авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Повышение безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых промыслов в условиях их биозаражения

-- [ Страница 3 ] --

Видно, что с увеличением количества каскадов МГДО скорость коррозии стали существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия постепенно уступает место равномерной. Отсюда следует, что жизнедеятельность СВБ кардинально подавляется. В результате значительно повышается безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов в подобных условиях, поскольку удается полностью предотвратить локальную коррозию металла – наиболее опасный вид разрушения этих объектов.

Таким образом, предлагаемый метод борьбы с СВБ в нефтегазопромысловом оборудовании и трубопроводах заключается в выполнении следующих операций:

  1. определение ионного состава минерализованной воды;
  2. расчет и изготовление устройства для МГДО, а также экспериментальное определение количества ионов, выпадающих в виде кристаллической фазы, то есть процентного показателя обессоливания воды по сульфат-ионам. Расчет теоретического и реального мольного соотношения катионов и анионов – для определения количества дополнительно дозируемых катионов кальция, необходимых для полного удаления растворенных сульфат-ионов из жидкости;
  3. разработка системы устройств (рисунок 6) для удаления сульфат-ионов из среды. Возможны три варианта системы.  Возможные варианты системы для-7

Рисунок 6 - Возможные варианты системы для обработки среды, содержащей СВБ, с удалением выпавших сульфатов: а) отстаиванием; б) фильтрованием; в) центрифугированием

Первый включает дозатор (1) для подачи расчетного количества раствора соли кальция, устройство для МГДО (2) и отстойник (3) (

рисунок 6 а). При этом 4 – входящий в устройство для МГДО поток жидкости, содержащей сульфат-ионы; 5 – выходящий из отстойника поток жидкости без сульфат-ионов; 6 – выходящий из отстойника поток жидкости, обогащенный микрокристаллами сульфатов. Во втором варианте отстойник заменяется фильтром (рисунок 6 б). При этом 4 – то же; 5 – выходящий из фильтра поток жидкости без сульфат-ионов. В третьем варианте (рисунок 6 в) для отделения выпавших после МГДО кристаллов сульфата кальция служит гидроциклон. При этом 4 – то же; 5 – выходящий из гидроциклона поток жидкости без сульфат-ионов; 6 – выходящий из гидроциклона поток жидкости, обогащенной микрокристаллами сульфатов. Выбор того или иного варианта зависит от размера образующихся кристаллов сульфата кальция и их количества. Немаловажную роль играют и экономические аспекты.

Расчет количества дозируемой в обрабатываемую среду соли кальция с известной концентрацией ионов CCa2+ производится исходя из найденных в лабораторных условиях мольных концентраций сульфат-ионов и карбонат-ионов в среде объемом V. Количество добавляемого раствора составляет

.

После МГДО все сульфат-ионы переходят в микрокристаллическую фазу, переносятся потоком среды в отстойник (

рисунок 6 а), фильтр (рисунок 6 б) или гидроциклон (рисунок 6 в) откуда в дальнейшем удаляются.

Предлагаемый метод обеспечивает полное подавление жизнедеятельности СВБ в промысловых средах, снижение образования отложений гипса на стенках трубопроводов и оборудования, предотвращает образование биогенного сероводорода, то есть способствует как улучшению экологической обстановки в районе предприятия, так и значительному повышению безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов.

В четвертой главе описаны методические указания по расчету разработанных устройств для МГДО промысловых сред, проведению их монтажа и определению эффективности предложенного метода подавления жизнедеятельности СВБ.

На практике для осуществления МГДО необходимо рассчитать и изготовить устройство, которое имело бы высокую эффективность в рассматриваемых условиях. Методически это выполняется следующим образом.

Примем за основу расчетную схему, изображенную на рисунке 2.

Требуется определить:

1) количество хлорида кальция, которое следует дозировать в трубопровод для осаждения максимального количества сульфат-ионов;

2) количество предварительно дозируемой щелочи (например, NaOH), если обрабатываемый поток имеет значение рН ниже 3-4 или повышенное содержание растворенных кислых газов, препятствующих достаточно полному удалению сульфат-ионов;

3) величины В, L, m и необходимое количество последовательно устанавливаемых каскадов в устройстве для МГДО;

4) тип и параметры устройства (отстойник, фильтр или гидроциклон) для выведения из среды образующейся кристаллической фазы.

