Устройство для виброобработки нефти при откачке из нефтехранилищ

Проблема откачки высокопарафинистой нефти из амбаров весьма актуальна, так как длительное хранение нефти в них загрязняет окружающую среду, приводит к ухудшению химического состава и реологических свойств нефти. В первый год нахождения в амбарах нефть теряет более 15 % массы, причем наиболее ценные легкие фракции, что приводит к повышению температуры застывания нефти, увеличению вязкости, возрастанию процентного содержания парафинов и асфальтенов и т. п.

Для откачки нефти из земляных емкостей (амбаров) можно применять способ подготовки высокопарафинистых нефтей для перекачки (А.с. 571657) и устройство для его реализации (А.с. 612101). Сущность способа подготовки состоит в том, что нефть подвергают обработке виброситом (рис. 14.1) с частотой колебаний 20 - 250 Гц в течение 30 - 60 с. Размер ячеек вибросита 1,5 - 8 мм.

Рисунок 14.1 – Устройство для откачки нефти из резервуара

Вибросита перемещают в нефти. В результате создаются скорости сдвига около 3000 с^-1 и более и разрушается парафинистая структура нефти в зоне контакта с ситом. Нефть становится текучей и подается на всасывающий патрубок откачивающего насоса. Такой способ эффективен при температуре нефти и окружающего воздуха на 5 - 10 К ниже температуры застывания нефти. Виброразрушитель в нефти можно перемещать с помощью тросов и лебедок, при этом скорость перемещения выбирают из условия разжижения нефти до состояния, необходимого для откачки насосом. Для увеличения скоростей сдвига следует либо увеличить параметры вибрации, либо уменьшить гидравлический радиус ячейки сита.

Вибросито имеет конструкцию в виде полусферы из сетки, при помощи полосовой стали прикрепленной к корпусу вибратора. Опытно-промышленный образец вибросита выполнен из проволочной сетки с ячейкой R_г = 0,75 мм, толщина проволоки 1 мм. Для обеспечения скорости сдвига γ_в ⁼ 3000 с^-1 выбраны параметры вибрации: а = 1 мм, n = 125 Гц. В качестве привода вибросита применен пневматический серийный вибратор ИВ-16, который при амплитуде колебаний 0,9—1,25 мм создает частоту 80—130 Гц. Нефть обрабатывали путем многократного (2—10 раз) продавливания через нее вибросита. Скорость перемещения вибросита составляла 0,01—0,02 м/с. Устройство позволило проводить виброобработку нефти при числах Струхаля Sh = 4000…10000, достаточных для поддержания времени тиксотропного восстановления структуры в пределах 2 сут.

Впервые натурные испытания опытно-промышленного образца вибросита проводили на экспериментальном амбаре размером 26х13х2 м. Сжатый воздух подавали от передвижного компрессора ЗИФ-55. Давление воздуха 0,4— 0,6 МПа, расход воздуха 0,02—0,03 м³/с. Вибросито перемещали при помощи лебедок. Виброобработке подвергали нефть с температурой застывания 303 К, содержанием парафина 19 %, при температуре 293—302 К. Испытания показали, что данный способ виброобработки высокопарафинистой нефти в целях откачки из амбара пригоден для применения в летних условиях.

Виброобработку этим способом успешно применили для откачки нефти из двух амбаров вместимостью по 7000 м³, в которых нефть хранилась около 4 лет. В результате температура застывания ее составила 309 К, структура значительно упрочнилась. Поэтому было принято решение выполнить каркас устройства из трубы диаметром 20 мм и пропускать по нему теплоноситель. Такое виброустройство (А.с. 612101) со змеевиковым подогревателем позволило эффективно обработать амбарную нефть с высокопрочной парафиновой структурой при более низких температурах.

Примененная схема виброобработки нефти показана на рис. 14.2. Виброустройство 1подвешено на тросах 7 четырех лебедок 2, расположенных на бруствере. Пульт 8 управления лебедками также расположен на бруствере, за которым установлены откачивающие центробежные насосы 3, воздушный компрессор 4 для привода вибратора и передвижная паровая установка 5. Воздух и пар для работы вибратора подаются по шлангам 6 (воздуховод и паропровод).

Подготовка нефти к откачке осуществляется следующим образом. Включается в работу виброустройство. Перемещение его по поверхности нефти, погружение и подъем (регулирование глубины погружения) проводят с пульта управления лебедками путем попеременного их включения. Привод электродвигателей лебедок реверсивный. Передвижную паровую установку используют, как правило, не более 3 ч в сутки при откачке нефти в две смены. Виброустройство, перемещаясь в нефти, разжижает ее до текучего состояния. В результате в амбаре образуется "траншея" с жидкой нефтью, по которой последняя стекает к приемному патрубку насоса.

Рисунок 14.2 - Схема виброобработки нефти в земляном амбаре

Виброобработка позволяет откачивать нефть из амбара также в отсутствие интенсивной солнечной радиации (в утренние и вечерние часы) с подачей 10—20 м³ /ч, что в 4—5 раз быстрее, чем при использовании только солнечной радиации.