способ утилизации асфальтеносмолопарафиновых отложений и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ утилизации асфальтеносмолопарафиновых отложений, включающий их расплавление, последующее насыщение ими углеводородной жидкости и введение образовавшейся смеси в нефтесборный коллектор, отличающийся тем, что перед расплавлением асфальтеносмолопарафиновых отложений последние обрабатывают горячей водой с температурой не менее 92^oС при интенсивном перемешивании в турбулентном режиме, отделяя при этом мехпримеси, а после расплавления асфальтеносмолопарафиновых отложений в расплав вводят поверхностно-активное вещество - деэмульгатор в количестве не менее 100 г на тонну отложений, а последующее насыщение асфальтеносмолопарафиновыми отложениями углеводородной жидкости осуществляют путем введения горячей смеси этих отложений с поверхностно-активным веществом в углеводородную жидкость, нагретую до 50-60^oС в соотношении 1:6-20 мас.ч. соответственно при интенсивном перемешивании в турбулентном режиме.

2. Устройство для утилизации асфальтеносмолопарафиновых отложений, включающее емкость-смеситель для насыщения асфальтеносмолопарафиновыми отложениями углеводородной жидкости, снабженную нагревателем, устройством для перемешивания и патрубком вывода смеси, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной емкостью, которая оборудована нагревателем, устройством для перемешивания, шламоуловителем, патрубком ввода и вывода воды, а также направляющими потока, делящими емкость на фильтрующий и отстойный отсеки, сообщающиеся между собой, при этом в фильтрующем отсеке размещен фильтр, а на направляющих закреплены под углом ловители, емкости установки соединены в верхней части трубопроводом, который сообщен с дозатором поверхностно-активного вещества, при этом в емкости-смесителе также установлены направляющие потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи и нефтепереработки, в частности к способам и устройствам для утилизации асфальтосмолопарафинистых отложений (АСПО), накапливающихся при ремонте скважинного оборудования, а также в резервуарах и отстойниках, и может быть использовано на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях отрасли.

При проведении ремонта скважин, связанного с подъемом оборудования, поднимается значительное количество АСПО вместе с оборудованием. Кроме того, в процессе очистки этого оборудования также собирается значительное количество АСПО, которые раньше сбрасывались на землю, загрязняя окружающую среду. Следует отметить, что в среднем при ремонте одной скважины сбрасывалось на землю до 1000 л АСПО и 5-6 м³ конденсата с содержанием нефтепродуктов до 750-1000 мг/л.

Известен способ утилизации нефтяных шламов, согласно которому нефтяной шлам смешивают с нефтью в массовом соотношении 1: 2-4, смесь фильтруют, отстаивают и дозируют в товарную нефть в таком количестве, чтобы содержание нормируемых примесей в товарной нефти не превышало допустимые нормы (см. Патент РФ N 2064962, кл. С 10 G 31/09, от 1993 г.).

Однако, указанный известный способ не способен обеспечить полную утилизацию таких отходов, как АСПО, вследствие сложного характера растворения последних в углеводородной жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является способ утилизации АСПО, включающий расплавление АСПО, последующее растворение его в углеводородной жидкости, в частности, в нефти, и введение образовавшейся смеси в товарную нефть (см. Экспресс-информация. Серия "Транспорт и хранение нефти", М.: ВНИИОЭНГ, - 1990 г., N 5, с. 44-45).

Однако, указанный известный способ не обеспечивает полноту утилизации АСПО, т.к. АСПО содержат большое количество мехпримесей, которые затрудняют их растворение в нефти.

Кроме того, образующаяся смесь АСПО с нефтью по известному способу обладает технологически приемлемыми реологическими свойствами (прокачиваемостью) лишь при температуре более +10^oC и резко снижает свойства прокачиваемости в условиях низких температур, что может привести к осложнениям в холодное время года.

Вместе с этим, при осуществлении известного способа не исключен процесс повторного выпадения АСПО из товарной нефти в нефтесборном коллекторе, что также может привести к осложнениям процесса подготовки нефти.

