Метод оперативного контроля состояния парафиновых отложений при очистке демонтированных нефтепроводных труб

• Автор: Орлов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. Методы очистки нефтепроводных труб от парафиновых отложений
1.2. Методы контроля толщины парафиновых отложений
1.3. Методы контроля толщины диэлектрических материалов
Выводы по главе
2. МЕТОДИКИ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика парафиновых отложений и их свойства
2.2. Принципы функционирования технологической установки для очистки демонтированных нефтепроводных труб от парафиновых отложений
2.3. Экспериментальный стенд для исследования метода контроля состояния парафиновых отложений
2.3.1. Устройство экспериментального стенда
2.3.2. Методика проведения измерений
2.4. Устройство для контроля состояния парафиновых отложений на разогреваемом участке демонтированной нефтепроводной трубы
2.5. Математическая модель формирования жидкой фазы
пристеночного слоя парафиновых отложений при разогреве
демонтированной нефтепроводной трубы
Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ДЕМОНТИРОВАННЫХ НЕФТЕПРОВОДНЫХ ТРУБАХ
3.1. Моделирование параметров жидкой фазы пристеночного слоя парафиновых отложений
3.1.1. Математическое моделирование
3.1.2. Физическое моделирование
3.2. Методики контроля жидкой и твердой фаз парафиновых отложений на разогреваемом участке демонтированной нефтепроводной трубы и ее исследование
3.2.1. Методика контроля толщины твердых парафиновых отложений
3.2.2. Методика контроля толщины жидкой фазы пристеночного слоя парафиновых отложений
3.3. Экспериментальное исследование метода
3.4. Анализ погрешностей метода
3.4.1. Методическая погрешность
3.4.2. Инструментальная погрешность
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ ДЕМОНТИРОВАННЫХ НЕФТЕПРОВОДНЫХ ТРУБ
4.1. Система управления позиционированием измерительного электрода в технологическом комплексе очистки труб
4.2. Алгоритмы обработки сигналов эквивалентной диэлектрической проницаемости и позиционирования измерительного электрода
4.3. Математическая модель посекционного разогрева трубы с применением метода контроля состояния парафиновых отложений
4.4. Исследование метода контроля состояния парафиновых отложений в демонтированных нефтепроводных трубах в процессе
функционирования технологического комплекса для и-х очистки
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Парафиновые отложения нефтепроводных труб являются одной из причин снижения эффективности нефтедобычи. Отложения в трубах приводят к снижению дебита нефти и вызывают перегрузки в работе насосных установок из-за возрастания сопротивления перекачки.
Наряду с мерами по предотвращению образования парафиновых отложений на внутренней поверхности нефтепроводных труб, значительное внимание уделяется очистке демонтированных нефтепроводных труб от парафиновых отложений при их ремонте с целью последующего использования. В настоящее время существует ряд методов удаления парафиновых отложений, из которых наиболее эффективными и производительными являются тепловые. Однако основным недостатком этих методов является высокая потребляемая мощность, связанная с необходимостью перевода в жидкое агрегатное состояние всей массы парафиновых отложений. Тепловые методы очистки труб перспективны при условии решения задачи оптимизации затрат энергии. Наиболее эффективным путем решения этой задачи является создание системы управления технологическим процессом с применением контроля состояния парафиновых отложений.
Существующие электрические, радиометрические, оптические, тепловые и ультразвуковые методы определения толщины парафиновых отложений и иных диэлектрических покрытий, применительно к данной задаче, обладают недостатками, связанными с неудовлетворительным диапазоном измерения, сложностью оборудования или необходимостью соблюдения особых мер техники безопасности. Эти недостатки не позволяют обеспечить своевременное получение информации, необходимой для управления технологическим процессом очистки труб. В связи с этим исследования, посвященные разработке метода оперативного контроля

участков необходим контроль состояния парафиновых отложений, позволяющий определять их толщину, момент образования их жидкой фазы и её толщину. Существующие методы определения толщины парафиновых отложений не позволяют устанавливать момент образования их жидкой фазы и её толщину как в режиме полного, так и посекционного нагрева демонтированной нефтепроводной трубы по участкам. Контроль этих характеристик осложняется невозможностью однозначного определения распределения температуры в слое парафиновых отложений при различной мощности нагревателя и меняющихся условиях внешней среды.
Применение электронагрева демонтированной нефтепроводной трубы путем непосредственного выделения мощности в ней, в отличие от других методов нагрева, позволяет добиться пожарной безопасности процесса очистки труб. В этом случае исключается контакт парафиновых отложений с высокотемпературными элементами нагревателя или открытым огнем. При этом возможен резистивный или индукционный нагрев трубы.
Особенность резистивного нагрева заключается в непосредственном подключении участков трубы к источнику напряжения. Результаты расчета по методике, описанной в [74] показывают, что мощность нагревателя трубы порядка 50-100 кВт, необходимая для очистки трубы, не может быть обеспечена на промышленной частоте питающего напряжения. Ток источника в этом случае достигает величин более 1000 А при напряжении источника не выше 40 В. Источник питания достаточной мощности, рассчитанный на эти параметры, должен содержать трансформатор повышенной частоты с шинопроводом вторичной обмотки сечением более 510 мм2. При этом доля потерь во вторичной обмотке трансформатора будет сопоставима с потерями в трубе. Изготовление подобного источника нецелесообразно. Кроме того, сложно организовать посекционность процесса нагрева трубы, т. к. необходим непрерывный надежный электрический контакт выводов источника с трубой.