БОРЬБА С ПОТЕРЯМИ НЕФТИ

Весь путь нефти от мест добычи до потребителя сопровождается поте­рями, которые происходят в результате утечек,» изменения качества и испаре­ния. Поэтому сохранение количества и качества нефти и нефтепродуктов в процессе транспорта и хранения является очень важной задачей.

Сокращение потерь нефти и нефтепродуктов достигается в результате организационных и технических мероприятий, выбор которых зависит от конкретных условий на предприятии, климатической зоны, объема реализации и других факторов. Все потери нефти и нефтепродуктов на трубопроводном транспорте можно разделить на количественные, качественные и количественно-качественные.

Количественные потери нефти и нефтепродуктов связаны с разгерметизацией технологического оборудования, с повреждением трубопроводной арматуры, с спуском подтоварной воды из резервуара через сифонный кран без наблюдения, авариями.

Качественные потери связаны со смешением различных типов и групп нефти, и нефтепродуктов, загрязнением, обводнением, окислением.

Количественно-качественные потери нефти и нефтепродуктов связаны с испарениями. При испарении происходит снижение качества продукта из-за испарения легких фракций и уменьшение его количества. Потери от испарения составляют примерно 60-80 % от всех потерь. Потери от испарения происхо­дят при хранении, заполнении, опорожнении резервуаров и транспортных ем­костей. Причинами потерь от испарения являются высокие давления насы-

внутренних устройств, способствующих наиболее полному выделению газа из нефти, а также за счет выбора соответствующего объема сепаратора, чтобы время пребывания нефти в нем было достаточным для отделения макси­мального количества газа.

Наиболее серьезный источник потерь нефти — использование резер­вуаров в качестве отстойников для отделения воды и хранения нефти. Поте­ри нефти при этом возрастают прямо пропорционально температуре подог­реваемой нефтяной эмульсии.

С целью ликвидации потерь нефти при ее подготовке во всех совре­менных установках применяется герметичное оборудование с отбором газа после нагрева нефти в печах или подогревателях-деэмульсаторах и горячей сепарацией под вакуумом с последующим охлаждением нефти перед поступлением в товарные резервуары.

При сепарации под вакуумом давление паров нефти становится ниже атмосферного и потери нефти в резервуаре, работающем под атмосферным давлением, будут сведены к минимуму. Поэтому внедрение горячей сепара­ции нефти под вакуумом перед ее поступлением в товарные резервуары — одно из действенных мероприятий по сокращению потерь на нефтяных ме­сторождениях

При хранении нефти в резервуарах товарных парков возможны потери наиболее ценных фракций нефти от больших и малых дыханий резервуаров. Большими дыханиями резервуаров называют процессы вы­теснения паров нефти при заполнении резервуара и впуска воздуха при его опорожнении.

Малые дыхания в резервуарах возникают в результате измене­ния суточной температуры и барометрического давления наружного воз­духа. Днем при нагревании резервуара давление паров нефти в нем может превысить расчетное давление дыхательных клапанов и часть паров нефти через дыхательный клапан выйдет в атмосферу. В ночное же время, когда температура окружающего воздуха понизится, часть паров нефти в газовом пространстве резервуара сконденсируется, давление упадет и при достиже­нии расчетного вакуума наружный воздух начнет поступать в газовое про­странство резервуара.

Уменьшение потерь от малых дыханий может быть достигнуто сокра­щением суточных колебаний температуры в газовом пространстве резервуа­ра в результате применения предохранительной окраски резервуаров в свет­лые тона и использованием железобетонных резервуаров.

Наиболее экономичной считается окраска резервуара в белый цвет. В процессе больших дыханий объем дыхания приблизительно равен объему закачанной в резервуар нефти. Такой же объем газа и паров через дыхательный клапан вытесняется в атмосферу, в результате чего происхо­дят потери нефти. К средствам снижения потерь нефти в резервуарах от больших дыханий относится применение газоуравнительной обвязки: газо­вые пространства резервуаров соединяют между собой системой трубопро­водов. Работа резервуаров с такой обвязкой весьма эффективна, когда за­полнение одних и откачка из других резервуаров проводятся одновременно. Однако в работе резервуарных парков трудно добиться одновременного за­полнения одних резервуаров и опорожнения других. В этих случаях в газо­уравнительную систему подключают резервуары-компенсаторы или резер­вуары с подъемными (плавающими) крышами.

Наиболее эффективным методом борьбы с потерями нефти от боль­ших дыханий является отказ от использования резервуаров для приемо­сдаточных, операций и переход к системам безрезервуарной откачки нефти в нефтепровод. При этом резервуары могут лишь подключаться к насосу в ка­честве буферных емкостей, в которых уровень нефти колеблется в незначи­тельных пределах. Таким образом, большие дыхания резервуара сводятся к минимуму и соответственно снижаются потери нефти.

