Німдерін айдаудың негізгі тәсілдері

Қазіргі уақытта қалыпты температурада тұтқырлығы жоғары болатын немесе көп мөлшерлі парафинді болатын және соның нәтижесінде төмен температурада қатып қалатын едәуір көлемді мұнайларды өндіреді. Мұндай мұнайларды құбырлармен қалыпты тәсілмен айдау қиынға түседі. Тұтқырлығы жоғары және қатуы жоғары мұнайларды құбырлармен тасымалдау үшін келесі тәсілдер қолданады: тұтқырлы және қатуы жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін тұтқырлығы аз өніммен араластырады; гидротасымалдау – сумен араластыру және айдау; қатуы жоғары парафинді мұнайларды термоөңдеу; мұнайларды газбен қанықтыру; мұнайларды құбырға айдау алдында вобро және бародайындау; прсадок-депрессаторды қосу; барлық мұнайды немесе оның бөлігін деструкциялау; түйіршіктер мен контейнерлерде айдау; алдын-ала қыздырылған мұнай мен мұнай өнімдерін айдау.

Айдау тәсілін таңдау технико-экономикалық есеппен негізделу керек.

1.1.1 Еріткіштермен қосып айдау

Тасымалданатын тұтқырлы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерінің реологиялық қасиеттерін (тұтқырлықты төмендету, жылжу және қату температурасының кернеулері) жақсарту жолдарын, оларды еріткіштермен араластыру арқылы алуға болады. Еріткіштер ретінде: тұтқырлығы аз мұнайларды, газды конденсаторды, керосиндерді, бензиндерді, үстірт-активті заттар (ҮАЗ) бар сұйқтықтарды, сұйық мұнай газдарын қолданады. Ерітуді кең пайдаланады. Оның жақсы перспективалары бар, және келесі шарттармен түсіндіріледі.

Бір көппласталы немесе жақын орналасқан кен орындарында өндірілетін әртүрлі физико-химиялық қасиеттері бар мұнайларды айдау қажеттілігі; парафиндер, шайлар, тұздар, күкірттер, сулар және т.б. мөлшері бойынша белгілі сапалы өнімді тұтынушыларға жеткізу талаптары (қайта өңдеу мен экспортқа шығару шарттары).

Белгілі құбырлы жүйелердің, іске қосымша қуаттары енгізбейді, өткізгіштік қасиетін жоғарлату мәселелері.

Алдын-ала қыздырып айдаудың тиімсізділігінен, қатып қалған топырақты аймақтардағы қоршаған ортаны сақтаудың орындылығы.

Оны тек мұнай шикізатына келтірілетін технологиялық талаптарды бұзбаған жағдайда ғана еріткіштермен араластыруға болады. Еріткіштің парафинді мұнайлардың реологиялық қасиеттеріне әсері келесі түрде жүзеге асады: қоспадағы парафиннің концентрациясы төмендейді, ал бұл өз кезегінде тұтқырлықтың төмендеуіне әкеледі; еріткіште асфальтеношайырлы заттар болған жағдайда, олар депрессатор ретінде істейді де, парафин кристалдарының көбеюіне әсер етіп, тұтқырлық пен қату температурасын төмендетеді. Тұтқырлықты немесе жоғары парафинді мұнайлардың әрбір сорты үшін еріткіштер мөлшерін әртүрлі концентрациялы қоспалардың тұтқырлығы мен қату температурасы бойынша жүргізілетін зертханалық зерттеулер негізінде анықтау керек. Еріткіштің табылған тиімді концентрациясын тасымалдау кезінде қатаң сақтау керек.

Мұнай мен мұнай өнімдерін резервуарларда немесе құбырларда араластыруға болады. Араластыру технологиясы келесідей: басты станцияда (немесе араластыру аймағында) тұтқырлы немесе жоғары парафинді мұнайы бар резервуарға қажетті мөлшерде еріткішті айдайды және арнайы сораптармен тұйық сақина арқылы айдаумен қоспаныберілген нормаға дейін келтіреді. Белгілі қоспа мөлшерін дайындағаннан кейін оны магистральға жібереді, ал басқа резервуарларда келесі партияны дайындайды. Құрылғылар саны, резервуарлар және сорапты станцияларды байланыстыру жүйесі араластырылатын мұнай көлеміне байланысты.

Құбырдағы компоненттерді араластыру, негізгі сұйықтың ағынына керекті мөлшерде еріткішті қосқан кезде, арнайы мөлшерлегіш сораптар көмегімен жасалады. Копоненттерді араластыру қарқындылығын жоғарылату үшін құбырда арнайы конструкциялы араластырғышты (әр типті турбулизаторларды) орналастырады.

