Беттік активті заттардың қолданылуы

БАЗ-ды өндіріс орнынан  мұнай өндіру аймағына дейін м а г и с т р а л ь д і   т а с ы м а л д а у д ы ң негізгі түрі – темір жол болып табылады. Тасымалдау көлемінің салыстырмалы түрде аз болуына байланысты құбыр арқылы тасымалдау қолданылмайды. Мысалы, ірі мұнай кен орнының қабат қысымын ұстап тұру объектілерінде ОП-10 типті БАЗ-ды ұзақ мерзімді мөлшерлеу технологиясын 100% енгізудің өзі де, жылына бірнеше оңдаған мың тонна реагент шығынын қажет етеді. Концентрлі БАЗ ерітінділерін импульсті түрде айдау жеткізудің анағұрлым жоғары екпінін талап етеді.

БАЗ тұтыну орнына дейін  теміржол көлігінен басқа, аз деңгейде болса да, су, автокөлік және авиация көлігімен де тасымалдануы мүмкін.

БАЗ цистерналарда, сыйымдылығы 300л металл блоктарда және картон барабандарда тасымалданады.

БАЗ-ды о р т а л ы қ т а н д ы р ы л ғ а н   с а қ т а у мұнай өндіру аймағының шекарасында немесе оған жақын орналасқан жерде, мысалы темір жол немесе су артериясында жүргізіледі. Міндетті түрде бір мұнай ауданына қызмет көрсететін БАЗ-ды сақтау, қабылдау және жіберудің орталықтандырылған базасы қажет болған жағдайда реагентті қыздыру және айдау жабдықтарымен жабдықталады. Сақтау базасында түзілетін қорлар, нормативтерге сәйкес тұтыну көлемімен және кен орнында қолданылатын айдау технологиясымен анықталады.

Қабатқа айдалуға арналған реагенттер басқа реагенттермен  бірге немесе арнайы дайындалған  базаларда сақталуы мүмкін.

БАЗ-ды сақтау базаларынан шоғырлы сорап станциясының (КСС) мөлшерлеуіш қондырғыларына, не болмаса тікелей ұңғыларға жеткізу, негізінен автомобиль көлігімен жүзеге асырылады.

БАЗ-ды суланудың бірінші  кезеңінде енгізу кезіндегі өндірістегі дайындық жұмыстары, негізінен,  осы процесте БАЗ-дың сулы ерітіндісін қолданумен байланысты болып табылатын, айдау ұңғыларын игеру процестерін модернизациялауға негізделген. БашНИПИнефть институтының ұсыныстарына сәйкес, мысалы, ОП-10 реагентін қолдану кезінде су құбырымен ұңғы, ұңғыдан шығып жатқан ағындағы бөлшектер мен БАЗ концентрациясы тұрақтанғанша 1000-1200 м³/тәу шығынмен 0,05% -тік ерітіндімен жуылады. Егер БАЗ суландырудың бас кезінен бастап берілмесе, онда дайындық жұмыстары анағұрлым көп еңбекті қажет етеді, өйткені БАЗ ерітіндісін айдау кезінде су құбырымен айдау ұңғыларының ішкі беті әдетте, тұздармен және металл коррозиясы өнімдерімен жабылып тұрады. Ал олар БАЗ ерітіндісімен шайылып кетуі мүмкін. Бұның алдын-алу үшін су құбырымен ұңғыларды алдын-ала тұз қышқылының әлсіз концентрлі ерітіндісімен, ал содан кейін БАЗ-дың 0,1%-тік ерітіндісімен шаяды.

БАЗ-бен айдауға көшпес бұрын алдын-ала ұ ң ғ ы л а р д а қ а ж е т т і з е р т т е у л е р   жүргізу қажет. Қажет болған жағдайда өнімділігі аз ұңғыларда қажетті жөндеу жұмыстарын жүргізу керек. БАЗ-мен суландыру процесін реттеу және тиімділігін бағалау мақсатындағы зерттеулер кешені, БАЗ-ды жіберудің барлық уақытында жүргізіледі, соның ішінде саға қысымын және ұңғы бойынша  өнімділікті өлшеу жұмыстары. Өнімділік профилін, қысымның қайта қалпына келу қисықтары мен индикаторлық диаграммаларды тұрғызу мақсатындағы зерттеулер мезгіл-мезгіл жүргізіледі.

