Способ очистки теплообменников от аспо в блоке рекуперации тепла

Способ очистки теплообменников от аспо в блоке рекуперации тепла

Реферат

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано при очистке теплообменников в блоке рекуперации тепла от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), в частности в системе подготовки продукции нефтяных скважин к трубопроводному транспорту.

Известны способы очистки теплообменников, включающие в себя обязательную их разборку и последующие операции очистки, например, механическим способом.

Известен способ очистки поверхностей теплообменного оборудования от отложений сульфата кальция (Патент РФ №2110031, кл. F28G 9/00, опубл. 27.04.1998 г.), включающий циркуляционную промывку поверхностей раствором хлористого натрия, осуществление при этом подкисления раствора путем деления его на два потока и пропускание части раствора через катионный фильтр. Недостатком данного способа является невозможность применения его для очистки внутренних поверхностей теплообменников от АСПО.

Известен способ очистки (заявка РФ №2004133053, кл. В08В 9/032, опубл. 27.06.2005 г.), включающий операции соединения устройства, подлежащего очистке, к устройству для входа-выхода промывочной жидкости, создания замкнутого циркуляционного контура, осуществления циркуляции промывочной жидкости. Недостатком данного способа является необходимость проведения дополнительных операций присоединения установки с промывочным раствором к устройству, подлежащему очистке, что приводит к увеличению себестоимости очищаемого продукта.

Известен способ пропаривания нефтедобывающего оборудования перегретым паром, создаваемым специальной паропередвижной установкой (ППУ) (И.Т.Мищенко, «Скважинная добыча нефти», М., изд-во «Нефть и газ», 2003 г., с.522), включающий присоединение ППУ к теплообменникам блока рекуперации тепла. Недостатком данного способа является то, что требуется дополнительная операция присоединения ППУ к блоку рекуперации тепла, а также то, что в качестве агента при проведении очистки внутренней поверхности теплообменников от АСПО использован пар, для создания которого требуется специальная установка, дополнительная арматура для соединения ее с блоком рекуперации, полная остановка рабочего процесса рекуперации и соответственно увеличение себестоимости готовой товарной нефти, предназначенной для транспортировки трубопроводным транспортом.

Известные способы очистки нефтепромыслового оборудования с применением моющих средств или пара не позволяют производить очистку от отложений без предварительного освобождения оборудования от нефти, исключить его простой, требуют больших материальных затрат на реагенты и образование пара, вреза специальных люков для установки моечных машин или передвижной парообразующей установки, отличаются значительной трудоемкостью.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки аппаратов в процессе обезвоживания и обессоливания нефти (Патент РФ №653288, кл. С10G 33/04, опубл. 25.03.1979 г.), заключающийся в совмещении процесса очистки аппаратов (в том числе теплообменников) с процессом обезвоживания и обессоливания нефти, позволяющем осуществлять очистку аппаратов без остановки работы установки обезвоживания и обессоливания, и исключающий использование специального моющего и пропарочного оборудования и прокладки для этого специальных коммуникаций.

Недостатком данного способа является необходимость введения в поток нефти раствора реагента-деэмульгатора (моющего средства) для очистки аппаратов от механических примесей и АСПО, а также необходимость дополнительного монтажа оборудования для дозированной их подачи в поток нефти, что приводит к увеличению себестоимости готовой товарной нефти, предназначенной для транспортировки по трубопроводу.

Целью данного изобретения является снижение себестоимости нефти при ее первичной подготовке на промыслах с целью дальнейшей ее транспортировки по трубопроводу.

Технический результат состоит в конструктивном упрощении способа нагрева АСПО и очистки от них внутренних каналов теплообменников блока рекуперации тепла (БРТ), повышении его КПД, стабилизации в рабочем режиме температуры нагретой сырой и готовой товарной нефти, вышедших с БРТ, снижении себестоимости нефти, подготавливаемой к трубопроводному транспорту.

Технический результат достигается благодаря тому, что создают схему соединения элементов в рабочем режиме, полностью совпадающую со схемой соединения элементов в режиме очистки, без включения дополнительных элементов. Используя схему элементов в рабочем режиме, при которой в БТР путем теплообмена производят нагрев холодной сырой нефти со скважин и охлаждение горячей готовой сепарированной нефти, идущей в БРТ с КСУ товарной нефти, и затем, на основе данных температурного контроля нагреваемого и охлаждаемого потоков, а также датчиков контроля уровня жидкости в буллитах КСУ товарной нефти, переводят схему соединения элементов в режим очистки, заключающийся в том, что производят полное перекрытие потока холодной сырой нефти, подаваемой со скважин в БТР, подают туда с КСУ товарной нефти горячую готовую сепарированную нефть с температурой не менее 41-43 °С, нагревают и разжижают АСПО, отложившийся в каналах теплообменников БРТ, и этим же потоком горячей готовой сепарированной нефти производят вынос нагретого и разжиженного АСПО из каналов теплообменников БРТ. Скорость потока горячей готовой сепарированной нефти в режиме очистки составляет 5-30% от скорости этого потока в рабочем режиме. Нагретые и разжиженные АСПО, накопившиеся в режиме очистки в каналах теплообменников, по которым проходит поток холодной сырой нефти со скважин, выносится этим же потоком при работе схемы соединения элементов в рабочем режиме.