Тұтқырлы мұнайларды бензиндармен, керосиндермен, дизельді отынмен, әдетте, ерітпейді, себебі өндіріске еріткішті параллельді құбырмен жіберу керек, ал оны құру мен пайдалану қосымша шығындарды талап етеді. Сондықтан, сондай еріткіші бар тұтқырлы мұнайды тасымалдау, басқа тәсілдерге қарағанда, әлдеқайда қымбатқа түседі. Мұнай өнімдеріне де (мазуттарға, гудрондарға және т.б.) мұндай еріткіштер тиімсіз, өйткені ақырғы пункттарда оспаларды айыру үшін қондырғыларды құру қажет болады. Ллойдминстер-Хардисти (Канада) және Арлан-Салаваттың (Башкирия) кейбір құбырларында тұқырлы мұнайларды еріту үшін газды конденсаттарды қолданады. Ллойдминстер-Хардисти құбыры бойынша ¹/₄ бөлігіне жуығы конденсатпен ерітілген, өте тұтқырлы мұнайды

(V₅₀ = 2,9x10^-4 м²/с) айдайды. Бұдан басқа, қысқы уақытта қоспаны айдау алдында 330⁰К-ға дейін қыздырады. Ллойдминстер кен орнына Хардистиден конденсаты жіберу үшін арнайы құбыр салынса да, тұтқырлы мұнайды тасымалдаудың мұндай тәсілі басқа тәсілдерден экономикалық жағынан тиімді болып шықты.

Қоспадағы әр компонент мөлшерін ақырға өнімге қойылған талаптар негізінде құрастырылған араластыру рецепіне сәйкес етіп анықтайды. Мысалы, экспортқа шығарылатын мұнайдың құрамындағы күкірт мөлшері 1% -тен аспау керек. Бұдан басқа, барлық жағдайларда экономикалық жағынан ең тиімді араластыру рецепін сақтау қажет және де бұл жағдайда халық шаруашылығының мүдессіне ең қолайлы жағынан көрсетілуі керек – пайда, рентабельділік, айдауға кететін шығындардың аз болуы және т.б. Мұнай мен мұнай өнімдерін тиімді араластыруы бойынша келтірілген есептердің барлық кешендерін ЕЭМ-да арнайы жасалған алгоритмдер көмегімен шығаруға болады.

Қоспаны тасымалдау үшін құбырдың гидравикалық есептелуі кәдімгі мұнай құбырының есептелуінен ажыратылмайды.

Мұнай ерітудің бірден-бір тәсілі – ол сұйықтатылған мұнайдың газдарын қолдану болып табылады. Тәсілдің мәні келесідей: мұнай өндірістерінен мұнайды бөлудің бірінші сатысынан кейін, қалған мұнай газдарымен қоса қайта өңдеу аймақтарына тасымалдайды. Ол жерде мұнай, газ өңдейтін зауыттар немесе мұнайхимиялық клмбинаттар орналасқан. Сонымен қатар, соңғы бөлу мен мұнай тауарлы есепке алу, және де оны будың серпімділігі бойынша қажетті нормасына жеткізу, өндіру аймақтарынан немесе өндіретін станциялардан мұнай мен газды өңдейтін аймақтарға тасымалдайды, яғни әлде қайда жақсы жабдықталған және қоныстанған аймақтарға тасымалдайды. Газбен қаныққан қоспаларды, жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз ететін қысымы бар сораптан сорапқа айдау схемасы бойынша айдайды. Сонымен қатар, газбен қаныққан мұнай, гомогенді қозғалатын жән қаныққан буда қысымы атмосфералықтан көп болатын мұнай мен газ қоспасы болып табылады.

Газбен қаныққан мұнайларды айдау технологиясы олардың тасымалдану қасиеттерін тұқырлық пен тығыздықтың төмендеуі арқылы жақсартуын, мұнай өндіру аймақтарына мұнай газдарының жоғалуын төмендетіп, оның пайдаға асыру коэфициентін жоғарлатуын, мұнай өндірілетінаймақтардың газдануын төмендетуін, мұнай құбырлары жүйесінің тиелуін жоғарлатуын, кең ассортиментті мұнайхимиялық өнімдерін алу үшін қымбат шикізат болып табылатын мұнай газдарының ауыр көмірсутектер фракциясын өңдеуге тартуын қамтамасыз етеді. Энергетикалық эквиваленті бойынша мұнай құбырының өткізгіштік қасиеті газ құбырының өткізгіштік қасиетінен бірнеше есе жоғары болғандығын ескерсек, мұнайды газбен қаныққан күйінде бірлесіп айдау тәсілінің артықшылығы айқын көрінеді.