Известна установка для утилизации АСПО, включающая емкость-смеситель (ловушку скребка) для накопления и последующего смешивания АСПО с нефтью, снабженную нагревателем, обеспечивающим нагревание АСПО до тех пор, пока не расплавится твердый парафин в емкости, устройством для перемешивания АСПО с нефтью (циркуляционный насос), обеспечивающим растворение расплавленных АСПО в нефти и циркуляцию смеси через емкость-смеситель, а также патрубок вывода смеси АСПО и нефти для последующего ее ввода в нефтесборный коллектор (см. Экспресс- информация. Серия "Транспорт и хранение нефти", М.: ВНИИОЭНГ, - 1990 г., N 5, с. 44-45).

Недостатком известной установки является недостаточная эффективность утилизации АСПО из-за наличия в них мехпримесей, которые затрудняют растворение АСПО в нефти.

Кроме того, известная установка предусматривает первоначально накопление АСПО в ловушке скребка и только после этого последующее расплавление и растворение АСПО в нефти. Как следствие - низкая эффективность работы установки из-за значительных затрат времени.

Еще одним недостатком известной установки является невозможность придания полученной смеси растворенных АСПО в нефти свойства прокачиваемости по трубопроводу в условиях низких температур, поскольку АСПО подвергают только температурному воздействию (нагреванию, расплавлению) и последующему растворению АСПО в нефти, что недостаточно для придания смеси свойства прокачиваемости при низких температурах.

Целью заявляемых изобретений является повышение эффективности за счет обеспечения полноты утилизации АСПО и придания смеси АСПО с углеводородной жидкостью свойства прокачиваемости по трубопроводу в условиях низких температур, при одновременном исключении повторного выпадения АСПО из смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе утилизации асфальтосмолопарафинистых отложений, включающем их расплавление, последующее насыщение ими углеводородной жидкости и введение образовавшейся смеси в нефтесборный коллектор, новым является то, что перед расплавлением асфальтосмолопарафинистых отложений последние обрабатывают горячей водой с температурой не менее 92^oC при интенсивном перемешивании в турбулентном режиме, отделяя при этом мехпримеси, а после расплавления АСПО в расплав вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ)-деэмульгатор в количестве не менее 100 г на тонну АСПО, а последующее насыщение асфальтосмолопарафинистыми отложениями углеводородной жидкости осуществляют путем введения горячей смеси этих отложений с ПАВом в углеводородную жидкость, нагретую до 50-60^oC, в соотношении 1:6-20 мас.ч. соответственно при интенсивном перемешивании в турбулентном режиме.

Из патентной и научно-технической литературы нам не известны способы утилизации АСПО, включающие совокупность указанных признаков, что позволяет сделать вывод о новизне предлагаемого способа.

Достижение поставленной цели обеспечивается, по-видимому, благодаря следующему.

Благодаря тому, что АСПО, обрабатывая горячей водой, расплавляют и интенсивно перемешивают в турбулентном режиме, отделяя при этом мехпримеси и воду, обеспечивается изменение структуры АСПО, что позволяет более полно и быстро растворить их в последующем в углеводородной жидкости, в частности, в нефти, а, значит, будет способствовать их более полной утилизации.

А благодаря тому, что АСПО растворяют в углеводородной жидкости в определенной пропорции, а также еще предварительно обработанные горячей водой и ПАВом, обеспечивается придание этой смеси неожиданных реологических свойств, а именно: свойства прокачиваемости по трубопроводу даже в условиях низких температур.

Благодаря тому, что в смеси АСПО с углеводородной жидкостью присутствует ПАВ в заявленном соотношении и указанная смесь подвергается интенсивному перемешиванию особым образом, а именно - путем создания турбулентных потоков, обеспечивается образование особой раздробленной мельчайшей структуры смол, парафинов и асфальтенов в жидкости, которая способствует исключению повторного выпадения АСПО из смеси при вводе смеси в поток товарной нефти.

Поставленная цель достигается также тем, что в известной установке для утилизации АСПО, включающей емкость-смеситель для насыщения асфальтосмолопарафинистыми отложениями углеводородной жидкости, снабженную нагревателем, устройством для перемешивания и патрубком вывода смеси, новым является то, что установка снабжена дополнительной емкостью, которая оборудована нагревателем, устройством для перемешивания, шламоуловителем, патрубками ввода и вывода воды, а также направляющими потока, делящими емкость на фильтрующий и отстойный отсеки, сообщающиеся между собой, при этом в фильтрующем отсеке размещен фильтр, а на направляющих закреплены под углом ловители, емкости установки соединены в верхней части трубопроводом, который сообщен с дозатором поверхностно-активного вещества, при этом в емкости-смесителе также установлены направляющие потока.

