автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Интенсификация очистки нефтесодержащих сточных вод с применением гидроциклонов с противодавлением на сливах

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БУСАРЕВ ОДРЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОЧИСТКИ ШТЕСОДЕМАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДР0ЦИЮ10Н0В с ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ НА СЛИВАХ

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Казанской государственной архитектурно. - строительной академии

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор,

член-корреспондент Жилищно-коммунальной Академии Российской Федерации, член-корреспондент Международной Академии информатизации, почетный работник высшего образования Российской Федерации, заслуженный изобретатель Республики Татарстан, заслуженный деятель науки и техники Республики Татарстан А.Б.Дцельшн

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

академик Жилищно-коммунальной Академии Российской Федерации А.М.Курганов; кандидат технических наук, доцент И. А. Черников

Ведущая организация: АО "ГатНййнефтеыаш" (г. Казань)

—со

Защита состоится " '5 " ^и&Л 1997 г. в -/Ъ час. на заседа-

седании специализированного Совета К.063.31.03 в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: г.Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., дом ЗсОиЛ.

С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " Н * ^хЛ 1997 г.

Ученый секретарь специализированного 7

Совета, к.т.н., доцент Г.П.Комина

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время на нефтепромыслах России значительно выросла обводненность добываемой нефти. В Республике Татарстан (РГ), например, на предприятиях акционерного общества (АО) "Татнефть" она превышает 80%. Увеличение обводненности нефти сопровождается ростом объёмов нефтепромысловых (нефтесодеркащих) сточных вод (НОВ), образующихся в процессе её промысловой подготовки. Утилизация HGB очень сложна, поскольку они содеркат значительное количество растворенных минеральных солей, эмульгированной нефти и твердых взвешенных веществ, что препятствует сбросу НСВ в поверхностные источники. В настоящее время их утилизация осуществляется путем закачки в продуктивные нефтеносные горизонты с целью увеличения пластового давления. При этом для обеспечения долговременной приемистости нагнетательных скважин необходима очистка НСВ от нефтепродуктов и взвешенных веществ. С ростом обводненности нефти возникает также много проблем при её подготовке (предварительном обезвоживании).

Таким образом,создание высокоэффективного напорного блочного высокоиндустриального оборудования для очистки НСВ и разделения эмульсий типа "вода в нефти" (В/Н) является актуальной научной проблемой.

Казанская государственная архитектерно-строительная академия (КазГАСА) при участии соискателя в течение ряда лет занимается исследованиями процессов интенсификации очистки НСВ и разрушения эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах и установках, работающих по технологической схеме "гидроциклон-от-

стойник" (установки типа ЕГО).

Настоящая работа выполнена в соответствии с комплексной научно-технической программой Минвуза РСФСР "Человек и окружающая среда. Проблемы охраны природа"; постановлением ГКНГ № 313 по выполнению задания 05.17 целевой комплексной программы О.Ц.007 (разработка блочной автоматизированной установки для утилизации пластовых вод), планами по разработке и внедрению новой техники и технологии Миннефтепрома СССР и по внедрению блочных гидроциклонных установок на объектах производственного объединения (ПО) "Татнефть", а также планами по внедрению новой техники Донецкого экскаваторного завода (г.Донецк, Ростовская область), Ворошилов-градского тепловозостроительного завода (г.Ворошиловград), локомотивного депо станции Юдино (РТ) и Альмзтьевского трубного завода (г.Альметьевск, РТ).

Цель и задачи работы. Целью диссертации является исследование работы гидроциклонов с противодавлением на сливах и установок типа ЕГО, как аппаратов для очистки ВДВ и разделения эмульсий типа В/Н, а также разработка и внедрение высокоэффективных блочных установок очистки НСВ и предварительного обезвоживания высокооб-водненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды.