Қаныққан булардың, тұтқырлық және тығыздықтық қысымдарының газбен қаныққан мұнай компоненттерімен байланысы аса күрделі болады, және көбінесе, эксперимент түрінде немесе эмпирикалық формулалар арқылы анықталады, сондықтан газбен қаныққан мұнайларды айдау үшін құбырлардың гидравикалық есебін арнайы әдіспен жүргізеді.

1.1.2 Тұтқырлы майлар мен мұнай өнімдерін гидротасымалдау

Тұтқырлы немесе парафинді қатуы жоғары мұнайларды немесе мұнай өнімдерін сумен бірлесіп айдау – құбырлы тасымалдаудың тиімді тәсілдернің бірі болып табылады. Тұтқырлы мұнайларды гидротасымалдаудың бірнеше варианттары бар.

Олардың біріншісі келесідей: Құбырғы тұтқырлы мұнай өнімі мен суды, мұнай өнімі су сақинасының ішінде қозғалатындай етіп, бір уақытта айдайды. Мұнай су сақинасының ішінде қалқып шықпау үшін ағынды спиральды құбырлар арқылы айналдырады. Мұнай құбырлардың ішкі бетінде зауытта жасалған бұранданың ширатылма жолы немесе қажетті пішіні мен берілген адамы бар пісірілген металды сым болады. Спиральды ширатылма жол қозғалып жатқан ағынды айналдырады, соның нәтижесінде ауыр суды құбыр қабырғаларына лақтыратын центрге бағытталған күштер пайда болады. Мұнай өнімімен салыстырғанда судың тұтқырлығы аз болғандықтан, нәтижесінде үйкеліске кететін жоғалулар болады, және мұнайдың жалғыз өзін айдаумен салыстырғанда, берілген қысымда мұнайдың (мұнай өнімдерінің) көп мөлшерін айдауға болады. Мұндай тәсілмен тығыздығы судікінен аз болатын мұнайды (мұнай өнімдерін) айдауға болады. Құбырдың ақырғы пунктінде су мен мұнайды айыруды кез- келген белгілі тәсілмен (химиялық, термиялық, термохимиялық, тұнба, т.б.) жүргізеді.

Сақинада судың турбулентті қозғалысы кезінде турбулентті соғуының арқасында айырудың шегінде эмульсионды қабат пайда болады. Біраз уақыттан кейін су сақинасы толығымен жойылады, сондықтан оны мезгіл-мезгіл қалпына келтіріп отыру керек, ал бұл мұнайдың сулануын жоғарлатады, олай болса балластылы суды айдауға кететін өндірістік емес шығындарды да жоғарлатады. Мұнда, пайда болатын эмульсияның тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығынан не кіші (гидрофобты), не үлкен (гидрофильді) бола алатынын ескеру қажет.

Гидротасымалдаудың бұл тәсілі құбырлардың ішкі бетіне бұранданың ширатылма жолын жасау күрделілігінен кең таратылмады.

Құбырда ағынның айналуы болған кезде, су мен мұнай өнімінің тығыздықтарының әр түрлілігінен, су құбырдың төменгі бөлігіне жеткілікті тез ағады. Нәтижесінде құбырдың төменгі бөлігімен қозғалатын айырылған судың және сол судың үстімен сырғанайтын мұнайдың ағыны пайда болады. Су мен мұнай қозғалыстарының жылдамдықтарына байланыстыолардың арасындағы айыру шегі жазық немесе қисық сызықты болуы мүмкін. Сонымен бірге, ағын қозғалысының жылдамдығы жоғарлаған сайын, сегментті су сақинасының қалыңдығы кішірейді.

Сонымен, гидротасымалдаудың екінші варианты, құбырда мұнай мен су арасындағы нақты айыру шегі болатын, ағынды жасауға негізделген. Бұл жағдайда төселетін судың ламинарлы және турбулентті режимдерін және тұтқырлы мұнайдың күрделі ағынын қарастырады. Құбырдың өткізгіштік қасиеті өседі және суық тұтқырлы мұнайдың өзін ғана айдаған кезде өткізгіштік қасиетін максимум 1,5 есе асып кете алады, бұл біріншіден, тұтқырлы мұнаймен суланған құбырдың периметрінің кішіреюімен, екіншіден, төселетін судың эффектісімен түсіндіріледі. Бірақ, бұл тәсіл де іске асырылмады, себебі су мен мұнайдың арасындағы нақты айыру шегі тек қана ламинарлы режимде болады. Құбырда компоненттердің ламинарлық ағыны мұнайдың да, судың да өте аз берілуіне әке соғады. Ағынның 0,07 м/с және одан да көп жылдамдығы кезінде төселетін су қабатының турбулизайиясы басталады, және де ол құбырда эмульсияның пайда болуына әкеп соғады.