Конструктивное выполнение установки для утилизации АСПО в виде двух смежных емкостей позволяет осуществить последовательно расплавление АСПО, удаление при этом из них мехпримесей и дозированную подачу расплавленных АСПО в углеводородную жидкость для насыщения, благодаря чему обеспечивается полная утилизация АСПО.

Выполнение в емкостях установки направляющих потока, устройств для перемешивания в турбулентном режиме, а также присутствие нагревателей позволяет осуществить:

в дополнительной емкости:

- интенсивное перемешивание АСПО с горячей водой и тем самым ускорение расплавления твердых АСПО;

- отделить мехпримеси и мусор из расплавленных АСПО в зоне фильтрации и направить их в шламоуловитель;

- укрупнить капли воды и отделить воду от расплавленных АСПО в отстойной зоне;

а в емкости-смесителе позволяет:

- создать наилучшие условия для быстрого и полного насыщения углеводородной жидкости АСПО с ПАВом и для создания структуры получаемой смеси со свойствами хорошей прокачиваемости по трубопроводу в условиях низких температур.

Для придания требуемых реологических свойств смеси АСПО в углеводородной жидкости трубопровод, соединяющий обе емкости установки, сообщен с дозатором ПАВ.

Таким образом, предложенные конструктивные признаки установки обеспечивают, согласно заявляемому способу, высокую эффективность за счет полноты утилизации накапливающихся в резервуарах различного назначения АСПО и придания смеси АСПО с углеводородной жидкостью свойства прокачиваемости по трубопроводам в условиях низких температур при одновременном исключении повторного выпадения АСПО из смеси.

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку способ и устройство предназначены для утилизации АСПО. Заявленные изобретения решают одну и ту же задачу - обеспечение полноты утилизации и придание смеси АСПО с углеводородной жидкостью требуемых реологических свойств для введения смеси в товарную нефть при последующем прокачивании ее по трубопроводу даже в условиях низких температур.

На чертеже представлена схема установки для утилизации АСПО.

Установка содержит две емкости 1 и 2, соединенные в верхней части трубопроводом 3. В каждой емкости 1 и 2 установлены соответственно нагреватели 4 и 5, например в виде регистров подогрева, устройства 6 и 7 для перемешивания жидкости, выполненные, например, в виде гребных винтов с электроприводом, и направляющие 8 и 9 потока. Емкость 1 предназначена для расплавления АСПО и очистки их от мехпримесей и мусора. Направляющие 8 делят емкость 1 на фильтрующий 10 и отстойный 11 отсеки, связанные между собой. В фильтрующем отсеке 10 емкости 1 смонтирован сменный фильтр 12, предназначенный для сбора плавающего мусора (ветошь, листья, трава), а также установлено устройство 6 для перемешивания. При этом на направляющих 8 потока смонтированы под углом ловители 13, предназначенные для улавливания мехпримесей и направления их из отстойного отсека 11 в шламоуловитель 14.

Емкость 1 имеет патрубок 15 подвода горячей пресной воды и патрубок 16 сброса воды в амбар.

Емкость-смеситель 2 установки предназначена для насыщения расплавленными и очищенными АСПО углеводородной жидкости. Подвод товарной нефти в емкость 2 осуществляют, например, по патрубку 17, а вывод смеси АСПО и товарной нефти осуществляют по патрубку 18. Для контроля уровня жидкости в емкостях 1 и 2 установка снабжена датчиками уровня 19 и 20, а для контроля температуры - датчики температуры 21 и 22. Для введения ПАВ-деэмульгатора в расплав трубопровод 3 сообщен с дозатором 23 ПАВ. А для обеспечения дозированного слива расплавленных АСПО из емкости 1 в емкость-смеситель 2 в емкости 1 предусмотрено устройство для перелива, выполненное, например, в виде поплавка 23 с приводом затопления.

