способ вытеснения продуктов из трубопровода

Формула изобретения

1. Способ вытеснения продуктов из трубопровода с помощью разделительного гелевого поршня, включающий подготовку гелевого разделительного поршня, подачу поршня в трубопровод и перемещение его вместе с вытесняемым продуктом по трубопроводу, отличающийся тем, что на стадии подготовки гелевого разделительного поршня в его состав вводят частицы магнитожесткого материала, а перед подачей гелевого разделительного поршня в трубопровод его подвергают воздействию магнитного поля с силой, достаточной для концентрации магнитных частиц по цилиндрической поверхности разделительного поршня и ориентации вектора этих магнитных частиц перпендикулярно оси разделительного поршня и для намагничивания этих частиц до насыщения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве частиц магнитожесткого материала используют частицы магнетита, ферритов, например, феррита кобальта или бария, магнитотвердые сплавы, платиноко-бальтовые сплавы и интерметаллические соединения кобальта с редкоземельными металлами, частицы магнитожесткого материала на основе Ne-Fe-B или их смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии вытеснения различных продуктов из трубопровода и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, например, для вытеснения нефтепродуктов из трубопровода, транспортировки нефти и нефтепродуктов по трубопроводу, очистки внутренней поверхности трубопровода, последовательной перекачки разносортных нефтей или нефтепродуктов.

Известен способ последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов с разделительной пробкой, включающей в себя углеводороды, входящие в состав обоих перекачиваемых нефтепродуктов, причем в качестве материала разделительной пробки используют продукт перегонки одного из двух перекачиваемых последовательно нефтепродуктов в интервале температур выкипания углеводородов, общем для обоих перекачиваемых нефтепродуктов (см. пат. РФ №2156915, МПК ⁷ F 17 D 1/14, опубл. 27.09.00 г.).

Общими признаками известного и предлагаемого способов является использование при транспорте по трубопроводу нефтепродуктов разделительной пробки, размещенной внутри трубопровода.

Однако известный способ неприменим при последовательной перекачке нефтепродуктов, не имеющих в своем составе углеводороды с интервалом температур выкипания, общим для обоих перекачиваемых нефтепродуктов, например бензина и дизельного топлива. Способ также неприменим в тех случаях, когда главным отличием перекачиваемых нефтепродуктов является не температура начала и конца кипения, а, например, содержание серы или октановое число. Кроме того, при использовании известного способа невозможно определить местоположение разделительной пробки, ее начало и конец. Известный способ не обеспечивает очистку трубопровода, например, от механических загрязнений, парафинистых отложений при транспорте нефти.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ вытеснения нефти из трубопровода с помощью гелевого разделительного поршня, включающий подготовку гелевого разделительного поршня, подачу поршня в трубопровод и перемещение поршня вместе с нефтью по трубопроводу (см. В.Н.Дегтярев и др. "Вытеснение нефти из трубопроводов с использованием гелевого разделительного поршня". - ж. "Нефтяное хозяйство", 2000, №5, с.61-62). Общими признаками предлагаемого и известного способов являются:

- подготовка гелевого разделительного поршня,

- подача разделительного поршня в трубопровод,

- перемещение поршня вместе с вытесняемым материалом по трубопроводу.

Недостатком данного способа является нарушение герметичности пробки при переходе трубы с меньшего диаметра на больший диаметр, невысокая эффективность пробки в части очистки трубопровода от парафинистых отложений при транспорте нефти, механических загрязнений из-за низких адгезионных свойств используемых в качестве разделительной пробки гелей. Наконец невозможно установить местоположение разделительной пробки и проследить за прохождением пробки по трубопроводу.

Техническая задача заключается в создании способа вытеснения продуктов из трубопровода, который обеспечивает высокую надежность и эффективность осуществления способа, а также расширение области применения способа для разных целей и в различных отраслях промышленности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе вытеснения продуктов из трубопровода с помощью разделительного гелевого поршня, включающем подготовку разделительного гелевого поршня, подачу поршня в трубопровод и перемещение его вместе с вытесняемыми продуктами по трубопроводу, на стадии подготовки разделительного гелевого поршня в его состав вводят частицы магнитожесткого материала, а перед подачей разделительного гелевого поршня в трубопровод его подвергают воздействию магнитного поля с силой, достаточной для концентрации магнитных частиц по цилиндрической поверхности разделительного поршня и ориентации вектора этих магнитных частиц перпендикулярно оси разделительного поршня и для намагничивания этих частиц до насыщения.

В качестве частиц магнитожесткого материала используют частицы магнетита, ферритов, например феррита кобальта или бария, магнитотвердые сплавы, платинокобальтовые сплавы и интерметаллические соединения кобальта с редкоземельными металлами, частицы магнитожесткого материала на основе Ne-Fe-B или их смеси.

