ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА НЕФТЕШЛАМА В РЕЗЕРВУРАХ

При хранении нефтепродуктов главной задачей является обеспечение надежной эксплуатации резервуара в течение всего срока службы. Обязательным требованием служит контроль технического состояния и зачистка резервуаров для хранения и транспортировки нефтепродуктов. В процессе хранения и транспортировки нефти в резервуарных емкостях, особенно в емкостях большого объема, происходит образование и накопление нефтешлама, которое негативно сказывается на устойчивости резервуара к коррозии, затрудняет обследование состояния емкости и не позволяет использовать весь полезный объем резервуара.

Нефтешламы – это сложные физико-химические смеси, состоящие из нефтепродуктов, воды и механических примесей, к которым относятся глина, песок, окислы металлов. Нефтешламы, по своему составу, являются токсичными веществами, они наносят вред, воздействуя на окружающую среду в течение долгого времени [1].

Состав нефтешлама, который хранится долгое время, со временем изменяется из-за накопления атмосферных осадков, развития микроорганизмов, протекания окислительных и других процессов.

Образование осадка в емкостях связано с выделением и последующим осаждением твердой фазы. Выделение твердой фазы зависит от физико-химических характеристик нефти, температуры и ряда других факторов, а интенсивность накопления осадков зависит от конструктивных и технико-эксплуатационных особенностей емкостей. В результате сочетания этих факторов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений. Такие донные отложения нефтепродуктов способствуют развитию коррозии, мешают проведению производственных операций, а также оказывают влияние на свойства хранимого продукта, уменьшают полезный объем резервуара и представляют собой огромную экологическую опасность.

Для повышения эффективности использования резервуара, необходимо бороться с накоплением и с формированием новых отложений на дне резервуаров. Процесс по откачке отложений и определении их количества является достаточно трудоемким и требует соблюдение повышенных требований по безопасному ведению работ.

Для эффективной защиты резервуара и проведения его качественной зачистки, необходимо правильно подобрать состав для внутренних покрытий и технологическую схему размыва [2].

Существует ряд методов по определению количества нефтешлама в резервуарах:

1. Ручной метод определения количества нефтешлама в резервуарах;

2. Лабораторная установка для определения интенсивности образования нефтешлама на внутренних стенках резервуара;

3. Метод акустической гидролокации.

Проанализировав данные методы, можно сделать вывод, что наиболее современным и перспективным методом оценки образовавшихся отложений является акустическая батиметрия.

Для оценки эффективности акустического батиметра важно знать основные характеристики нефти, которые влияют на его работу, а именно величину поглощения, скорость звука, коэффициенты обратного рассеяния звука от поверхности нефтешлама и параметры самого нефтешлама.

В методе акустической гидролокации применяются приемоизлучающие антенны или интерферометрические антенны с линейным излучателем. При работе профилографа наблюдается присутствие сильных эхо-сигналов, вызванных отражениями волн от стенок резервуаров и донных конструкций. Объем отложений вычисляется по значениям локальных наклонных дальностей. Акустическая антенна излучает короткий сигнал по нормали к ближайшей стенке резервуара, принимает отраженный сигнал и измеряет его время задержки. Одновременно с этим измеряется расстояние от точки расположения центра антенны до стенки резервуара. Зная это расстояние и измеренное время задержки, определяется фактическая скорость звук, которая потом применяется в расчетах [3].

Принцип действия гидролокатора:

Рисунок 1. Принципиальная схема гидролокатора

Акустическая антенна 1, герметически защищенная оболочкой 2, сделана из прозрачного для звука материала. Через кабель она соединена с коммутатором 3, который поочередно подключает к ней генератор 4 или приемник-усилитель акустических сигналов 5. Приемник-усилитель акустических сигналов соединен с селектором сигналов 6, выход которого подключен к микропроцессору 7. Выходы последнего подключены к индикатору 8 и к интерфейсному блоку 9. Работой гидролокатора автоматически управляет микропроцессор 7. Он подает на генератор 4 сигнал о начале зондирования водного пространства и команды о параметрах этого зондирования (частота ультразвука, продолжительность, структура и мощность УЗ импульсов, периодичность их повторения и т.п.). Затем микропроцессор 7 подает сигнал на коммутатор 3, который пропускает электрические колебания от генератора 4 к антенне 1. Там они с помощью пьезоэлектрического осциллятора превращаются в мощные акустические колебания и излучаются антенной в окружающее пространство.

Используя способ акустической гидролокации возможно получить трехмерное изображение профиля донного остатка. Такое изображение позволяет применить для расчета количества остатка прикладную программу Flow Vision, имеющую развитый механизм моделирования потоков за различными устройствами, что позволяет эффективно упрощать постановку и решение сложных технических задач.

Программа FlowVision:

– помогает осуществить анализ физических аспектов постановки задачи о течении в резервуаре в процессе перемешивания нефти с уплотненным осадком;

– выполняет анализ различных вариантов расчетных моделей для решения задачи при моделировании;

– упрощает полнообъёмную расчетную модель;

– проводит систематические расчеты, которые показывают возможность получения с помощью программного пакета FlowVision необходимой информации о картине течения в виде полей скорости, о процессе перемешивания в виде распределения концентрации осадка и дополнительных нагрузок, действующих на конструкции резервуара, в виде распределения давления.

Изображение профиля донных отложений позволяет при зачистке резервуара правильно подобрать технологическую схему размыва донного остатка, рассчитать необходимое количество сопел для размыва, высоту их размещения над профилем отложений, направление, напор и количество ТМС. Это позволяет сократить временные и финансовые затраты.

Список литературы:

1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. –М.: Химия, 2002. – 105 с.
2. Гималетдинов Г.М., Саттарова Д.М. Способы очистки и предотвращения накопления донных отложений в резервуарах // Нефтегазовое дело, 2006 г.
3. Яковлев А.Н., Каблов Г.П. Гидролокаторы ближнего действия. – Л.: Судостроение, 1983. – 200 с. – (Библиотека инженера-гидроакустика).