Для достижения поставленной задачи разработана и экспериментально апробирована математическая модель гидродинамики установок типа ЕГО; экспериментально исследованы процессы очистки НСВ в гидроциклонах с противодавлением на сливах и установках, работающих по схеме "гидроциклон-отстойник"; экспериментально исследованы процессы разрушения эмульсий типа "вода в нефти" в гидроциклонах

с противодавлением на сливах; разработаны новые технологии 'изготовления стальных и пластмассовых гидроциклонов; разработаны новые конструкции установок типа ЕГО, предназначенные для очистки НСВ и обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды; испытаны промышленные образцы этих установок; определены технико-экономические показатели данных установок.

Научная новизна. Установлена возможность и разработана методика применения бесконтактного оптического шлирен-метода для исследования процессов движения жидкости в горизонтальном напорном отстойнике. Получены тенеграммы процесса движения жидкости в горизонтальном отстойнике, установлена структура потоков и выбран оптимальный гидродинамический режим в этом аппарате. Разработана математическая модель гидродинамики установки типа ЕГО и доказана её адекватность. Показана возможность применения математической модели установок типа БГО для прогнозирования эффективности их работы.

Определены оптимальные геометрические и технологические параметры гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназначенных для очистки НСВ. Разработана методика расчета этих гидроциклонов. Определено время, необходимое для очистки НСВ, обработанных в гидроциклонв, методом отстаивания.

Определены оптимальные геометрические и технологические параметры гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназначенные для разделения эмульсий типа В/Н. Разработана методика расчёта этих гидроциклонов. Определено время, необходимое для обезвоживания нефтей, обработанных в гидроциклонах, методом отстаивания.

Определено время, необходимое для очистки от нефтепродуктов методом отстаивания пластовых вод, отделенных отвысокообводненньгх нефтей в напорных гидроциклонах с противодавлением на сливах. Разработана методика определения дисперсного состава эмульсий типа В/Н.

Установлено, что при обработке нефтяных эмульсий первого и второго рода в гидроциклонах с противодавлением на сливах происходит разрушение бронирующих оболочек частиц дисперсной фазы, а также их коалесценция и увеличение монодисперсности.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Разработаны новые технологии изготовления стальных и пластмассовых гидроциклонов. На предприятиях ПО "Завод им.Серго" (г.Зелено-дольск, РТ) выпущена опытно-серийная партия гидроциклонов и батарей гидроциклонов.

Разработаны новые конструкции гидроциклонных установок для очистки НСВ (а.с. № 1082769, 1228913, 1699935 и 1699941), в также для обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды (а.с. №№ 1456178 и 1636006).

Разработаны и реализованы блочная автоматизированная установка БГОЖФ-ЗООО (г.Казань), гидроциклонная установка ГУ-150 (Петрозаводский грузовой порт), блочная гидроциклонная станция БГС-ЮООС (нефтегазодобывающее управление (НГДУ) "Бавлынефть" ПО "Татнефть"! блок гидроциклон-отстойник БГО-1,7 (локомотивное депо станции Едино, РГ), гидроциклонно-отстойная установка ГОУ (Альметьевский трубный завод, РГ), гидроциклонно-отстойная установка ГОУ-1,5 (локомотивное депо станции Юдино), блок гидроциклон отстойник

БГО-24 (Казанское производственное объединение грузового автотранспорта №6), блочная гидроциклонная установка предварительного сброса с очисткой отделяемой пластовой воды БГУПС-5000 (НГДУ "Бавлынефть", РГ).

Промышленные испытания блочной гидроциклонной станции БГС-3000 (НГДУ "Елховнефть" ПО "Татнефть"), блока гидроциклон-отстойник БГ0-300 (Донецкий экскаваторный завод, Ростовская область) и установки гидроциклонной отстойной УГ0-150 (Ворошиловградский тепловозостроительный завод, Украина), в которых вместе с группой сотрудников КазГАСА принимал участие соискатель, показали их высокую эффективность для очистки НСВ.

Экономический эффект от внедрения гидроциклонных установок для очистки НСВ составил 525 тысяч рублей в год (в ценах 1984 г.).