Способ очистки теплообменников от АСПО в блоке рекуперации тепла (БРТ) заключается в том, что создают схему соединения элементов, включающую соединение трубопроводов 1 для подачи холодной сырой нефти со скважин с БРТ, состоящим из блока фильтров и теплообменников 2 трубчатого или пластинчатого типов, систему трубопроводов 3 для отвода нагретой сырой нефти от БРТ к концевой сепарационной установке (КСУ) сырой нефти, систему трубопроводов 4, соединяющую КСУ сырой нефти с резервуаром предварительного сброса воды (РПС) сырой нефти, с установкой обессоливания и обезвоживания нефти (ООУ) и с КСУ товарной нефти 5, систему трубопроводов 6, связывающих КСУ товарной нефти 5 с теплообменниками 2 БРТ, а также систему трубопроводов 7, связывающих теплообменники 2 БРТ с резервуаром товарной нефти (РТН).

Схема соединения элементов в рабочем режиме работает следующим образом: холодную сырую нефть со скважин с температурой 2-12°С по трубопроводу 1 направляют в БРТ. При пропускании через фильтры и теплообменники 2 БРТ холодную сырую нефть со скважин нагревают теплом горячей готовой сепарированной нефти, направляемой с КСУ товарной нефти 5 по трубопроводам 6 в БРТ. Далее частично нагретую до 13-25°С сырую нефть после прохождения через БРТ направляют по трубопроводу 3 в КСУ сырой нефти для дегазации, далее по трубопроводам 4 ее направляют в резервуар предварительного сброса воды (РПС) для предварительного сброса пластовой воды, далее на установку обессоливания и обезвоживания (ООУ) нефти, после нагревания в которой горячую нефть уже с температурой 45-48°С направляют в КСУ товарной нефти 5 для сепарации и стабилизации, откуда с повышенной температурой 41-43°С (что не соответствует требованиям сдачи продукта по температурному критерию) направляют по трубопроводам 6 через БРТ и далее по трубопроводам 7 в резервуар готовой товарной нефти (РТН). В результате прохождения через теплообменники 2 БРТ двух разнотемпературных потоков происходит процесс теплообмена от потока горячей готовой сепарированной нефти к потоку холодной сырой нефти со скважин с одновременным отложением АСПО во внутренних каналах теплообменников БРТ.

Так, доля парафина в холодной сырой нефти, добываемой в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», составляет более 5 мас.%, и ее относят к парафиновым нефтям по ГОСТ 912-66. В связи с этим во внутренних каналах теплообменников 2 БРТ, по которым проходит поток холодной сырой нефти со скважин и горячей готовой сепарированной нефти, поступающей по трубопроводам 6 со стороны КСУ товарной нефти 5, происходит отложение АСПО, приводящее к уменьшению их проходного сечения, что создает повышенное гидравлическое сопротивление потока и соответственно снижает КПД блока рекуперации тепла. В результате этого, в частности, происходит гидравлическое запирание буллитов КСУ товарной нефти 5, с которых подается в БРТ горячая готовая сепарированная нефть, уровень жидкости в них поднимается выше критического, конечные температуры потоков, прошедших через блок рекуперации тепла - нагретой сырой нефти и товарной нефти - перестают соответствовать требованиям стандарта.

В результате этого, на основании показания температурных датчиков и датчиков уровня буллитов КСУ товарной нефти, используют предлагаемый способ очистки теплообменников от АСПО в блоке рекуперации тепла, заключающийся в том, что используют режим очистки, при котором схема соединения элементов полностью совпадает со схемой соединения элементов в рабочем режиме, при этом производят полное перекрытие потока холодной сырой нефти, подаваемого со скважин по трубопроводу 1 в БРТ, далее подают туда с КСУ товарной нефти по трубопроводам 6 горячую готовую сепарированную нефть с температурой не менее 41-43° градусов, нагревают и разжижают АСПО горячим потоком со скоростью, составляющей 5-30% от скорости этого потока в рабочем режиме. Вынос нагретых и разжиженных АСПО, отложившихся во всех внутренних каналах теплообменников, производят этим же потоком с такой же скоростью. В режиме очистки, благодаря нагреву стенок внутренних каналов теплообменников, по которым в рабочем режиме направляют поток холодной сырой нефти со скважин, одновременно нагретые и разжиженные АСПО, стекшие в нижнюю часть каналов теплообменников, вымываются оттуда ее же рабочим потоком при эксплуатации схемы соединения элементов в рабочем режиме.

