Способ размыва шламовых отложений для их последующего удаления из герметичных резервуаров подготовки нефти с помощью гибкой трубы агрегата "колтюбинг"

 

Изобретение относится к области подготовки нефти к транспортировке, в частности к сепарированию для очистки от газа и механических включений. Обеспечивает создание технологии для размыва и удаления шламовых отложений из резервуаров подготовки нефти. Сущность изобретения: способ заключается в использовании для размыва отложений гибкой трубы агрегата “Колтюбинг”. Эта труба оснащена перфорированным участком, герметично соединенным с размывочной головкой, являющейся рабочим концом гибкой трубы. Рабочий конец гибкой трубы вводят в герметичный резервуар подготовки нефти по заданной траектории. Давление промывочной жидкости на рабочий конец трубы задают 0,8-1,0 МПа. Перемещают его внутри резервуара со скоростью не более 1 м/мин при тяговом усилии на рабочий конец трубы 2-3 кг/см². При этом в течение всего цикла размыва и удаления отложений расход промывочной жидкости, подаваемой в резервуар, поддерживают из расчета 8-10 м³ на 1 м³ шламовых отложений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологиям подготовки нефти, включающим, в частности, ее сепарирование для очистки от газа и отстаивание для отделения механических включений.

В настоящее время в процессе подготовки нефти для ее сепарации и отстаивания используются герметичные резервуары, оснащенные трубопроводами для транспортировки подготовленной нефти и удаления отстоявшихся шламовых отложений.

Существует техническая проблема обслуживания таких резервуаров, заключающаяся в необходимости периодической очистки корпуса резервуара от шламовых отложений, которые содержат в своем составе асфальтены, смолистые вещества, парафины, твердые механические примеси и др.

В процессе эксплуатации резервуара шламовые отложения превращаются в слоистую структуру, в составе которой твердые отложения находятся внизу и спрессовываются, т.к. кроме песка и продуктов коррозии они связываются глинистыми отложениями и цементируются.

Накопление твердых отложений в нижней части резервуара приводит к изменению динамики работы резервуара, забиванию технологических трубопроводов асфальто-песчаными отложениями и необходимости остановки работы резервуара для проведения ремонтных работ.

На сегодняшний день очистка резервуара от шламовых отложений является самым опасным и дорогостоящим видом при проведении ремонтных работ оборудования технологических площадок подготовки нефти по следующим причинам.

Во-первых, существующие производственные технологии требуют постоянного присутствия ремонтного персонала внутри корпуса резервуара, что невозможно осуществить без его разгерметизации.

Разгерметизация резервуара приводит к ухудшению экологической обстановки, загазованности карэ резервуарного парка, снижению взрывопожароопасности объекта.

Даже использование робота не решило бы проблему, т.к. его передвижение внутри корпуса резервуара было бы ограниченным из-за наличия в нем технологических трубопроводов и также потребовало бы периодического присутствия персонала внутри корпуса.

Сущность настоящего предложения состоит в использовании для вышеобозначенной проблемы прогрессивной колтюбинговой технологии, основу которой составляет перемещение длинномерных гибких безмуфтовых труб, наматываемых на барабан, устанавливаемый на шасси грузового автомобиля или прицепа.

Эта технология последние 30 лет широко используется в мировой практике нефтедобычи при эксплуатации и капитальном ремонте скважин, а также при обустройстве промыслов, т.к. обладает высокой экономической эффективностью и значительными технологическими преимуществами.

В настоящее время гибкая труба используется в том числе для цементирования, стимулирования, каротажа, тестирования скважин и т.д. (Материалы II Всероссийской научно-технической конференции по проблемам колтюбинга в нефтегазовом комплексе России, г. Москва, 2001 г.) /1/.

Известно применение колтюбинговой технологии при очистке призабойной зоны пластов нагнетательных скважин от парафина и остатков нефти (А.Н. Хамидулин. Эксплуатация колтюбинговых установок, полученные результаты и освоенные технологии в ОАО “ТАТНЕФТЬ”, /1/, с. 20-23).

“Технологию очистки призабойной зоны пластов нагнетательных скважин путем создания депрессии и одновременным химическим воздействием на пласт с помощью гибкой трубы” /1/, стр. 22-23, по ее предназначению для очистки с использованием колтюбинга можно принять в качестве наиболее близкого аналога к заявляемому решению.

При создания колтюбинговой технологии для размыва и удаления шламовых отложений из резервуаров подготовки нефти необходимо было определить параметры режимов процесса размыва, учитывающие особенности и условия проведения этого процесса.

К этим условиям относятся исключение повреждения стенок корпуса резервуара и их антикоррозионного покрытия и необходимость поддержания определенной концентрации шламовых отложений в воде в виде пульпы для удаления по технологическим трубопроводам с соблюдением требований по безопасности закрытого резервуара с нефтью.

