Главная страница
Сведения об авторах

Очистка насосно-компрессорных труб от отложений солей с естественными радионуклидами

Омельянюк М. В., Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

По литературным данным, на территории России складировано и несанкционированно захоронено не менее 200 млн т отходов добычи нефти и газа с повышенным содержанием естественных радионуклидов (ЕРН).

Содержащиеся в пластовых водах изотопы радия отлагаются на внутренних стенках трубопроводов и оборудования в результате процессов соосаждения и адсорбции и, главным образом, сокристаллизации с сульфатными осадками бария и стронция. Проблема отложения солей при добыче нефти актуальна для месторождений России, Казахстана, Белоруссии, Азербайджана, США, Канады, Великобритании, Вьетнама и других стран. Так, в Северном море в одной из скважин месторождения Mиллеpa за 24 часа добыча упала с 4 770 до 0 м³/сут.

Для обеспечения радиационной безопасности на нефтедобывающих предприятиях необходимо проводить систематическую очистку насосно-компрессорных труб (НКТ) и элементов погружных электроцентробежных насосов, запорной арматуры и другого технологического оборудования, загрязненного солями с ЕРН. Это весьма трудоемкая и дорогостоящая работа. Способы очистки выбирают в зависимости от характера отложений, их зон, состава, радиоактивности и прочих факторов. В основном используют химический и гидромеханический методы, а при невозможности дальнейшего использования радиоактивное оборудование плавят.

Согласно исследованиям компании «Schlumberger Cambridge Research», в условиях скважины использование гидродинамических методов ограничено, поскольку из-за значительного противодавления эффективность очистки снижается в четыре раза и более. Требуемые давления нагнетания с поверхности превышают 150—200 MПa. В таких случаях применяют гидроабразивные методы, позволяющие обеспечить скорость очистки 0,2—5,0 м/мин.

Для очистки извлеченных НКТ с осадками сульфата бария и ЕРН экономичнее использовать гидродинамические методы без добавок абразивов. Такой подход позволяет:

-      удалять комплексные отложения (солевые, с органическими соединениями нефти и продуктами коррозии) без ограничений по их прочности, толщине и химическому составу (в том числе с естественными и искусственными радионуклидами);

-      предохранять очищаемые НКТ от деформирования и разрушения, что обеспечивает возможность их дальнейшего использования;

-      исключить образование пыли и аэрозолей с ЕРН;

-      собирать удаленные отложения в компактном виде для захоронения в могильниках радиоактивных отходов;

-      снизить себестоимость работ и упростить конструкции установок по сравнению с гидроабразивным методом очистки.

Проведены экспериментальные и опытно-промысловые исследования зависимости производительности очистки от конструктивных и технологических параметров оборудования, в результате чего определены их оптимальные значения и разработаны конструкции гидравлических распределителей и насадков. Они позволяют снизить время и повысить производительность очистки НКТ. Производительность установок гидродинамической очистки в зависимости от применяемых насосных агрегатов представлена в таблице. Определяющее значение имеют прочность отложений солей и их адгезия к поверхности НКТ.

Расчетная производительность установок гидродинамической очистки НКТ от отложений солей с ЕРН (для труб 60, 73 и 89 мм)
 

Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения от НКТ после очистки соответствовала фоновой. На рисунке представлены фотографии НКТ до и после гидродинамической очистки и сцинтилляционного аппарата с зафиксированными значениями мощности эквивалентной дозы гамма-излучения.

НКТ диаметром 73 мм с отложениями солей и сцинтилляционный аппарат:

а — до очистки (4,07 мкЗв/ч); б — после очистки (0,07 мкЗв/ч)

Насадки высоконапорных гидродинамических установок подвержены значительной кавитационной эрозии и коррозии, что необходимо учитывать при выборе материала для их изготовления.

Таким образом, использование гидродинамических высоконапорных технологий позволяет дезактивировать глубинно-насосное и другое оборудование, загрязненное в результате нефтедобычи, и обеспечить радиационную безопасность в нефтяной и газовой промышленности.