В результате из БРТ по трубопроводам 3 в КСУ сырой нефти направляют поток нагретой сырой нефти с требуемой температурой нагрева, достаточной, чтобы не производить ее дополнительный нагрев, а по трубопроводам 7 в РТН направляют поток охлажденной товарной нефти, не требующей дополнительного отстаивания с целью охлаждения и соответствующей температурным стандартам приемки продукции.

Продолжительность процесса промывки определяют величиной отложения АСПО. Степень готовности блока рекуперации тепла (БРТ) для запуска его снова в рабочий режим определяют по показаниям температурных датчиков и уровнемеров на выходе из буллитов КСУ товарной нефти.

Пример: Блок рекуперации тепла, установленный в ЦДНГ №11 ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и используемый в системе подготовки продукции нефтяных скважин к трубопроводному транспорту, включает в себя блок фильтров и четыре пластинчатых теплообменника (ПТО). Предлагаемый способ очистки ПТО от АСПО блока рекуперации тепла применяется последовательно. Время промывки одного ПТО по предлагаемому способу составляет 2 часа, повторяемость через 12 часов, при этом другие ПТО блока рекуперации работают в обычном режиме.

В результате использования способа температура готовой товарной нефти после БРТ стабилизируется и не превышает 30°С. Температура сырой нагретой нефти, направляемой в ООУ, также стабилизируется и не опускается ниже 15°С, что позволяет вести процесс предварительного сброса воды с РПС, который проводился до внедрения способа только в летнее время. В настоящее время более 30% отделившейся воды напрямую сбрасывается с РПС, минуя ООУ, снижая тем самым расход газа, используемого для нагрева жидкости.

Таким образом, товарная нефть непрерывно направляется в РТН с температурой, соответствующей требованиям, предъявляемым к продукции нефтяных скважин для подготовки ее к трубопроводному транспорту. Экономический эффект от использования данного способа на одной установке промысловой подготовки нефти ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» составляет более 2 млн. рублей в год.

1. Способ очистки теплообменников от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в блоке рекуперации тепла (БРТ), состоящем из теплообменников, подлежащих очистке, отличающийся тем, что создают схему соединения элементов в рабочем режиме, содержащую систему подвода холодной сырой нефти со скважин, блок рекуперации тепла (БРТ), включающий блок фильтров и теплообменники, систему отвода сырой нагретой нефти от БРТ к концевой сепарационной установке (КСУ) сырой нефти, резервуару предварительного сброса воды (РПС), установке обессоливания и обезвоживания (ООУ), концевой сепарационной установке (КСУ) товарной нефти, систему подвода горячей готовой сепарированной нефти от КСУ товарной нефти к БРТ, систему отвода товарной нефти от БРТ к резервуар товарной нефти (РТН), направляют холодную сырую нефть со скважин в БРТ через систему трубопроводов, нагревают в БРТ холодную сырую нефть со скважин, направляемую далее в КСУ сырой нефти, путем теплообмена с потоком горячей готовой сепарированной нефти, идущей с КСУ товарной нефти, охлаждают в блоке рекуперации тепла горячую готовую сепарированную нефть, направляемую с КСУ товарной нефти в РНТ, путем теплообмена с потоком холодной сырой нефти со скважин, осуществляют температурный контроль нагреваемой и охлаждаемой нефти, проходящей через БРТ, на основании показаний температурных датчиков, осуществляют контроль уровня жидкости в буллитах КСУ товарной нефти, при этом используют режим очистки, заключающийся в том, что производят полное перекрытие потока холодной сырой нефти, подаваемой со скважин в БРТ, подают туда горячую готовую сепарированную нефть с температурой не менее 41-43°С по схеме соединения элементов в режиме очистки, полностью совпадающей со схемой соединения элементов в рабочем режиме, нагревают и разжижают АСПО, отложившийся во внутренних каналах теплообменников БРТ, потоком горячей готовой сепарированной нефти, подаваемой с КСУ товарной нефти, производят вынос нагретого и разжиженного АСПО из каналов горячей готовой сепарированной нефти этим же потоком, подаваемым в БРТ в режиме очистки со скоростью, составляющей 5-30% от скорости этого потока в рабочем режиме, и затем производят вынос нагретого и разжиженного АСПО, накопившегося в режиме очистки, из каналов, по которым проходит поток холодной сырой нефти, этим же потоком в рабочем режиме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что блок рекуперации тепла (БРТ) может включать несколько теплообменников пластинчатого или трубчатого типов.