Большое значение в сокращении потерь нефти в резервуарах имеет поддержание в исправном состоянии резервуарного оборудования, внедре­ние непримерзающих дыхательных клапанов, дисков-отражателей. В на­стоящее время ведутся работы по испытанию понтонов из синтетических ма­териалов, которые дают возможность резко сократить потери нефти при больших дыханиях резервуаров.

Таким образом, на потери влияют следующие факторы.

1. Упругость паров нефти, зависящая в основном от содержания в ней наиболее летучих компонентов (метан, этан, пропан, углекислый газ, сероводород) и тем самым определяющая степень ее летучести.

2. Степень герметизации резервуарных парков (наличие плавающих крыш, защитные покрытия на зеркале испарения, дыхательные клапаны и т

д.).

Необходимо постоянно наблюдать за техническим состоянием и про­водить своевременные ремонты резервуаров, особенно при работе на нефти с сероводородом, сильно корродирующим стальные резервуары в га-

зовой зоне. Совершенно недопустима вентиляция резервуаров через откры­тые люки и другие отверстия, необходима установка дыхательных клапанов, которые, исключая постоянное сообщение газового пространства резервуа­ра с атмосферой, резко сокращают общие потери легких фракций при дли­тельном хранении нефти.

3. Емкость применяемых резервуаров, определяющая поверхность испарения нефти в них и объемы газового пространства. Установлено, что потери продуктов прямо пропорциональны свободному газовому пространству над поверхностью нефти.

4. Время, в течение которого нефти доставляются на пункты их пере­работки (период хранения, число перевалок и т. д).

5. Схемы сбора нефти на промыслах и технический уровень приме­няемого оборудования.

6. Температурные режимы по пути следования нефти до НПЗ. Измене­ние температуры нефти в пунктах обезвоживания и обессоливания непосред­ственно сказывается на потерях за счет изменения упругости паров нефти в резервуарах при малых и больших дыханиях.

7. Климатические условия районов на пути движения нефти. Кроме того, на потери нефти от испарения существенно влияет состоя­ние жидкости в момент испарения. В практике различают испарения:

а) статическое — потери легких углеводородов под воздействием ука­занных факторов из неподвижной жидкости;

б) динамическое — потери легких углеводородов при движущемся зер­кале газонефтяного контакта.

Наиболее эффективным мероприятием по ликвидации потерь легких фракций нефти от испарения является абсолютная герметизация пути движе-

щенных паров нефти и нефтепродуктов и, как следствие, переход легких фракций в газовую фазу. Испарение увеличивается при повышении темпера­туры поверхности продукта или понижении давления в газовом пространстве резервуаров. Испарение происходит с поверхности продукта при любой тем­пературе, а при кипении - и внутри него.

Потери от испарения можно разделить на:

потери от «больших дыханий», связанные с заполнением и опорож­нением резервуаров продуктом;

потери от «малых дыханий», связанные с изменением барометриче­ского давления или с изменением температуры окружающей среды или тем­пературы верхнего слоя продукта;

потери от «обратного выдоха», связанные с донасыщением вошед­шего в резервуар воздуха при откачке продукта из резервуара и повышени­ем давления в газовом пространстве резервуара после завершения процесса откачки;

потери от вентиляции газового пространства резервуара, связанные с разгерметизацией кровли резервуара или с неправильной установкой

дыхательных клапанов.

Для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения приме­няют следующие методы и технические мероприятия:

- уменьшение объема газового пространства резервуаров;

- уменьшение амплитуды колебаний температуры поверхности нефти и газового пространства резервуаров;

- повышение давления в газовом пространстве резервуаров;

- улавливание паров нефти и нефтепродуктов, вытесняемых из запол­няемых резервуаров;

- применение дисков-отражателей;

- рациональная эксплуатация резервуаров.

Для уменьшения объема газового пространства резервуаров применяют понтоны и плавающие крыши, что позволяет почти полностью ликвидировать газовое пространство резервуара и сократить потери на 80-95%. Конструкции резервуаров с плавающими крышами и с понтонами приведены в разделе 1.6.

Для уменьшения колебаний температуры в резервуарах их покрывают тепловой изоляцией. Практически исключены суточные колебания температу­ры в заглубленных резервуарах (ЖБР). Использование орошения резервуаров в жаркое летнее время года позволяет значительно снизить температуру газо­вого пространства резервуара и, следовательно, уменьшить потери от испа­рения.

Большинство нефтей, добываемых на промыслах России, относятся к легким, содержащим большие количества легких низкокипящих фракций и растворенного газа. При сборе, транспортировании и хранении этих нефтей в промысловых условиях растворенные в них газы часто полностью теряются; кроме того, значительны потери легких нефтяных фракций, так как при испарении таких компонентов, как метан, этан и частично пропан, из нефти улетучиваются и более тяжелые углеводороды (бутаны, пентаны и высшие). Необходимо отметить, что чем продолжительнее периоды транспортирования и хранения нефти и чем чаще она контактирует с атмосферой, тем больше потери углеводородов.