Н е г і з г  і   т е х н о л о  г и я л ы қ   о п  е р а ц и я л а р  (араластыру, мөлшерлеу, айдау) екі нұсқада өткізілуі мүмкін: әлсіз концентрлі БАЗ ерітіндісін ұзақ мерзімді беру әдісі және жоғары концентрациялы БАЗ ерітіндісін импульсті түрде айдау әдісі. Әлсіз концентрациялы БАЗ ерітіндісін ұзақ мерзімді беру схемасы 3-суретте келтірілген.  Бұл технология бойынша БАЗ ерітіндісі қабаттың мұнаймен қаныққан бөлігінің кеуекті кеңістігі көлемінің 1-1,1 мөлшерінде үздіксіз айдалады. БашНИПИнефть институтының ұсыныстарына сәйкес, ОП-10 және осыған ұқсас БАЗ-ды қолданған кезде айдалатын ортаның бірінші порциясы 0,1%-тік болуы тиіс, ал содан кейін реагент құрамы 0,05% мөлшерінде болуы тиіс. Қабатқа ОП-10 типті БАЗ ерітіндісін кеуекті көлемнің 0,5% мөлшерінде айдағаннан кейін ионогенсіз және анионды БАЗ қоспасының ерітіндісін қолданған тиімді.

 

 

Сурет 3. Әлсіз концентрленген БАЗ ерітінділерін айдауға дайындаудың технологиялық схемасы:

1 – БАЗ арналған жұмысшы сыйымдылық;  2 – тиеу люгі;   3 – электрқыздырғыштар;       4 – блокты мөлшерлеуіш қондырғыдағы электрқыздырғыштар;  5 – мөлшерлеуіш сораптар;  6 – тиекті-реттеуіш арматура;  7 –ШСС-дан шығатын (БШСС) арынды коллектор;  8 – блокты қондырғының негізі;  9 – басқару станциясы;  10 – резервтегі сыйымдылық;  11 – БАЗ-ды төгуге арналған эстакада.

 

БАЗ ерітіндісін айдаудың негізгі элементі – мөлшерлеуіш  қондырғы болып табылады (Сурет 4 ). Ол ШСС-ға, ұңғыға немесе басқа өндірістік объектіге түсетін жоғары тұтқырлы БАЗ-дың сулы ерітіндісін қыздыру, төгу және дайындауға арналған.

 

 

Сурет 4.      БДУ-3 мөлшерлеуіш қондырғысының схемасы:

1 – сорап;  2 – мөлшерлеуіш  сорап;  3 – манометр;  4 – электрқыздырғыштар;  5 – иір құбырлар;  6 – бак;  7 – роликтер;  8 – арба;   9 – араластырғыш бак;  10 – ысырмалар.

Реагентті қыздыру үшін (Сурет 5) металл бөшкелер химреагенттермен бірге қондырғының камерасына тиеледі  және электрліқыздырғыштар көмегімен қыздырылады. Бұл сұйытылған реагенттің алдын-ала ашық тұрған құйылу тесігі арқылы төменгі бактерге құйылуын қамтамасыз етеді. Реагент пен су алдын-ала су және БАЗ-дың қажетті мөлшерімен толтырылған үстіңгі араластырғыш бакте «сорап, вентиль, араластырғыш, вентильдер, сорап» тұйық тізбектегі циркуляция көмегімен араластырылады. Осындай жағдаймен дайындалған, 40-80% дейін сұйытылған БАЗ ерітіндісі мөлшерлеуіш сораптың қабылдауына беріледі және содан кейін қабатқа айдалатын судағы реагенттің қажет концентрациясын қамтамасыз ететін беріліспен айдау желісіне беріледі. Мөлшерлеу ШСС-ның негізгі сораптарының қабылдауында да, шығару желісінде де жүргізілуі мүмкін. Бірінші жағдайда 5-6 МПа, ал екінші жағдайда – 20 МПа және одан да жоғары қысымға арналған мөлшерлеуіш сораптар қолданылады. Сипатталып отырған мөлшерлеуіш қондырғы БАЗ-ды алдын-ала сұйытылмаған күйінде беруге, сонымен қатар резервті сыйымдылықтарда БАЗ ерітіндісінің қажетті қорын түзуге мүмкіндік береді. Сыйымдылықтарды кезек-кезек қосу процестің үздіксіздігін қамтамасыз етеді. Әлсіз концентрлі БАЗ ерітінділерін айдау технологиясы мөлшерлеудің көпжылдық мезгілдерімен байланысты және КНС жұмысының автоматты режимі жағдайында ыңғайсыз болып табылатын арнайы қызмет көрсетуді талап етеді.

