Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами ARGUS

Актуальность проблемы

В настоящее время в стране остро стоит вопрос экономии энергоресурсов; в нефтегазодобывающей промышленности одной из важных проблем является очистка внутренней полости выкидных линий, замерных устройств, промысловых и магистральных трубопроводов, оборудования для подготовки добываемой продукции при ее добыче и транспортировке.

При добыче нефти на всех этапах поступления жидкости на промыслах наблюдается постоянное накопление асфальтосмолопарафинистых отложений (как при фонтанном, так и при механизированном способах добычи). Для борьбы с парафинизацией скважинного оборудования и трубных систем применяются различные методы предупреждения и удаления отложений, в том числе: механические, тепловые, химические, комбинированные и нетрадиционные методы.

При добыче газа и газового конденсата происходит постоянный вынос песка, откладывающегося на стенках трубопровода. Кроме этого, углеводородный и водный конденсат в пониженных местах газопровода образует жидкостные пробки, сильно снижающие их производительность. Чем выше давление газа в газопроводе и ниже его температура, тем быстрее образуются и отлагаются на стенках труб гидраты.

Движение нефти и газа по трубопроводам сопровождается потерей давления, которое расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при этом движении. Образование отложений приводит к снижению темпов отбора углеводородов, сокращению межремонтных периодов работы скважин, а в ряде случаев отложения настолько значительны, что затрудняют сам процесс эксплуатации месторождения, так как растут устьевые давления добывающих скважин. По данным Ростехнадзора России ежегодно регистрируется около 50 тыс. нарушений герметичности и разрывов труб. Причина - внутренняя коррозия в условиях очень агрессивной среды - обводненной первичной нефти и попутных газов, отложения накипи и солей. Проблема очистки от отложений становится особенно актуальной на поздней стадии разработки месторождений, характеризующейся падением объемов добычи нефти и увеличением обводненности добываемой продукции при низких текущих коэффициентах углеводородоотдачи пластов.

При общей динамике аварийности, по оценкам экспертов Ростехнадзора, причинами разрыва трубопроводов являются:

  • 60% случаев — гидроудары, перепады давления и вибрации;
  • 25% — коррозионные процессы;
  • 15% — природные явления и форс-мажорные обстоятельства.

В комплексе первоочередных мероприятий по повышению общей энергоэффективности эксплуатации трубопроводов должны лежать профилактические меры по очистке их внутренней поверхности от естественных отложений перекачиваемой продукции, что в конечном итоге ведет к снижению материальных затрат добывающего или транспортирующего предприятия и предотвращению техногенных аварий с их последствиями.

О трубопроводах и очистке

Очистка различными способами отличается затратами, полнотой очистки и эффективностью. Среди наиболее применяемых методов стоит выделить такие, как установка камер приема/пуска, тепловая обработка с нагнетанием разогретых агентов (дистиллятов, нефти, ингибиторов, пара и др.), тепловая обработка с применением перемещаемых теплогенераторов, импульсное воздействие и др. Подсчитано, что затраты на очистку, например, тепловыми методами в десять раз больше, чем на механическую очистку, например, скребком.

Известно, что внутрипромысловые трубопроводы на месторождениях подразделяются на выкидные линии, сборные коллекторы, промысловые ингибиторопроводы, промысловые водопроводы. Выкидные линии служат для транспортировки продукции и её примесей от скважины до групповой замерной установки, либо до пункта осушки газа. Диаметр выкидных линий в зависимости от дебита скважин составляет 75-150 мм, протяжённость определяется технико-экономическими расчётами и может достигать 4 км и более. Сборные коллекторы прокладываются для транспортировки нефти от групповой замерной установки (либо от пункта осушки газа) до дожимной насосной (компрессорной) станции или до установки подготовки нефти. Диаметр сборных коллекторов 100-350 мм, протяжённость достигает 10 км и более.

Скребковые краны Argus

Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

С учетом вышеуказанного инжиниринговая компания «ВТО «Промышленные технологии» предлагает в кратчайшие сроки поставить и смонтировать, с дальнейшей поддержкой, шаровые скребковые краны ARGUS (см. рис. 1) канадского производства с основными параметрами для всех известных типов выкидных и сборных коллекторов (см. табл. 1). В табл. 1 указаны параметры кранов по номинальному рабочему давлению в трубопроводе. В табл. 2 указан перевод единиц давления из ANSI в кгс/см2. Краны ARGUS сертифицированы по API Q1 и ISO 9001:2000, имеются разрешения Ростехнадзора и соответствующие ГОСТы. Заказчик может определиться с местом установки самостоятельно, либо проконсультировавшись со специалистом компании «ВТО «Промышленные технологии».

