Перекачка высоковязкой и высокозастывающей нефти

В настоящее время добываются значительные объемы нефти, обла­дающей высокой вязкостью при обычных температурах или содержа­щей большое количество парафина и вследствие этого застывающей

148 Часть I. Основы нефтегазового дела

при высоких температурах. Перекачка такой нефти по трубопроводам обычным способом затруднена. Поэтому для ее транспортировки применяют специальные методы:

• перекачку с разбавителями;

• гидротранспорт высоковязкой нефти;

. • перекачку термообработанной нефти;

. • перекачку нефти с присадками;

• • перекачку предварительно подогретой нефти.

Перекачка высоковязкой и высокозастывающей нефти с разба­вителями является одним из эффективных и доступных способов улучшения реологических свойств высоковязких и высокозастываю-щих нефтей. В качестве углеводородных разбавителей используют га­зовый конденсат и маловязкие нефти.

Использование разбавителей позволяет довольно существенно снизить вязкость и температуру застывания нефти. Это связано с тем, что, во-первых, понижается концентрация парафина в смеси, так как часть его растворяется легкими фракциями разбавителя. Во-вторых, при наличии в разбавителе асфальто-смолистых веществ последние, адсорбируясь на поверхности кристаллов парафина, препятствуют образованию прочной структурной решетки.

В общем случае выбор типа разбавителя производится с учетом эф­фективности его воздействия на свойства высоковязкой и высокоза­стывающей нефти, затрат на получение разбавителя, его доставку на головные сооружения нефтепровода и на смешение.

Гидротранспорт высоковязкой и высокозастывающей нефти мо­жет осуществляться несколькими способами:

• перекачка нефти внутри водяного кольца. Однако широкого рас­
пространения данный способ транспорта не получил из-за слож­
ности изготовления винтовых нарезок на внутренней поверхно­
сти труб. Кроме того, в результате отложения парафина нарез­
ка засоряется и водяное кольцо у стенки не формируется, что
резко ухудшает параметры перекачки;

• перекачка водонефтяной смеси в виде эмульсии типа «нефть
в воде». Сущность этого способа состоит в том, что высоковяз­
кая нефть и вода смешиваются перед перекачкой в такой про­
порции, чтобы образовалась эмульсия типа «нефть в воде».
В этом случае капли нефти окружены водяной пленкой и поэто­
му контакта нефти со стенкой трубы не происходит. Для стаби­
лизации эмульсий и придания стенкам трубопровода гидрофиль­
ных свойств, т. е. способности удерживать на своей поверхно­
сти воду, в них добавляют поверхностно-активные вещества

Глава 3. Транспортировка нефти, нефтепродуктов и газа 149

(ПАВ). Устойчивость эмульсии типа «нефть в воде» зависит от типа и концентрации ПАВ, температуры, режима течения потока, со­отношения воды и нефти в смеси. Недостатком данного способа гидротранспорта является опасность инверсии фаз, т. е. превра­щения эмульсии «нефть в воде» в эмульсию «вода в нефти» при изменении скорости или температуры перекачки. Такая эмуль­сия имеет вязкость даже большую, чем вязкость исходной нефти. Кроме того, при прохождении эмульсии через насосы она очень интенсивно перемешивается и впоследствии ее сложно разделить на нефть и воду;

• послойная перекачка нефти и воды. В этом случае вода, как более тяжелая жидкость, занимает положение у нижней образующей трубы, а нефть — у верхней. Поверхность раздела фаз в зависи­мости от скорости перекачки может быть как плоской, так и кри­волинейной. Уменьшение гидравлического сопротивления тру­бопровода в этом случае происходит в связи с тем, что часть нефти контактирует не с неподвижной стенкой, а с движущейся водой. Данный способ перекачки также не может быть приме­нен на трубопроводах с промежуточными насосными станция­ми, так как это привело бы к образованию стойких водонефтя-ных эмульсий.

Перекачка термообработанной нефти, как и перекачка с разба­вителями, осуществляется при температуре окружающей среды. Та­кой способ транспортировки возможен потому, что перед закачкой в трубопровод нефть подвергается термообработке -— тепловой об­работке, предусматривающей ее нагрев до температуры, превышаю­щей температуру плавления парафинов, и последующее охлаждение с заданной скоростью, для улучшения реологических параметров. Эффективность термообработки зависит от температуры подогрева, скорости охлаждения и состояния нефти (статика или динамика) в процессе охлаждения. Оптимальная температура подогрева при тер­мообработке находится экспериментально, наилучшие условия охла­ждения — в статике.

Перекачка с присадками предусматривает введение в поток вы­сокомолекулярных веществ, улучшающих реологические свойства высоковязкой нефти. Присадки вводятся в нефть при температуре 60—70 "С, когда основная масса парафинов находится в растворен­ном состоянии. При последующем охлаждении молекулы присадок адсорбируются на поверхности выпадающих из нефти кристаллов па­рафина, мешая их росту. В результате образуется текучая суспензия кристаллов парафина в нефти.

150 Часть I. Основы нефтегазового дела

Наиболее распространенным способом трубопроводного транспор­та высоковязкой и высокозастывающей нефти в настоящее время яв­ляется их перекачка с подогревом («горячая перекачка»).

В этом случае резервуары оборудованы системой подогрева неф­ти до температуры, при которой возможна ее откачка подпорными насосами. Они прокачивают нефть через дополнительные подогрева­тели и подают на прием основных насосов. Ими нефть закачивается в магистральный трубопровод.

По мере движения в магистральном трубопроводе нефть за счет теплообмена с окружающей средой остывает. Поэтому по трассе тру­бопровода через каждые 25—100 км устанавливают пункты подогре­ва. Промежуточные насосные станции размещают в соответствии с гидравлическим расчетом, но обязательно совмещают с пунктами подогрева, чтобы облегчить их эксплуатацию. В конце концов нефть закачивается в резервуары конечного пункта, также оборудованные системой подогрева.

В настоящее время в мире эксплуатируются более 50 «горячих» ма­гистральных трубопроводов. Крупнейшим из них является нефтепро­вод «Узень — Гурьев — Куйбышев».