Задача настоящего изобретения создание колтюбинговой технологии для размыва и последующего удаления шламовых отложений из герметичных резервуаров подготовки нефти.

Для решения поставленной задачи заявленный способ включает введение рабочего конца гибкой трубы в виде размывочной головки в зону обработки, подачу в нее под давлением промывочной жидкости, перемещение размывочной головки по зоне обработки по заданной траектории, при этом рабочий конец трубы оснащают дополнительным перфорированным участком трубы, герметично соединенным с размывочной головкой, рабочий конец трубы вводят в герметичный резервуар подготовки нефти, давление на рабочий конец трубы задают 0,8-1,0 МПа, перемещают его внутри резервуара со скоростью не более 1 м/мин при тяговом усилии на рабочий конец трубы 2-3 кг/см², при этом в течение всего цикла размыва и удаления отложений расход промывочной жидкости, подаваемой в резервуар, поддерживают из расчета 8-10 м на 1 м³ шламовых отложений.

При этом отверстия в дополнительном перфорированном участке трубы выполнены с возможностью направления потока струи промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению движения рабочего конца гибкой трубы.

Дополнительно в заявленном способе соблюдают условие, что общая поверхность сечения отверстий дополнительного перфорированного участка трубы не превышает более чем в 1,2 раза сечения самой трубы.

Сущность изобретения заключается в следующем. Использование свойства гибкой трубы перемещаться по заданной траектории создает необходимые условия для соприкосновения рабочего конца гибкой трубы с большой поверхностью шламовых отложений и обеспечивает возможность без разгерметизации корпуса резервуара и присутствия в нем рабочего персонала “взрыхлить” - размыть шламовые отложения во всем их объеме с помощью подаваемой под давлением в корпус резервуара промывочной жидкости.

Необходимым условием решения проблемы по размыву и последующему удалению отложений является также приведение массы шлама в движение для создания рабочего пространства для размывочной головки.

Вода, воздействующая на шлам через отверстия перфорированного участка трубы, способствует именно этому. Если отверстия перфорированного участка трубы выполнить таким образом, чтобы они направляли поток промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению движения рабочего конца гибкой трубы, и в таком количестве, чтобы общая поверхность сечения отверстий которого не превышала более чем в 1,2 раза сечения самой трубы, то эффект работы размывочной головки будет наибольшим.

При этом, для того чтобы не повредить стенки корпуса резервуара и антикоррозионное покрытие, давление промывочной жидкости на рабочий конец трубы задают 0,8-1,0 МПа, а тяговое усилие на рабочий конец трубы 2-3 кг/см². Нижние пределы значений давления и тягового усилия на рабочий конец трубы обусловлены эффективностью процесса.

Скорость перемещения рабочего конца трубы не более 1 м/мин является оптимальной для эффективного воздействия на шламовые отложения. При превышении размера скорости перемещения более 1 м/мин конец гибкой трубы будет выбирать траекторию, огибающую объем шламовых отложений без воздействия на них.

Размыв отложений является необходимым условием для удаления шлама, но недостаточным, поэтому для эффективного продвижения размытых отложений по технологическим трубопроводам расход промывочной жидкости, подаваемой в резервуар, поддерживают из расчета 8-10 м³ на 1 м³ шламовых отложений.

ПРИМЕР. Способ опробован на резервуаре подготовки нефти технологической дожимной насосной станции Самотлорского месторождения. Объем резеруара 2000 м³, диаметр 15184 мм, длина окружности 47681 мм. Общий уровень шламовых отложений в резервуаре до начала работ по размыву составлял 245 см по высоте, что в пересчете на объем равно 416, 5 м³.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема технологии размыва и удаления шламовых отложений, на фиг. 2 - траектория движения рабочего конца гибкой трубы внутри корпуса резервуара подготовки нефти отстаиванием, на фиг. 3 - то же, но для аппарата сепарации нефти от газа, на фиг. 4 - дополнительный перфорированный участок трубы, соединенный с размывочной головкой.

Для проведения работ резервуар 1, содержащий трубопроводы 2 для подачи нефти, выводится из эксплуатации. Для обеспечения безопасности в полость резервуара вводится азот или инертный газ. Верхний уровень жидкости в резервуаре снижается до высоты примерно на 0, 5 м выше уровня шламовых отложений.

Для осуществления размыва использовали агрегат “Колтюбинг” производства предприятий ФИД (Республика Беларусь) с диаметром гибкой трубы 38 мм, имеющий в комплекте набор размывочных головок.

Агрегат 3 “Колтюбинг” устанавливали на участке подготовки нефти.

Размывочную головку 4 оснащают дополнительным участком 5 гибкой трубы диаметром 38 мм и длиной 22 м, который завальцовывают в наружную поверхность размывочной головки и герметично уплотняют с помощью манжет 6. Перфорация поверхности участка 5 выполнена в виде 52-х отверстий 7 диаметром от 2,5 до 6 мм, отверстия расположены под углом 15-90° с шагом 150 мм.

