CC BY
34ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES) УДК 621.592
Грязнова Е.С.
студент кафедры «Трубопроводный транспорт», Самарский государственный технический университет (Россия, г. Самара)
ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Аннотация: объектом исследования является проблема образования асфальтосмолопарафиновых отложений на внутренней стенке нефтепроводов. В статье рассмотрены факторы, влияющие на образование АСПО при транспортировке нефти по магистральным трубопроводам.
Ключевые слова: нефть, транспортировка нефти, асфальтосмолопарафиновые отложения, свойства нефти, факторы.
Трубопроводный транспорт углеводородов — одна из важнейших составных частей производственной инфраструктуры, ее устойчивое развитие — в числе приоритетных задач в российской и мировой системе поставок углеводородов.
На сегодняшний день в России накоплен огромный опыт проектирования, сооружения и эксплуатации трубопроводов. Достаточно полно рассмотрены вопросы экономичности и надежности трубопроводных систем и их экологической безопасности. Однако возрастающие требования к таким системам, с учетом общего роста уровня техники и технологий, требуют более детального подхода к решению ряда проблем.
Добыча парафинистых нефтей в настоящее время составляет более половины всей добываемой нефти в стране. Так, при добыче парафинистых нефтей серьезной проблемой, вызывающей осложнения в работе скважин, нефтепромыслового оборудования и трубопроводных коммуникаций, является образование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), формирование которых приводит к снижению производительности системы и эффективности работы насосных установок [1].
Факторы, влияющие на образование и интенсивность выпадения асфальтосмолопарафиновых отложений [2]:
- перепад температур: с увеличением разницы между температурами окружающей среды и потока нефти количество отлагающегося парафина пропорционально возрастает;
- при давлениях выше давления насыщения температура образования парафина увеличивается с увеличением давления. Когда давление ниже давления насыщения, при снижении давления наблюдается повышение температуры начала кристаллизации. Это объясняется повышенным выделением газов, что оказывает существенное влияние на растворимость парафинов. Снижение температуры в нефтяных и нефтегазовых потоках;
- по мере увеличения дебита нефти интенсивность накопления отложений сначала увеличивается за счет увеличения массопереноса, достигает максимума и с определенной скоростью начинает снижаться. По мере увеличения скорости нефти лучше удерживает кристаллы парафина во взвешенном состоянии и с большей вероятностью вымывает отложившийся парафин, поскольку силы напряжения сдвига перевешивают силу сцепления между частицами парафина и поверхностью трубы;
-от характеристик поверхности зависит прочность сцепления парафиновых отложений с поверхностью. При прочих равных условиях интенсивность образования асфальтосмолопарафинистых отложений на поверхности различных материалов зависит от степени их полярности.
Высокополярные (гидрофильные) материалы имеют слабую адгезию к парафину. Наименьшую интенсивность образования АСПО имеет стекло, а наибольшую - полиэтилен. Высокое качество обработки поверхности стальных труб не является препятствием для образования отложений в стальных трубах. Влияние шероховатости стенок труб: микронеровности являются очагами вихреобразования, разрыва слоя, замедлителями скорости движения жидкости у стенки трубы. Это служит причиной образования центров кристаллизации отложений, прилипания кристаллов парафина к поверхности труб, блокирования их движения между выступами и впадинами поверхности. Когда значение шероховатости поверхности труб соизмеримо с размерами кристаллов парафина либо меньше их, процесс образования отложений затруднен;
-соотношение объемов нефти и воды: с увеличением доли воды в потоке интенсивность отложения парафина снижается по двум причинам: из-за увеличения суммарной теплоемкости (теплоемкость воды выше, чем теплоемкость нефти) температура потока повышается, что приводит к уменьшению отложения парафина; из-за изменения характера смачиваемости поверхности, увеличения площади контакта стенки трубопровода с водой;
- наличие смол и асфальтенов: асфальтены могут осаждаться из раствора и самостоятельно участвовать в образовании плотных осадков. Присутствие смол интенсифицирует этот процесс. Парафин является основой осадочных веществ, а смолисто-асфальтеновые вещества обладают вяжущими свойствами;
- плотность и вязкость нефти: легкие маловязкие нефти с высоким содержанием легких фракций, выкипающие до 300°С, способствуют более быстрому накоплению АСПО по сравнению с более плотными и вязкими нефтями. Это объясняется тем, что при одинаковых температурных условиях растворяющая способность нефтей, богатых легкими фракциями, выше, чем у тяжелых, но в основном влияет на температуру кристаллизации парафиновой массы, понижая ее.
- время: со временем количество отложенного парафина увеличивается. Максимальная интенсивность образования АСПО наблюдается в начале процесса, после чего толщина отложившегося слоя парафина увеличивается, что снижает теплоотдачу от нефти в окружающую среду, замедляя тем самым скорость отложения.
Итак, основными условиями, способствующими парафинообразованию, являются: снижение давления и температуры. Все вышеперчисленные факторы должны учитываться при планировании и выполнении мероприятий по предупреждению и борьбе с отложениями АСПО в процессе добычи и транспортировке нефти.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр" - 2000. - 653 с.
2. Иванова, Л. В. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения / Л. В. Иванова, Е. А. Буров, В. Н. Кошелев // Нефтегазовое дело. - 2011. - № 1.
Gryaznova E.S.
Samara State Technical University, (Russia, Samara)
MAIN CAUSES & FACTORS AFFECTING FORMATION OF ASPHALT-RESIN-PARAFFIN DEPOSITS
Abstract: the object of the study is the problem of the formation of asphalt-resin-paraffin deposits on the inner wall of oil pipelines. The article considers the factors influencing the formation of ASF during oil transportation through trunk pipelines.
Keywords: oil, oil transportation, asphalt-resin-paraffin deposits, oil properties, removal methods, warning methods, factors.