Введение частиц магнитожесткого материала в состав разделительного гелевого поршня не только приводит к упрочнению самого поршня, но и к упрочнению контакта поршня с внутренней поверхностью трубопровода. При переходе поршня из трубы меньшего диаметра в трубу большего диаметра магнитное взаимодействие частиц с трубой приведет к изменению конфигурации поршня, тем самым обеспечивая полную герметичность трубы при сохранении поршневого эффекта. При этом увеличение прочности связи поршня с трубой за счет магнитного взаимодействия заметно увеличивает очищающие свойства поршня, обеспечивая при этом очистку трубы как от механических загрязнений, так и от парафинистых отложений. Положение поршня, учитывая его намагниченность и расположение магнитных частиц в непосредственной близости к стенке трубы, может быть легко зафиксировано различными приборами, особенно при использовании магнитных систем поиска очистных устройств в трубопроводах.

При использовании предлагаемого способа для последовательной перекачки различных по свойствам и качеству продуктов, например различных нефтепродуктов, совокупность отличительных признаков позволяет повысить эффективность способа, не допуская смешения нефтепродуктов в местах перехода трубы, по которой транспортируются нефтепродукты, с меньшего диаметра на больший, и при этом может быть обеспечен непрерывный контроль за местонахождением поршня в трубопроводе.

Предлагаемый способ был испытан в лабораторных условиях на установке перекачки разносортных нефтепродуктов. Лабораторная установка включает пять линейных участков по 3 м диаметром 4", один контрольный участок, где диаметр трубы увеличен до 6", задвижки с проходным сечением 4" и "депо". "Депо" состоит из двух отделов: первый - для приготовления разделительного поршня, представляющий собой трубу, ограниченную с двух сторон задвижками с вантузами, а второй - для направленного намагничивания магнитных частиц. В первый отдел "депо" вводили исходные материалы: гель и магнитожесткий материал, представляющий собой смесь частиц магнетита и гексаферрита бария различного размера. Далее подготовленный поршень подавали во второй отдел "депо" и перед подачей разделительного поршня в трубопровод его подвергали воздействию магнитного поля с силой, достаточной для концентрации магнитных частиц по его цилиндрической поверхности и ориентации вектора этих магнитных частиц перпендикулярно оси разделительного поршня и для намагничивания этих частиц до насыщения в полях порядка от 10 до 200 кА/м в зависимости от природы выбранных магнитных частиц.

Из "депо" подготовленный гелевый разделительный поршень, армированный магнитожестким материалом, передавливали в трубопровод азотом, отсекая от "депо" задвижкой, и далее поршень проходил по трубопроводу от начала до конца за счет подачи в трубопровод азота. В конце трубопровода поршень тормозился решеткой, а затем азотом, поступающим через решетку, гель при необходимости возвращался в исходный участок трубопровода. Операция по перемещению разделительного поршня была повторена многократно.

Контрольный участок трубопровода, где происходило расширение его до 6", предназначен для проверки очищающих свойств разделительного поршня от парафинистых отложений, причем для этого выбран наиболее сложный случай, когда внутренняя поверхность трубы покрыта расплавленным парафином. В контрольный участок вводили парафин, а после небольшого нагрева трубы равномерно распределяли расплавленный парафин по внутренней поверхности контрольного участка путем вращения трубы. При загрузке 1,0 кг парафина толщина слоя парафина составляет примерно 1 мм.

Во время прохождения разделительного поршня этого контрольного участка проверялась не только эффективность очистки его от парафинистых отложений, но и возможность нарушения герметичности поршня в месте увеличения диаметра трубы.

Прохождение поршня по трубопроводу фиксировалось в одном случае датчиком Холла, в другом - по отклонению стрелки гальванометра, соединенного с проводами катушки шириной 5 см, установленной на одном из участков трубы.

Армирование разделительного поршня магнитожесткими частицами, особенно внешней поверхности поршня, придает ему не только прочный контакт с внутренней поверхностью трубы, но и очистительные свойства поршня резко возрастают, а его действие аналогично действию наждачной бумаги.

Испытания способа, описанного в прототипе, показали, что при прохождении гелевого разделительного поршня, например, выполненного с использованием геля ПВК-1, выпускаемого ООО НПФК "Нефтехимтехнологии", через контрольный участок наблюдался "пробой", когда разделительный поршень находился на участке трубы с увеличенным диаметром, но герметичность его восстановилась после того, как поршень был подан снова в трубу с первоначальным проходным сечением. При этом такой поршень (1=1,2 м) практически не обладает очистительными свойствами, и удаление парафинистых отложений не превышает 1-3%.

При прохождении поршня, армированного частицами магнетита и гексаферрита бария, через контрольный участок "пробоя" не наблюдалось, а удаление парафина за один проход при скорости движения поршня менее 0,1 м/с составила в среднем 51,8%. После неоднократного (4-5) прохождения разделительного поршня через контрольный участок удаление парафина составляет более 90% от первоначально введенного.

Таким образом, проведенные испытания предлагаемого способа с целью перекачки разносортных нефтей или нефтепродуктов подтвердили его преимущества, а именно:

а) надежная герметизация трубопровода, обеспечиваемая армированным разделительным поршнем даже при переходе трубы с меньшего диаметра на больший;

б) эффективная очистка внутренней поверхности трубопровода;

в) простота контроля за прохождением поршня по трубопроводу.