате аварий в системах сбора нефти и газа, а также в добывающих скважинах.

 

ВЫВОД

1. На базе герметичного насосного оборудования налажен выпуск блоков непрерывного дозирования реагентов (БНДР, МБРХ) в экологически безопасном исполнении различного назначения (для борьбы с осложнениями в трубопроводах, подготовки нефти и др.), обеспечивающих автоматический мониторинг и дистанционное управление дозировочным оборудованием.
2. Высокий функциональный уровень, качество и надежность выпускаемого ООО «Завод дозировочной техники «Ареопаг» оборудования позволили в 2011 году приступить к участию в реализации программ по импортозамещению дозировочного оборудования в нефтегазовых компаниях.
3. Востребованность экологически безопасного оборудования обусловлена возросшими требованиями природоохранного законодательства, а также расширением географии новых месторождений Заполярья, Восточной Сибири и Арктического шельфа. Эти территории активного освоения являются в особой степени экологически уязвимыми.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент на полезную модель №88076. Герметичный плунжерный насос/ В.Н. Бурданов, А.В. Севастьянов, В.Н. Соминич 2009.
2. Результаты использования магнитных индукторов обработки нефти при ее добыче и транспорте/ В.И. Бородин и др.// Нефтяное хозяйство, 2004, №4.
3. Патент на полезную модель № 147422. Мобильный блок для подачи рабочей жидкости к внешнему устройству в затрубное пространство скважины и/или в трубопровод (варианты)/ А.В. Севастьянов, Ю.В. Нигай, И.В. Марочкин, А.Ю. Кузнецов. 2014.