В комплектации всех модификаций кранов применяются стандартизированные фланцы типа RF (фланцы с соединительным выступом) и RTJ (фланцы с уплотнительной поверхностью, с впадиной под прокладку овального сечения), подходящие под ГОСТ 12817-80, ГОСТ 12818-80, ГОСТ 12819-80, ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80, ГОСТ 12822-80, ГОСТ 9399-81.

Таблица 1. Параметры скребковых кранов Argus.

2" (50 мм)
Модель C
3" (75 мм)
Модель C
4" (100 мм)
Модель C
6" (150 мм)
Модель C
8" (200 мм)
Модель P
8" (200 мм)
Модель D
10" (250 мм)
Модель D
12" (300 мм)
Модель D
150 ANSI 150 ANSI 150 ANSI 150 ANSI 150 ANSI 300 ANSI 300 ANSI 300 ANSI
300/600 ANSI 300 ANSI 300 ANSI 300 ANSI 300 ANSI 600 ANSI 600 ANSI 600 ANSI
900 ANSI 600 ANSI 600 ANSI 600 ANSI 600 ANSI
900 ANSI 900 ANSI 900 ANSI 900 ANSI
1500 ANSI 1500 ANSI 1500 ANSI

Таблица 2. Перевод единиц ANSI в атм.

Класс ANSI 150 300 400 600 900 1500
P, кг/см3 20 50 64 100 150 250

Сравнение технологий очистки с помощью камер пуска-приема и шаровых скребковых кранов ARGUS

Зачастую давно применяемые методы не всегда хороши. Способ очистки трубопроводов с помощью камер пуска/приема является наиболее применяемым методом и аналогичен использованию кранов приема/пуска, но далеко не идеален. В качестве обоснования этого в табл. 3 приведено сравнение подготовки технологического оборудования для обоих методов.

Таблица 3.

Монтаж камер пуска/приема Монтаж очистных шаровых кранов Argus
1) Определить и подготовить площадки для установки камер пуска и приема очистных устройств 1) Остановить перекачку на участке трубопровода от места установки пускового крана Argus до места установки приемного крана
2) Остановить перекачку на участке трубопровода от места установки камеры пуска до места установки камеры приема 2) Произвести опорожнение участка трубопровода, по необходимости установить байпасную линию линию с одной задвижкой в обход крана
3) В случае отсутствия линейной задвижки в месте установки камеры пуска (приема), произвести опорожнение участка нефтепровода, смонтировать линейную задвижку. При монтаже линейной задвижки выполнить следующее: разрезать трубопровод методом холодной резки; приварить фланцы к концам труб; присоединить задвижку к трубопроводу. 3) При монтаже скребкового крана выполнить следующее: разрезать трубопровод; приварить фланцы к концам труб; присоединить задвижку к трубопроводу.
4) Установить камеру пуска (приема) на подготовленную площадку перед смонтированной линейной задвижкой 4) Установить кран на слегка заглубленные опоры, отцентровать кран по оси трубопровода и закрепить
5) Присоединить камеру пуска (приема) к трубопроводу, предварительно отрегулировав положение камеры относительно трубопровода по высоте и плану таким образом, чтобы ось камеры совпала с осью трубопровода
6) обвязать камеру пуска (приема) технологическими трубопроводами для опорожнения и подачи то насоса к емкости для приема
7) Опрессовать камеру пуска (приема)
Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

Подготовленная площадка под установку камер приема/пуска скребков представляет собой габаритное бетонное основание. Таким образом, комплекс мероприятий в первом случае достаточно большой и характеризуется предустановкой множества громоздкого оборудования невысокой надежности. Традиционный метод прочистки труб поршневыми скребками, путем использования камер пуска/приема, является дорогостоящим и сложным. Необходимы дополнительные отсечные клапаны для обводных трубопроводов, дополнительные краны, арматура: уголки, тройники, фланцы, — а также большое количество сварочных работ. Установка и обслуживание такой установки (см. рис. 2) является довольно затратной.

По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ известны несколько случаев, когда во время визуального обследования газопровода происходили разрывы технологической обвязки камер приёма очистных устройств трубопровода с возгоранием газа, в результате которых травмировались люди. Причиной становилась негерметичность камер.

Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

Надежность же шаровых кранов ARGUS подтверждена многократными испытаниями и многолетним опытом их использования на месторождениях США и Канады. Краны на запирающем шаре оснащены пружинным предохранительным клапаном, сбрасывающим среду с ростом давления, например, при повышении температуры под заглушкой. Запорный сегмент и заглушка крана могут укомплектовываться силовым приводом, либо электроприводом (в зависимости от технических особенностей трубопровода).

Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

При открытии заглушки выбросы предупреждаются предохранительным вентиляционным отверстием (см. рис. 5).

Простота устройства кранов ARGUS является преимуществом технологии их применения и удобством при проведении очистных работ. Кран состоит из нескольких элементов (см. рис. 3,4).

Принцип работы кранов показан на рис. 6.

Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

Краны ARGUS удовлетворяют требованиям следующих международных стандартов:

  1. API 6D/ISO 14313;
  2. API 598;
  3. NACE MR0175;
  4. ASME B16.5, B16.34, B31.3, & Section VIII;
  5. MSS SP-25
Очистка нефтегазопроводов шаровыми скребковыми кранами Argus

Межфланцевые расстояния кранов удовлетворяют требованиям API 6D, если производителем не указан другой стандарт.

Помимо этого, компания ARGUS производит краны с системой автоматизированного запуска поршней в трубопровод (рис. 7), которые существенно сокращают выбросы углеводородов, могут комплектоваться электро-, пневмо-, гидроприводами, либо ручным дублером, идеально подходят для дистанционного управления, уменьшая тем самым стоимость их эксплуатации.

Коррозия — причина большинства аварий в трубопроводном транспорте. В основном ее причинами являются аномальное обводнение добываемой и транспортируемой продукции, повышенное содержание в ней агрессивных и серосодержащих соединений, а также зараженность коррозионноактивными микроорганизмами. Краны ARGUS универсальны в применении к средам с содержанием серы. Запорная часть сконструирована по стандартам NACE MR01-75/ISO-15156 таким образом, что использовать один и тот же кран можно как для сред с низким содержанием серы, так и для высокосернистой продукции. К примеру, для месторождений компании Keyera Energy, где применяются краны ARGUS, сернистость нефти составляет 27%, для Apache Canada 6 — 35%, содержание СО2 — 3%. Результаты применения кранов будут опубликованы позже.

Поршни (скребки) изготавливаются номинальным внешним диаметром от 2” (50 мм) до 12” (300 мм); поршни бóльших диаметров производятся под заказ. Скребки обладают различной твердостью и изготавливаются из полиуретана, пенополиуретана, поролона, стали, резины, силикона. В зависимости от механических свойств отложений на стенках трубопровода компания ARGUS предлагает использовать скребки различной твердости (60, 70, 80 и 90 по Шору). Скребки ARGUS показаны на рис. 8.

Каждый поршень опционально может быть снабжен смонтированным во внутреннюю полость магнитом, либо передатчиком сигнала, что существенно облегчает поиск скребка при застревании в трубопроводе. Обнаружение ведется с помощью металлоискателя, который может быть включен в комплект поставки. Устройство обнаружения поршней использует низкочастотные сигналы для эффективного проникновения через стенки стальных труб. Каждый передатчик является автономным устройством и способен испускать широкий спектр сигналов (в зависимости от конфигурации и толщины стенок трубопровода).

Из преимуществ описываемых кранов пуска/приема очистных инструментов ARGUS компания «ВТО «Промышленные технологии» отмечает следующие:

  • существенное сокращение зоны обслуживания;
  • значительное уменьшение загрязненности трубопроводов, по сравнению с очисткой традиционным методом с использованием камер пуска/приема;
  • простая установка на действующие трубопроводы, следовательно меньшие затраты по монтажу;
  • меньше профилактических работ и требуемых запасных частей в процессе эксплуатации;
  • возможность дистанционного пуска поршней (до 11 шт.) без дополнительных загрузок;
  • диапазон применения температур рабочей среды: -46˚C (-50˚F) ÷ +121˚C (+250˚F);
  • основные детали произведены из кованой стали A350 LF2;
  • применение на средах с содержанием H2S, внутренние части изготовлены из никелированной стали (согласно стандарту NACE MR01-75/ISO-15156);
  • опорное седло шарообразного типа увеличивает срок службы кранов и обеспечивает простоту его использования;
  • возможно применения очистных устройств различной формы: игольчатые, скребковые, сферические;
  • перфорированная заслонка крана приема позволяет использовать удлиненные поршни, тем самым обеспечивая более эффективную очистку;
  • производство в соответствии с требованиями ASME, API, MSS и NACE;
  • на продукцию имеются патенты.

Помимо скребковых кранов, поршней очистки, автоматических пусковых установок запуска очистных устройств компания «ВТО «Промышленные технологии» рекомендует и готова поставить следующую продукцию фирмы ARGUS:

  • цементировочные головки ARGUS;
  • системы аварийного закрытия трубопровода;
  • шариковые обратные клапаны на высокое давление;
  • запорную арматуру специального назначения;
  • сигнализаторы давления;
  • датчики давления нескольких модификаций.