Заявляемый способ в описанном устройстве осуществляют следующим образом:

- АСПО загружают в емкость 1;

- в емкость 1 по патрубку 15 подают горячую воду с температурой не менее 92^oC;

- АСПО с горячей водой подвергают интенсивному перемешиванию с помощью устройства для перемешивания 6;

- отделяют мехпримеси и мусор и направляют их в шламоуловитель 14;

- под воздействием горячей воды АСПО расплавляются;

- в расплав вводят ПАВ-деэмульгатор, например, марки XT или дисолван, в количестве не менее 100 г/т АСПО;

- далее горячую смесь АСПО с ПАВом вводят по трубопроводу 3 в нагретую до 50-60^oC углеводородную жидкость (например: товарная нефть, Стабикар) в емкость 2, в соотношении 1:6-20 мас.ч. соответственно;

- смесь интенсивно перемешивают в турбулентном режиме с помощью устройства для перемешивания 7;

-затем полученную смесь вводят по патрубку 18 в магистральный трубопровод с сырой нефтью.

Пример конкретного осуществления.

Для утилизации АСПО использовали АСПО следующего состава, %:

Асфальтены - 5,47

Смолы - 125,03

Парафин - 35,9

Мехпримеси - 12,1

Вода - 1

Сера - 1,82

Хлориды - 140 мг/л

Привезенные со скважины указанные АСПО в твердом состоянии в количестве порядка 500 кг загружали в емкость 1 объемом до 500 л. Далее в емкость 1 по патрубку 15 подавали нагретую до 95^oC горячую пресную воду. Указанную температуру в емкости 1 поддерживали посредством нагревателя 4. Содержимое емкости 1 интенсивно перемешивали с помощью гребных винтов 6, создавая турбулентный режим. Освобождаемые при этом мехпримеси отделялись ловителями 13 и оседали в шламоуловителе 14, а плавающий мусор (листья, трава и т.п.) собирался в съемных фильтрах 12. Затем осуществляли технологический отстой жидкости в течение 0,5 ч. На поверхности воды в емкости 1 образовался слой расплавленных АСПО, очищенных от мехпримесей.

Далее эти расплавленные АСПО по трубопроводу 3 вводили потоком в емкость-смеситель 2, в которой находилась нагретая до 60^oC товарная нефть, в соотношении 1:10 соответственно. Дозированный слив расплавленных АСПО в емкость 2 производили посредством поплавка 23 с приводом затопления. При этом в поток расплавленных АСПО предварительно добавляли либо непосредственно в трубопровод 3, либо в верхний слой емкости 1 ПАВ-деэмульгатор "дисолван" в количестве 150 г/т АСПО. Затем смесь в емкости 2 подвергали интенсивному перемешиванию в течение 20 мин с помощью гребных винтов 7, создавая тем самым турбулентный режим, после чего оставляли на технологический отстой на 10 мин. Температуру в емкости 2 поддерживали посредством нагревателя 5. Датчики уровня 19 и 20, установленные в емкостях 1 и 2, осуществляли контроль за уровнем жидкости и тем самым исключали бесконтрольный перелив жидкости из одной емкости в другую. Далее нефть, насыщенную АСПО, из емкости 2 перекачивали по патрубку 18 в сырьевой резервуар, а дальнейшая перекачка осуществлялась по технологии работы термохимической установки.

Исследования показали, что даже при довольно низких температурах (3-5^oC) АСПО не выпадали в осадок ни в сырьевом резервуаре, ни в последующем - в магистральном трубопроводе.

Кроме испытания предлагаемого способа и устройства в промысловых условиях, были проведены лабораторные исследования по установлению оптимальных режимов осуществления предлагаемого способа. Полученные данные приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что только при соотношении АСПО : углеводородная жидкость - 1:6-20 и при турбулентном режиме перемешивания обеспечивается прокачиваемость смеси по трубопроводу в условиях низких температур.

Предлагаемый способ позволяет полностью утилизировать АСПО, исключив тем самым загрязнение окружающей среды.

Способ утилизации универсален для утилизации как больших, так и малых объемов АСПО. При этом процесс переработки может идти непрерывно. Производительность установки составляет 500 кг АСПО за 1-1,5 ч работы.