способ подготовки к ремонту нефтепродуктопровода

Формула изобретения

1. Способ подготовки к ремонту нефтепродуктопровода, включающий опорожнение его и замещение нефтепродукта водой, отличающийся тем, что предварительно в полости нефтепродуктопровода формируют гелевую разделительную пробку (ГРП) на основе герметизирующих композиций, состоящую из трех частей (головной, центральной, хвостовой), причем соотношение длины ГРП l к длине трубопровода L, освобождаемого от нефти, выбирают в диапазоне 0,001 - 0,002, а объем головной V₁, центральной V₂, хвостовой V₃ соотносятся между собой как V₁ + V₃ < V₂.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гелевую разделительную пробку выполняют на основе полиакриламида, причем головная и хвостовая части имеют эффективную вязкость не менее 10000 Пз, а центральная - на два порядка ниже.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов, и может быть использовано при опорожнении трубопровода, например, при выполнении ремонтных работ, опрессовки или выводе нефтепровода из эксплуатаций.

Известны способы подготовки трубопроводов к ремонту, которые включают следующие операции: перекрытие неисправной секции в исправную, слив жидкости в емкость для временного хранения. Необходимо неисправную секцию перекрывать выше участка, который будет подлежать ремонту, а слив нефтепродукта в емкость проводить на пониженном участке (авт.св. N 1089026, кл.F 17 D 1/00, 1984) [1].

Недостатком известных способов является - большое количество грязепарафинистых отложений остается на внутренней поверхности трубопровода, а также нефти в его пониженных местах.

Известны герметизирующие композиции, которые используют как разделители, на основе полиизобутелена с добавками магнетита, оксиэтилированного алкилфенола или нефти (авт. св. N 1613792, кл.F 17 D 1/08, 1990) [2].

Однако эти составы эффективно применять лишь при разделении потоков разносортных нефтей. Присутствие же в составе композиции нефти препятствует качественному опорожнению трубопровода от нефти.

Известен также состав, содержащий полиакриламид, уротропин, соляную кислоту и воду (авт. св. N 1452938, кл.E 21 B 33/138, 1978) [3].

Недостатками этого состава являются его низкие прочностные и изолирующие характеристики, т. к. он представляет собой подвижный гель, растекающий под силой тяжести собственного веса и неспособность его к саморегенерированию после нарушения его сплошности.

Известен также "Способ подготовки к ремонту магистрального трубопровода", он включает перекрытие неисправной секции с двух сторон и откачку части жидкости из неисправной секции в смежную исправную с помощью подключенного насоса, которую производят в ближайших пониженных точках трассы трубопровода, расположенных по обе стороны от места ремонта. Расход откачиваемой жидкости определяется по формуле:



(RU, патент 2016349, кл.F 17 D 1/00, 1992) (4).

Недостатками известного способа является возможность его применения лишь в том случае, когда порван трубопровод и из него происходит утечка нефти.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ подготовки трубопроводов к ремонту (журнал "Трубопроводный транспорт нефти" N 10, 1995, с. 44 [5]. Трубопровод освобождают от перекачиваемой продукции, заполняют водой, после чего осуществляют врезку отсекающей задвижки.

Недостатками данного способа является: 1) смешение воды с нефтепродуктами при их замещении, а это приводит к большим затратам на их последующую очистку, 2) плохая очистка от грязепарафинистых отложений и остатков нефти.

В настоящий момент актуальной является задача - разработка способа подготовки к ремонту нефтепродуктопровода с достаточно хорошей очисткой его от нефти и рыхлых грязепарафинистых отложений на стенках, а также недопущение смешения нефти с вытесняемой ее водой, что позволяет избежать больших экономических затрат на дальнейшую ее очистку.

Аналогичная задача стоит и в случаях опрессовки или вывода нефтепродуктопровода из эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что при подготовке к ремонту нефтепродуктопровода его перекрывают с одной стороны, гелевой разделительной пробкой (ГРП) на основе герметизирующей композиции, а опорожнение производят путем проталкивания ГРП водой. Гелевая разделительная пробка выполнена из трех частей: головной, центральной, хвостовой, причем для головной и хвостовой используют герметизирующую композицию описанную (а.с.1733459).

Длину ГПР определяют из соотношения 0,001-0,002 от длины освобождаемого нефтепродуктопровода, а головная, центральная и хвостовая части ГРП по объему выполняют такими, чтобы было соблюдено соотношение

V₁ + V₃ < V₂,

где

V₁ - объем головной части ГРП;

V₃ - объем хвостовой части ГРП;

V₂ - объем центральной части ГПР.