Кроме того, проектируемая система должна соответствовать параметрам промысла по пропускной способности и давлению на выходе, а также климатическим условиям эксплуатации.

Поскольку в образовании солей принимают участие ионы, рассчитывают плотность индуцируемого тока для обоих их видов.

Величину магнитной индукции для различных ионов рассчитывают по формуле

,

где Qi – суммарный заряд i-ых ионов, проходящий за время t в зазоре устройства для МГДО, Кл; 0 – магнитная постоянная, Вс/(Ам); ei – заряд i-ых ионов, Кл; qi – валентность i-ых ионов; ci – концентрация i-ых ионов, ед./м3; ui - подвижность i-ых ионов, м2/Вс; S – площадь сечения, через которое протекает индуцируемый ток, м2; U - скорость движения среды, м/с.

Для катионов и анионов величина магнитной индукции различна, поэтому при проведении расчетов берут наибольшее значение с целью обеспечения эффективной обработки.

Величины m, L и необходимое число каскадов определяют с помощью специально разработанной в ходе выполнения диссертации компьютерной программы. Она позволяет также определять направление индуцируемого тока ионов и рассчитывать его плотность по осям x, y, z для каждого типа ионов. Зная величину магнитной индукции, рассчитанную по приведенной выше формуле, подбирают постоянные магниты с соответствующими характеристиками. Значения m и L задают с учетом геометрии трубы, размеров магнитов и условий в трубопроводе. Далее рассчитывают плотность индуцируемого тока для каждого типа ионов.

В качестве ИМП были выбраны магниты типа Nd2Fe14B, которые при относительно невысокой цене обеспечивают длительную работу устройства для МГДО в условиях газонефтепромыслов.

Число каскадов МГДО предварительно определяют, исходя из количества растворенных сульфат-ионов по таблице 1 и окончательно - по результатам испытаний на промысловой среде.

Эффективность устройства для МГДО оценивают по формуле

Э = (1- С ост / С0) ·100 %,

где С ост – остаточная концентрация сульфат-ионов после МГДО, моль/л; С0 - начальная концентрация сульфат-ионов в среде, моль/л.

Лабораторные эксперименты по определению влияния МГДО на снижение концентрации сульфатов в модельных средах в условиях дозирования раствора хлорида кальция показали высокую эффективность разработанного метода. Так, при скорости концентрированного модельного раствора сульфата кальция 1 м/с эффективность МГДО составила в среднем 40 % на один каскад. Обработанный раствор центрифугировали и определяли содержание сульфат-ионов. Было показано, что 4-5 каскадная МГДО промысловой воды в условиях дозирования раствора хлорида кальция дает возможность снизить количество сульфат-ионов до 0,05 % масс. и ниже, что позволяет полностью подавить жизнедеятельность СВБ.

Учитывая большое различие в плотности между выпадающими солями и средами технологических потоков, для разделения образующихся суспензий предлагается использовать отстойники, фильтры или гидроциклоны. В диссертации приведены методы их расчета в зависимости от полученных экспериментальных данных.

Таким образом, использование разработанного метода позволяет полностью исключить существование и рост СВБ в системах промысловых трубопроводов и, тем самым, значительно повысить безопасность эксплуатации объектов нефтегазовых промыслов.

ВЫВОДЫ

1 Теоретически обосновано и подтверждено на практике, что МГДО минерализованных промысловых сред позволяет полностью предотвращать локальную микробиологическую коррозию металла нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, которая является одной из основных причин их разрушения и непрогнозируемых аварийных отказов. Даже в случае наличия в промысловой среде хорошо растворимых солей, когда для эффективного извлечения сульфатов необходимо одновременно с МГДО дозировать в нее соли кальция, метод отличается малыми энергозатратами, простотой изготовления требующихся устройств, отсутствием необходимости их обслуживания. В результате материальные затраты на реализацию метода значительно уступают таковым в случае использования распространенных в нефтегазовой отрасли методов (например, применение дорогостоящих бактерицидов), которые, к тому же, не обеспечивают полного подавления жизнедеятельности СВБ в адгезированной на поверхности оборудования форме.