Рабочий конец гибкой трубы, оснащенный перфорированным участком, вводится в “сухотруб” - приемный защитный трубопровод диаметром 100 мм (не показан). Открывают приемную задвижку на люк-лазе 8 и производят подачу пластовой воды на агрегат “Колтюбинг”, проверяя его работоспособность.

Устанавливаются рабочие параметры режимов размыва. Давление промывочной жидкости на рабочий конец трубы задают 0,8-1,0 МПа и контролируют в процессе размыва при помощи счетчика.

Тяговое усилие на рабочий конец трубы задают 2-3 кг/см² и управляют этим режимом с помощью системы управления агрегата “Колтюбинг”.

Рабочий конец гибкой трубы через люк-лаз 8 вводят во внутреннюю полость резервуара 1 с контролем параметров давления промывочной жидкости и тягового усилия на рабочий конец трубы. Производится запуск рабочих насосов.

Управлять скоростью передвижения позволяет также система управления агрегата “Колтюбинг”.

При выводе насосов на стабильный режим продолжают перемещение рабочего конца гибкой трубы по объему шламовых отложений внутри корпуса резервуара со скоростью не более 1 м/мин.

Оптимальная траектория передвижения рабочего конца трубы зависит от конструкции резервуара и определяется экспериментально. В данном примере траектория перемещения гибкой трубы изображена на фиг. 2 и 3. На фиг. 2 изображено сечение резервуара 1 для отстаивания нефти и в этом случае при достижении рабочим концом величины продвижения, приблизительно равной длине окружности резервуара, производят возврат рабочего конца. Затем возобновляют его передвижение по периметру внутренней полости резервуара. Дополнительно производят размыв отложений в центральной части полости резервуара (фиг. 2). При отклонении от режимов размыва производят возврат рабочего конца.

При использовании способа для размыва и удаления шламовых отложений из корпуса аппарата 9 сепарации нефти (фиг. 3), ось которого в отличие от резервуара (фиг. 2) расположена в горизонтальной плоскости, траектория движения рабочего конца может быть возвратно-поступательной и относительно прямой.

В течение всего процесса размыва и удаления отложений расход промывочной жидкости, подаваемой в резервуар, поддерживают из расчета 8-10 м³ на 1 м³ шламовых отложений. Размытые отложения благодаря такой концентрации в промывочной жидкости через технологические трубопроводы, не забивая их стенок, с помощью насосов удаляются из резервуара в шламовый амбар 10.

Цикл размыва повторяют до отсутствия в пульпе шламовых отложений.

По результатам испытания предложенного способа общий объем остаточного шлама составил 41 м³. Время операции по размыву составило 16 ч.

Таким образом, при использовании заявленного способа обеспечивается производительность труда, считающаяся высокой для такого вида работ. Удаление шлама производится без присутствия рабочего персонала, что обеспечивает безопасность процесса и оздоровление условий труда.

Благодаря шассийному исполнению агрегата “Колтюбинг” технология является мобильной и может использоваться на многих площадках подготовки нефти. Возможность управления технологическими режимами процесса размыва обеспечивается также самой системой управления аппаратом, поэтому не требует дополнительных затрат.

С учетом того что аппараты “Колтюбинг” имеются или необходимы для эксплуатации в процессе добычи нефти и проведения ремонтных работ в этих процессах, предлагаемая технология является экономически оправданной и с этих позиций.

Формула изобретения

1. Способ размыва шламовых отложений для их последующего удаления из герметичных резервуаров подготовки нефти с помощью гибкой трубы агрегата “Колтюбинг”, включающий введение рабочего конца гибкой трубы в виде размывочной головки в зону обработки, подачу в нее под давлением промывочной жидкости, перемещение размывочной головки по зоне обработки по заданной траектории, отличающийся тем, что рабочий конец гибкой трубы оснащают дополнительным перфорированным участком трубы, герметично соединенным с размывочной головкой, рабочий конец гибкой трубы вводят в герметичный резервуар подготовки нефти, давление промывочной жидкости на рабочий конец трубы задают 0,8-1,0 МПа, перемещают его внутри резервуара со скоростью не более 1 м/мин при тяговом усилии на рабочий конец трубы 2-3 кг/см² , при этом в течение всего цикла размыва и удаления отложений расход промывочной жидкости, подаваемой в резервуар, поддерживают из расчета 8-10 м³ на 1 м³ шламовых отложений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочий конец гибкой трубы оснащают дополнительным перфорированным участком трубы, отверстия в котором выполнены с возможностью направления потока струи промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению движения рабочего конца гибкой трубы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочий конец гибкой трубы оснащают дополнительным перфорированным участком трубы, общая поверхность сечения отверстий которого не превышает более чем в 1,2 раза сечения самой гибкой трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4