Головная и хвостовая часть ГРП имеют эффективную вязкость не менее 10000 пуаз, а центральная часть на два порядка ниже.

Соотношение длины пробки к длине опорожняемого участка нефтепродуктопровода выбрано в результате экспериментальных исследований и составляет l: L = 0,001 - 0,002. При соотношении l: L < 0,001 происходит размыв головной и центральной частей ГРП, а также объем центральной части ГРП недостаточен для сбора и аккумулитования рыхлых грязепарафинистых отложений со стенок трубы и мелких механических включений, находящихся в полости нефтепродуктопровода.

При соотношении l : L > 0,002 происходит необоснованное увеличение гидравлических нагрузок на стенки при перемещении ГРП в трубе, что, в свою очередь, приводит к увеличению расхода энергозатрат и повышению давления внутри его, что недопустимо из условий прочности.

Гелевую разделительную пробку (ГРП) выполняют сложной трехзвенной, так как она имеет целый ряд функций.

Головная часть - прочная твердообразная гелевая композиция, обеспечивающая поршневое вытеснение нефти и очистку внутренней поверхности трубы от грязепарафиновых отложений.

Центральная часть - подвижный вязкоупругий гель на основе водорастворимого полимера, обладающая значительной обратимой деформацией. Указанный гель имеет свойства увлекать с поверхности трубы нефть, рыхлые грязепарафиновые отложения, мелкие твердые включения и диспергировать их в своем объеме за счет конвективных потоков в объеме геля при течении по трубе. Вбирая в себя неорганические и органические осадки, центральная часть ГРП упрочняется за счет насыщения его твердыми частицами, дополнительно сшиваясь по механизму "анионный полимер" - заряженная твердая частица" за счет электростатического и химического (хемосорбция) взаимодействия.

Хвостовая часть - прочная полимерная композиция, удерживающая конфигурацию ГРП и предотвращающая контакт вытесняющей воды с центральной подвижной частью ГРП.

Предлагаемый способ и герметизирующая композиция были опробованы на нефтепроводе с длиной L + 14000 метров, диаметром D_y = 250 мм. Соотношение l : L = 0,001. На основе теоретических расчетов и лабораторных данных было выбрано оптимальное соотношение головной, центральной и хвостовой частей гелевой разделительной пробки (в % 20: 70: 10).

Расход реагентов по частям ГРП составил:

Головная часть - 0,14 м³,

Полиакриламид - 14 кг

Спирт алифатический - 14 л

Сшиватель KCr(SO₄)₂ - 0,006 кг

Соль минеральной кислоты (NaCl) - 13 кг

Вода пресная - 100 л

Центральная часть - 0,49 м³

Полиакриламид - 7 кг

Сшиватель KCr(SO₄)₂ - 0,25 кг

Смесь минеральных солей (NaCl₂, CaCl₂, MgCl₂) - 13 кг

Вода пресная - 470 л

Хвостовая часть - 0,07 м³

Полиакриламид - 7 кг

Спирт алифатический - 7 л

Сшиватель KCr(SO₄)₂ - 0,003 кг

Соль минеральной кислоты - 6,5 кг

Вода пресная - 50 л

Каждую часть ГРП готовили отдельно. Для головной и хвостовой частей технология приготовления одинакова. В емкость заливали расчетное количество пресной воды. Во время ее циркуляции по схеме: "емкость-насос-емкость" в воду равномерно добавляли соль и сшиватель и перемешивали 3-4 мин, затем при продолжающейся циркуляции в емкость равномерно сливали заранее приготовленную спирто-полиакриламидную пульпу в соотношении 1:1.

Для центральной части готовили раствор полиакриламида в пресной воде и перемешивали в течение одного часа, после чего вводили смесь минеральных солей и продолжали перемешивать до их растворения, затем добавляли сшиватель и перемешивали еще 30 мин. После приготовления герметизирующей композции для головной части ГРП ее закачивали в полость трубы и выдерживали в течение одного часа. В период этой выдержки готовили герметизирующую композицию центральной части ГРП, закачивали в полость трубы и выдерживали один час. Приготовляли и закачивали в полость трубы герметизирующую композицию для хвостовой части. Выдерживали в течение одного часа. За это время в трубе формируется герметизирующая пробка (ГПР). Затем осуществляли продавку ГРП водой. Расход воды при продавливании был порядка 80-100 м³/ч. Время продавки составило около двух часов. После освобождения трубопровода от нефти в земляной амбар за вышедшей из трубы ГРП пошла продавочная вода без следов нефти.