Бұдан шидротасымалдаудың үшінші варианты шығады – мұнай мен судың қоспасының пайда болуы және оның кейінгі айдалуы. Мұнай – су қоспаларының қасиеттері неньютондық сұйықтықтардың қасиеттеріне тән болады. Эмульсияның тұтқырлығының төмендеуін, сонымен бірге, үйкеліске жойылуының азаюын “судың ішіндегі мұнай” (С/М) типтегі эмульсия пайда болған жағдайда алуға болады. Мұндай мұнай – сулы қоспа судағы мұнайдың әр түрлі өлшемдері қатып бөлшектерінің салмағы (мұнда су – тұтас фаза болады) болып табылады. Мұнайдың әр бөлшегі су пленкасымен қоршалған, сондықтан олар құбырдың ішкі бетімен және бірімен-бірі жұғыспайды. Нәтижесінде құбырдың барлық ішкі бетінде мұнай – сулы қоспа сырғанайтын су сақинасы болып табылады.

Бұл құбылыс сырғанау эффектісі деп аталады. С/М типті эмульсияның пайда болу және сақталу (өмір сүру мерзімі) шарттарын жақсарту үшін мұнай – сулы қоспаға әртүрлі, көбінесе анион типті, ҮАЗ-дарды қосады. Бұл суда ерітілген заттар құбырдың ішкі бетін сумен сулануын жақсартады, ал ол өз кезегінде айдау кезіндегі үйкеліске кететін энергияны едәуір төмендетеді. С/М эмульсиясының тұрақтылығы ағындағы ҮАЗ-дың, тесператураның, ағын қозғалысы тәртібінің, су мен мұнай қатынасының сипаттамалары мен концентрациясына байланысты болады. Мұнайлар сумен қосылып (ҮАЗ-сыз) “кері” деп аталған “мұнай ішіндегі су” типті жеткілікті берік эмульсиялар түзеді. Бұл эмульсияларда тұтас фазамен әртүрлу пішінді су бөлшектері қосылған мұнай бар. олардың тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығын едәуір асады.

Айдау жылдасдығының, ағын температурасының, қысымының күрт өзгеруі кезінде фазалар инверсиялы болады. С/М эмульсиясының М/С эмульсиясына айналады, және ол құбырдың “қатып қалуына” әкеп соғады.

Қоспадағы судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын азайтады, ал тасымалданатын судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын жақсартады, бірақ берілген гидротасымалдау түрінің экономикалық көрсеткіштерін төмендетеді. Судың минималды мөлшері көлемі бойынша тасымалданатын қоспаның бүкіл мөлшерінің 30% -ін құру керектігі эксперимент түрінде анықталған. Гидротасымалдаудың тиімділігін жақсарту үшін суда еритін ҮАЗ-дарды қолданған жақсырақ болады. Белгілі шарттарда дөрекі шашыралған (грубодиспергированный) ағындарда гравитациялық қатпарлану болуы мүмкін, ал оның жылжуы су мен мұнай өнімдері тығыздықтарының айырымы үлкен болған сайын қарқындылай түседі. Гидротасымалдау кезінде айдауды тоқтатуға болмайды, себебі олар ағынның қарқынды қатпарлануымен қосақталып жүреді.

Құбырдағы жетілген турбулентті режим кезінде эмульсиялар жақсы сақталады. Басты станцияларда оларды арнайы араластырғыштарда немесе центрден тепкіш сораптарда 300 К температура шамасында дайындайды. Айдау кезіндегіфазалар инверсиясының алдын алу үшін температуралық режимді, ҮАЗ-ның берілген концентрациясын және қоспадағы судың проценттік құрамын қатал түрде ұстау қажет.

Жоғары парафинді мұнайдың (33% парафин) гидротасымалдаудың Танджунг-Баликпалан (Индонезия) магистральді гидромұнай құбырында пайдаланады. Берілген құбырда жақсы дайындалған гидроқоспалардың (30% су) айдауын 5 тәулікке дейін тоқтата-тоқтата айдауға болатындығы эксперимент жүзінде анықталған. Айдауды қайтадан бастағанда жібергіш қысым жіберілген мәндерді аспады. Соңғы пунктінде мұнайды термиялы сусыздандырады да, ҮАЗ-ның регеренциясы немесе нейрализациясы болады.