 

 

1 – электршкафы;   2 –  будка  корпусы;  3 – жоғарғы араластыру  багі;  4 – арба;

5 – төменгі бактар;  6 – роликтер;  7 – электрлі қыздырғыштар;  8 –  ортадан тепкіш сорап; 9 – термоизоляциялық материалы бар будканың қабырғасы; 10 – шана платформасы.

 

Сурет 5.  БАЗ ерітіндісін дайындауға арналған блокты мөлшерлеуіш қондырғы.

 

 

Бұл жағдайда жоғары концентрациялы аз көлемді жиекті импульсті түрде  айдау, мінсіз технологиялық артықшылықтарға ие, өйткені, ол бірнеше күндерде жүзеге асады. Мысалы, Татарстанда ОП-10 типті 5%-тік БАЗ ерітіндісін айдау өте тиімді болып саналады. Принципті түрде бұны сондай техникалық құрал-жабдықтар көмегімен жүзеге асыруға болады. Анағұрлым көп концентрленген ерітінділерді ұңғыларға 6-суретте көрсетілген схема бойынша айдауға болады. Берілген схема бойынша концентрленген БАЗ ерітіндісінің синтезі мен қалыптасуы ұңғы қуысында немесе қабаттың түп аймағында жүзеге асырылады. Алкилденген күкірт қышқылы автоцистерналардан қабылдағыш-таратқыш гребенка, жоғары қысым желісі және 4АН-700 типті агрегаттары бар манифольдалар блогы арқылы ұңғыға айдалады. Көбікті реагент те ұңғыға 4АН-700 типті агрегаттары көмегімен, қабылдағыш-таратқыш гребенка, жоғары қысым желісі және көбікті реагент пен алкилденген күкірт қышқылының әрекеттесуі мен араласуы жүретін манифольдтар блогы арқылы беріледі.

 

 

1 – автоцистерналар;  2 – ортадан  тепкіш сораптар;  3 – қабылдағыш-таратқыш  гребенкалар;  4 – жоғары қысым желілері;  5 – кері клапандар;  6 – манометрлер;  7 – 1БМ-700 манифольдтар блогі; 8-клапан; 9-ысырма; 10-ұңғы сағасы; 11-ұңғы; 12-су құбыры; 13-су құбырынан кейінгі желі; 14-агрегатты «өзіне» тартатын желі.

Сурет 6.   Концентрлі БАЗ () ерітіндісін айдау ұңғысының сағасына айдау схемасы

 

 

Жоғары қысымдар желісі кері клапандармен жабдықталады, ал манифольдалар  блогы – манометр және сақтандырғыш клапанмен жабдықталады. Қабылдау және айдау желілері айдаудың жұмысшы  қысымынан артып кететін қысыммен сығылады; жоғары қысым желілері, манифольдтар блогы және ұңғы сағасы 4АН-700 типті агрегаттарының жұбын қолданумен, ал қабылдау желілері – ортадан тепкіш сораптар көмегімен сығылады.

