CC BY
57
трубопроводное транспортирование
УДК 622.691.4.053:678
Исследование химической стойкости пластмассовых трубопроводов при контакте с газовым конденсатом
в настоящее время в России в условиях увеличения доли сернистых и тяжелых нефтей возрос интерес к газовому конденсату. Газовые конденсаты — жидкие смеси высоко-кипящих углеводородов различного строения, выделяемые из природных газов при их добыче на газоконденсатных месторождениях. По своему составу они сходны с нефтью, однако не имеют в составе смол и асфальтенов, поэтому могут в значительной степени компенсировать дефицит нефти при получении некоторых продуктов. Также газовый конденсат представляет собой ценное сырье для нефтегазоперерабаты-вающей и нефтегазохимической промышленности: используется как самостоятельный вид сырья для производства сжиженных углеводородных газов, газомоторного топлива, бытового газа, как компонент нефтяных смесей, улучшающий качество перерабатываемой нефти.
Значительные объёмы запасов газового конденсата в России, относительно низкая себестоимость и простота производства продуктов из газового конденсата позволяют говорить о стратегической значимости и перспективе роста использования данного углеводородного сырья. Однако наличие в составе газового конденсата значительного количества нормальных парафинов, имеющих высокие температуры застывания, может привести к осложнениям при его транспортировке по трубопроводам из районов добычи (крупных месторождений) до мест переработки [1].
Решением данной проблемы может явиться использование неметаллических труб. При строительстве трубопроводов различного назначения особое место занимают трубы из полимерных материалов, для которых характерны: долговечность; сокращение времени строительства за счёт уменьшения продолжительности монтажных работ; более высокая эластичность материала по сравнению со сталью; снижение потребления электроэнергии насосно-силовым оборудованием в связи с относительно низким гидравлическим сопротивлением полимерных трубопроводов, а также низкой адгезией парафиновых отложений [2]. Наряду с достоинствами, пластмассовые трубопроводы имеют и отрицательные качества, основным из которых является изменение физико-механических свойств материалов труб в агрессивных средах, к которым относится продукция нефтегазовых скважин, в том числе газовый конденсат [3].
На основе опыта эксплуатации газопроводов из полиэтиленовых труб была обнаружена и подтверждена высокая стойкость данного материала к природному газу, но меньшая устойчивость к сжиженной и газообразной пропан-бутановой смеси. Экспериментально установлено, что от воздействия паровой фазы этих газов материал труб набухает, а при длительном нахождении в жидкой фазе, теряет часть массы. Особенно это проявляется у труб из полиэтилена низкой
р.о. голубев, магистрант,
э.и. халилова, преподаватель,
р.а. ибрагимова, ассистент,
м.м. фаттахов, д.т.н., заведующий кафедрой,
кафедра «Автомобильные дороги и технология строительного производства»
ю.а. фролов, д.т.н., профессор
кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»
уфимский государственный нефтяной технический университет
E-mail: khalilova.ru@ mail.ru
В статье представлено экспериментальное исследование и дана качественная оценка химической стойкости пластмассовых трубопроводов при контакте с газовым конденсатом.
ключевые слова: газовый конденсат, химическая стойкость, полимерные трубы, полиэтилен, полипропилен, диффузия.
In article the experimental research is presented and quality standard of chemical stability of plastic pipelines is given at contact to a gas condensate.
Keywords: gas condensate, chemical stability, polymeric pipes, polythene, polypropylene, diffusion.
транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья № 2 2013
ТРУБОПРОВОДНОЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ
плотности, который от воздействия этих сред набухает более значительно или теряет свою массу [4].
В работе [4] приведены данные химической стойкости труб из термопластов: полиэтилена низкой плотности (ПНП), полиэтилена высокой плотности (ПВП), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), испытанных в 826 агрессивных органических и неорганических средах. Однако данные о химической стойкости труб, подверженных воздействию газового конденсата, отсутствуют.
Авторами была проведена качественная оценка химической стойкости пластмассовых труб при контакте с газовым конденсатом.
В качестве объекта исследований были выбраны трубы из полиэтилена низкого давления ПНД ПЭ 80 (газовая 110х10), ПЭ 63 (питьевая 63х3.6), ПЭ 63 (газовая 63х5.8), полиэтилена высокого давления ПВД 75х4 (техническая), а также труба из полипропилена ПП 63х3.6 (техническая).
При постановке эксперимента исследовался процесс диффузии конденсата в полимерный материал труб при 20оС. Диффузия конденсата в материал трубы оценивалась по изменению геометрических параметров и массы образцов. Измерения проводились в течение 6, 10, 30 и 35 дней испытаний. В результате экспериментов были получены кривые сорбции конденсата в полиэтилен (рисунок).
Анализируя вид полученных зависимостей, следует отметить, что рассматриваемый процесс диффузии носит выраженный экспоненциальный характер. Начальный этап характеризуется большой скоростью диффузии газового конденсата в рассмотренные трубные материалы (кроме образца из ПНД ПЭ 63 (газовая 63х5.8)), оцениваемой по степени набухания.
На основе анализа результатов эксперимента можно сделать следующие выводы:
• воздействие газового конденсата на полиэтилен и полипропилен обусловлено его диффундированием в полимер;
• процесс диффузии конденсата в полимер ин-
АЧ % 30
25
20
35 т, сут
Кривые сорбции газового конденсата при 20оС в полиэтилен:
1 - ПНД ПЭ 63 (питьевая 63х3.6); 2 - ПНД ПЭ 80 (газовая 110x10); 3 - ПП 63х3.6 (техническая); 4 - ПНД ПЭ 63 (газовая 63x5.8); 5 — ПВД 75x4 (техническая)
тенсивнее идет в первые 10 дней и продолжается до равновесного состояния насыщения трубного материала;
• экспериментально установлено, что полиэтилен и полипропилен набухают в газовом конденсате ограниченно, при этом предельные концентрации для рассмотренных материалов составляют для ПНД ПЭ 63 (питьевая 63х3.6) — 9,93%; ПНД ПЭ 80 (газовая 110х10) — 8,21%; ПП (63х3.6 техническая) — 23,9%; ПНД ПЭ63 (газовая 63х5.8) — 7,38%; ПВД (75х4 техническая) — 21,84%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пьядичев Э.В. Расширение ресурсов дизельных топлив за счет газовых конденсатов. — Ташкент: Фан, 1990. — 112 с.
2. Фаттахов М.М. Развитие научных исследований в области создания и внедрения труб из пластмассовых материалов для систем нефтегазосбора нефтяных месторождений Башкортостана в 1960-1970 гг. // История науки и техники. — Уфа: Научтехлитиздат, 2008. — № 9. — Спец. вып. № 4. — С. 89-92.
3. Фаттахов М.М., Терегулов Р.К., Шаммазов ИА., Мастобаев Б.Н., Мовсум-заде Э.М. Транспорт углеводородного сырья по трубопроводам из полимерных и композитных материалов. — СПб.: Недра, 2011. — 287 с.
4. Химическая стойкость труб из термопластов. Каталог НПО «Пластик». — Черкассы: НИИТЭХИМ, 1981. — 74 с.
транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья № 2 2013