2 МГДО промысловых сред имеет высокую антибактериальную эффективность практически с момента начала воздействия, так как условия, необходимые для образования кластеров сульфатов, формируются в течение первой секунды обработки. Микрокристаллы сульфатов имеют размеры до 4 мкм и при высоких скоростях потока не способны к отложению на стенках труб и оборудования. Они перемещаются в объеме транспортируемой среды в виде мелкодисперсной взвеси.

3 Механизм МГДО промысловых сред заключается в пространственном разделении катионов и анионов в постоянном магнитном поле. Они движутся в противоположные стороны – к области максимального воздействия магнитного поля. В зоне с нулевой магнитной индукцией происходит увеличение концентрации катионов и анионов. В случае удаления сульфат-ионов в условиях дозирования раствора хлорида кальция в этой зоне возникает пересыщение по сульфату кальция. Начинается процесс активного образования микрокристаллов, а концентрация растворенных сульфатов снижается до требуемых значений.

4 Показано, что с увеличением количества каскадов МГДО скорость коррозии стали 20 существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия уступает место равномерной. Следовательно, жизнедеятельность СВБ эффективно подавляется. Удается практически полностью предотвратить локальную коррозию металла, которая существенно снижает безопасность эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Николаев О.А. Магнитогидродинамический метод обработки оборотной воды ГПЗ для предотвращения накипеобразования / Николаев О.А. // Новые технологии в газовой промышленности: тез. докл. 7-й всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности. – М: РГУ НГ им. И.М. Губкина, 2007 - С. 20.

2 Николаев О.А. Магнитогидродинамический метод обработки оборотной воды ГПЗ для предотвращения сульфатредукции СВБ / Николаев О.А., Лаптев А.Б. // Новые технологии в газовой промышленности: тез. докл. 7-й всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности. – М: РГУ НГ им. И.М. Губкина, 2007 - С. 21.

3 Николаев О.А. Обеспечение безопасности эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов в условиях солеотложения и биообрастания / Николаев О.А. // Трубопроводный транспорт – 2007: тез. докл. междунар. учеб.-науч.-практ. конф. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007. – С. 58-59.

4 Николаев О.А. Уменьшение объема сульфатных отложений в промысловых трубопроводах как способ предотвращения биокоррозии / Николаев О.А. Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: материалы науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2008 – С. 257.

5 Николаев О.А. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов в условиях биозаражения пластовых вод / Николаев О.А., Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. – Уфа: УГНТУ, 2008. – Вып. 3. – С. 75-76.

6 Николаев О.А. Использование магнитогидродинамической обработки для подавления жизнедеятельности аэробных бактерий и микроводорослей / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы науч.-практ. конф. – Уфа.: ИПТЭР, 2008. – С. 72-73.

7 Николаев О.А. Влияние магнитогидродинамической обработки на жизнеспособность сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Алаев А.А., Латыпов О.Р.., Цыпышев О.Ю., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы науч.-практ. конф. – Уфа: ИПТЭР, 2008. – С. 79-81.

8 Николаев О.А. Применение магнитогидродинамической обработки для удаления сульфат-ионов из пластовых сред / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ИПТЭР, 2008. - № 74. – С. 41-46.

9 Николаев О.А. Лабораторный стенд для изучения влияния магнитогидродинамической обработки на микробиологическую коррозию стали / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. Уфа: ИПТЭР, 2008. - № 74. – С. 98-102.

10 Николаев О.А. Расчет устройств для магнитогидродинамической обработки, применяемых с целью снижения сульфатредукции бактерий в пластовых водах / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Черепашкин С.Е., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Нефтегазовое дело. - 2008. - № 4. - С. 204-208.

11 Николаев О.А. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов нефтегазовых промыслов в условиях воздействия сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев О.А., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья: материалы науч.-техн. семинара – Уфа: ИПТЭР, 2009. - С. 22-23.



Pages:     | 1 | 2 ||
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.