Жоғары арынды желілерді сыққан кезінде ысырма 9 бен 1БМ-700 манифольдтар блогының крандары ашылады, ал ұңғыдағы орталық сағалық ысырма жабылады (Сурет 6). Су агрегаттар қабылдауына су тасығыш немесе автоцистернадан беріледі. Сығу қысымдары манометрлермен бақыланып отырады. Реагенттерді ұңғыға айдау алдында ұңғының су бойынша қабылдағыштығын анықтау қажет. Бұл үшін блоктың ысырмасы жабылады, ал ұңғының орталық сағалық ысырмасы ашылады; суды агрегатпен айдау, мүмкіндігінше, әртүрлі режимдерде жүргізіледі. Ұңғының қабылдағыштығын зерттеп болғаннан кейін негізгі процесске көшеді. Бірінші кезеңде, ұңғыға цистернадан агрегаттар көмегімен тек қана көбікті реагент беріледі. Келесі кезеңде ұңғыға бастапқы реагенттер қоспасының есептелген мөлшері айдалады, содан кейін қайтадан 1-2м³ көбікті реагенттен буферлік қабат жасайды. Осындай жағдайлармен алынған үш қабатты жиек жоғары қысыммен, қабаттың ұңғыдан қашық орналасқан бөліктеріне агрегаттар көмегімен ысырылады. Жоғары қысыммен айдалатын су мөлшері 1м қабаттың жұмысшы бөлігіне 20м³ есебімен анықталады. Соңғы кезеңде ұңғы мұнай өндірісінің қабат қысымын көтермелеу жүйесінің шоғырлы сорап станциясына қосылады.

Алкилсульфатты қоспаны  айдаудың сипатталған реті мен әдістемесі әдіс технологиясының бір нұсқасының көрінісі екенін атап кеткен жөн. Технологияның  оптималды нұсқасын өндірістік зерттеулердің қажет мөлшерін өткізгеннен кейін орнатуға болады. Мысалы, концентрленген БАЗ ерітіндісі мен суды айдау циклдарының  көп сатылы кезектесуіне негізделген БАЗ-ды айдаудың циклдық әдісін қолданған кезде айдау объектісінде химреагенттерге арналған нақты жартылай стационарлы сыйымдылықтар паркінің немесе ұсақ мөлшерде келетін БАЗ жинақтаудың болуын қарастыратын технология оптимальді болуы мүмкін.

 

БАЗ-мен жабдықтау қарқыны және сақтау көлемін бағалау

 

Өндірістік жағдайларда  әдістің тиімділігі көпшілік жағдайда беттік активті заттармен жабдықтауды ұйымдастырудың нақтылығымен анықталады. Жабдықтаудың негізгі көрсеткіштері –БАЗ айдау объектілерінде химреагенттерді беру қарқыны және сақтау (резервтеу) көлемі .

ОП-10 типті әлсіз концентрлі активті БАЗ ерітінділерін ұзақ мерзімді айдау кезінде  және параметрлері ерітіндінің концентрациясы С мен айдау көлеміне Q´ тәуелді. Мысалы, 0,05%-тік ерітінділерді айдағанда мөлшері ШСС-ға 0,3-тен 3т/тәу дейінгі аралықта өзгереді. Кейбір кезде оның мәні 0,3т/тәу-тен кіші немесе 3т/тәу –тен көп болуы мүмкін. Берілген технология үшін ОП-10 типті реагентті резервтеу көлемі нақты жағдайлармен, соның ішінде жыл бойы берілу мүмкіндігімен анықталады. Мүмкіндігі шектеулі аудандарда резервтеу көлемі БАЗ мөлшерлеуін бірнеше ондаған күндерге қамтамасыз етуі тиіс, ал реагентті сенімді жеткізуді ұйымдастыру мүмкіндігі болған жағдайда, мысалы автомобиль көлігімен немесе тікұшақпен, объектідегі БАЗ резервті қорлары минимальді болуы мүмкін (бірнеше күнге).

БАЗ ерітіндісін циклдық  беру технологиясын жоспарлаған  кезде берілу қарқыны мен сақтау көлемі қабатта түзілетін БАЗ ерітінділерінің жиектерінің өлшемдері және суды айдау көлемі мен БАЗ ерітіндісінің қатынасы ескеріліп анықталуы тиіс. Берілген жағдайда БАЗ айдау объектілерін жабдықтауды ұйымдастырудың екі нақты мүмкіндігі бар:

1. БАЗ-ды объектіге тасымалдау БАЗ ерітіндісін айдау циклі барысында өткізілуі тиіс;
2. БАЗ-ды объектіге тасымалдау қабатқа БАЗ ерітіндісін айдау мезгілінде де, суды айдау мезгілінде де біркелкі  және үздіксіз жүргізіледі.