Этих потерь можно избежать при полной герметизации пути движения нефти от скважин до нефтеперерабатывающих заводов. Как правило, легкие фракции нефти теряются в промысловых мерниках, резервуарах с неисправ­ными крышами или открытыми люками. Существующие резервуары рассчита­ны на перепад в 2000 Па и оборудуются дыхательными клапанами. При на­личии дыхательных клапанов на резервуарах потери будут лишь при запол­нении нефтью, которая вытеснит объем газовоздушной смеси над ней, при так называемых больших дыханиях резервуаров.

Потери нефти из резервуара прямо пропорциональны упругости паров нефти, находящейся в резервуаре, и обратно пропорциональны техническому уровню герметизации самих резервуаров. Следовательно, чем больше число перевалок нефти по пути ее движения (чем больше операций по наливу), тем больше будут потери от испарения. Поэтому для снижения потерь легких фракций необходимо так организовать движение нефти, чтобы число перева­лок ее в «атмосферных» резервуарах было минимальным при максимальной их герметизации.

Данные исследований показывают, что более половины (по массе) те­ряемых углеводородов составляют этан и пропан-бутановые фракции, являю­щиеся исходным сырьем для производства синтетического каучука, спиртов, эфиров, уксусной кислоты, полипропилена, полиэтилена, синтетических воло­кон и множества других продуктов.

Исследования состава потерь от испарения нефти показали, что эти потери на пути от промысла до нефтеперерабатывающего завода существен­но уменьшают ресурсы нефтехимического сырья.

Ликвидация потерь нефти и газа в герметизированных однотрубных системах сбора обеспечивается применением только герметичного оборудо­вания по всей технологической цепочке этой системы и жесткой технологиче­ской связью системы сбора с установками по подготовке нефти и газа (по­дача продукции скважин непосредственно на установку подготовки нефти без использования сырьевых резервуаров).

В связи с внедрением герметизированных однотрубных систем сбора нефти и газа обычно общее давление в системе возрастает и соответственно увеличивается и давление на устье нефтяных скважин. Поэтому особое внимание должно быть уделено герметичности сальников полированных што­ков на скважинах, оборудованных штанговыми насосами. С целью сокращения потерь в сальниках в настоящее время разработаны различные сальниковые уплотнения с применением новых материалов, которые надежно, без пропус­ков работают при давлениях до 4 МПа.

На фонтанных скважинах и скважинах, оборудованных погружными электроцентробежными насосами, широко используются при добыче парафинистых нефтей футерованные насосно-компрессорные трубы, применение которых практически исключает операции по спуску и подъему скребков и соответственно пропуски нефти и газа через сальники лубрикато­ров.

Потери нефти из-за несовершенства сепарационного оборудования в основном связаны с тем, что в сепараторах не всегда удается снизить унос газа вместе с нефтью до минимума, в результате чего часть газа вместе с нефтью может поступать в резервуары. При выделении газа из нефти в ре­зервуарах обычно

вместе с газом уносятся и более тяжелые углеводороды, что увеличи­вает потери нефти. Усовершенствование сепараторов с целью сведения к минимуму уноса газа вместе с нефтью обычно проводится путем улучшения

ния нефти по трубопроводу, минуя трапные установки, сборные пункты и то­варные парки.

Если известны основные источники потерь в промысловом хозяйстве (негерметизированные мерники, технически неисправные атмосферные резервуары), борьба с ними сводится к уменьшению мест, в которых происхо­дят эти потери (сокращение числа резервуарных парков, ликвидация мерни­ков), а также к технической реконструкции промысловых сооружений, т. е. герметизации, заключающейся:

а) в применении резервуаров повышенного давления с плавающими крышами, устраняющими воздух из газового пространства резервуара;

б) в оснащении резервуаров герметизированными крышами с дыха­тельными клапанами;

в) в применении специального оборудования для улавливания продук­тов испарения с извлечением тяжелых фракций из них;

г) в покрытии поверхности нефти в резервуарах изолирующими от атмосферы слоями жидкости, пены, плавающих шариков.

За последние годы в нефтяной промышленности выполнены крупномасштабные работы, направленные на снижение потерь нефти. Это позволило практически исключить источники потерь на участке скважина — промысловый резервуарный парк. Наиболее сложно ликвидировать основной источник потерь нефти— испарение из резервуаров.

Для решения данной проблемы разработана и в промышленных усло­виях апробирована технология улавливания легких фракций из резервуа­ров, предусматривающая отбор избыточного количества легких фракций из газового