Бірінші нұсқада жеткізілетін реагенттің барлығы қабатқа сол  мезетте айдалады, ал сақтау көлемі минимальді болып келеді. Берілу қарқыны келесі формуламен анықталады:

 

 

мұндағы С – ерітіндідегі БАЗ мөлшері, бірлік үлесте; Q´ - БАЗ ерітіндісі бойынша объекттің қабылдағыштығы, м³/тәу.

Берілу БАЗ ерітіндісін қабатқа айдау барысындағы уақыт аралығында жүзеге асырылады:

,

 

мұндағы α´ - БАЗ жиегі орналасқан қабат көлемінің үлесі; V_пл - қабаттың кеуекті кеңістігінің көлемі.

Екінші нұсқада суды айдау кезінде берілетін реагент  объектіде жиналады. Сақтау көлемі келесі формуламен анықталады:

 

,

 

ал берілу қарқыны:

 

   ,

 

мұндағы α₀ – айдалған су порциясы қамтитын қабат көлемінің үлесі; Q₀ – объектінің судағы жалпы қабылдағыштығы, м³/тәу.

7-суреттен келесіні  көреміз: α´/ α₀ параметрінің аз мәндерінде, яғни қабаттағы БАЗ жиектерінің салыстырмалы аз көлемдерінде реагентті айдау объектісіне біркелкі және үздіксіз тасымалдау нұсқасы берілу қарқынының бірнеше есе төмендеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Мысалы, α´/ α₀=0,25 болғанда, шамасы 2-5 есе төмендейді. Қабылдағыштық артқан кезде (Q´/Q₀>1) үздіксіз тасымалдау нұсқасының артықшылығы да артатынын ескеру қажет. Бірақ, онымен бірге резервтеудің қажет көлемі де артады. Химреагентпен жабдықтаудың нұсқасын, резервтеудің қажет көлемін, БАЗ-ды мөлшерлеу объектісіне тасымалдау әдісі мен графикті таңдаудағы соңғы шешім климаттық, коммуникациялық және т.б. жағдайлар ескерілген техникалық-экономикалық есептеулер негізінде қабылданады.

V_хр және параметрлері жоғары концентрлі ерітінділерді бір рет айдау кезінде нақты жағдайларға байланысты анықталады. БАЗ ерітінділерін айдау бұл жағдайда, берілген қабат қысымын көтермелеу жүйесінде қабылданғаннан анағұрлым жоғары қысымда жүретін болғандықтан, мөлшерлеу объектісі қызметін көбінесе ұңғының өзі атқарады. Сондықтан берілістің қажет қарқыны ерітінді концентрациясы және ұңғының қабылдағыштығымен анықталады. Объект бойында сақтау, әдетте, үлкен емес көлемде жоспарланады.

 

 

Сурет 7.  Q´/ Q₀ кезіндегі БАЗ-ды циклдық айдау объектісінде реагентті беру қарқыны (а) мен резервілеу көлемін (б) анықтау графиктері:

1 – 0,5;    2 – 1;    3 – 1,5;    4 – 2

 

 

Араластырылған полимерлер және БАЗ ерітінділерімен ығыстыру

 

Полимерлік ерітінділерді  айдау, негізінен, қабатты қамту  коэффициентінің артуына, ал БАЗ-дың  сулы ерітінділерін айдау – ығыстыру коэффициентінің өсуіне септігін тигізеді. 8-суретте мұнайды полимерлер және  БАЗ-дың араластырылған сулы ерітінділерімен  ығыстыруды зерттеуге арналған зертханалық қондырғы схемасы келтірілген.  Тоттанбайтын болаттан жасалған, ұзындығы шамамен 1м және диаметрі 20мм жұмысшы колонка қабаттың үгітілмелі моделімен (кварц құмы) толтырылады. Үш сыйымдылықта дайындалған жұмысшы сұйықтық калибрлі цилиндр арқылы колонкаға беріледі. Ығыстырылатын орта арнайы ұстағышқа жиналады. Колонка ұзындығы бойынша қысым үлестіріледі. Тәжірибе шарттары мен олардың нәтижелері кестеде және 9-суретте келтірілген.