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на ХХХ1У - XLШ научных конференциях Казанского инженерно-строительного института (КИСИ) в I982-I99I г.г.; на научно-технической конференции "Современные методы очистки сточных вод от органических примесей" (г.Челябинск, 1986 г.), на научно-технической конференции "Проблемы эффективности охраны окружающей среды на нефтепромыслах Татарии" (г.Альметьевск, 1988 г.); на технических совещаниях в ПО "Татнефть", НЭДУ "Елховнефть", НГДУ "Бавлынефть", Донецком экскаваторном заводе, на межкафедральном научном семинаре в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете (г.Санкт-Петербург, 1997 г.). Все доклады получили положительную оценку.

По теме диссертации опубликовано 40 работ, получено б автор-

ских свидетельств на изобретения.

Блочные гидроциклонные установки типа БГС-3000 и БГ0-300 экспонировались на ВДНХ СССР; разработки награждены серебряной медалью ВДНХ СССР, а также медалью Академии Наук СССР. Результаты исследований по теме диссертации представлялись на различные республиканские, всесоюзные и международные конкурсы научных работ.

Объём диссертации.Диссертация состоит из введения, семи глав, перечня литературы, включающего 131 наименование,и 24 приложения. Основной текст диссертации содержит 229 страниц, включающих 112 рисунков на 51 странице, 21 таблицу на 18 страницах и список использованных литературных источников на 14 страницах. Приложения содержат 48 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрена классификация нефтяных эмульсий, описаны процессы их образования, их свойства, различные методы очистки НСВ и разделения эмульсий типа В/Н, а также конструкции установок, в т.ч. гидроциклонных, предназначенных для этих целей.

С НСВ чаще всего приходится иметь дело на предприятиях нефтедобывающей промышленности.

Формирование и стабилизация НСВ происходит при диспергирова нии капель нефти и образовании на их поверхности бронирующих обо яочек. Разрушение нефтяных эмульсий (очистка НСВ) осуществляется

в три этапа: снижение агрегативной устойчивости, коалесценция и расслоение на нефть и воду под действием внешних сил.

В напорных гидроциклонах очистка НСВ, а также разделение эмульсий типа В/Н происходит под действием сил центробежного поля.

Благоприятные условия для очистки НСВ и разделения эмульсий типа В/Н могут быть созданы в установках, работающих в напорном режиме по технологической схеме "гидроциклон-отстойник". В составе этих установок гидроциклоны работают с противодавлением на сливах, что препятствует выбросу газов, растворенных в НСВ, в атмосферу. Такой режим работы гидроциклонов исследован недостаточно, отсутствуют научно-обоснованные рекомендации для расчёта гидроциклонов с противодавлением на сливах; существующие установки типа ЕГО нуждаются в совершенствовании.

Во второй главе установлена возможность и разработана методика применения бесконтактного оптического шлирен-метода для исследования процессов движения жидкости в полости напорного горизонтального отстойника. Разработана прозрачная плоская оптическая модель этого отстойника. Получены тенеграымы процесса движения жидкости в полости модели отстойника, что позволило определить структуру потоков в нём при различной гидродинамике. Анализ полученных данных показал: а) внутри отстойника существуют две зоны, различающиеся режимом движения жидкости: зона "повышенной" турбулентности и транспортная зона; б) гидродинамика в отстойнике зависит от расположения распределительных систем данного аппарата и расхода жидкости,поступающего в него; в) с точки зрения гидродинамики наиболее выгодно такое расположение систем, при котором

потоки жидкости из отверстий на ответвлениях направлены вверх; г) увеличение производительности отстойника способствует росту объёма зоны "повышенной"турбулентности, а уменьшение - формированию циркуляционных и застойных зон в полости отстойника.

Разработана объёмная модель отстойника из стекла. Исследования, проведенные на этой модели, подтвердили вывода, изложенные выше.

Модель потоков в установках типа ЕГО может быть представлена в виде схемы, состоящей из трех ячеек идеального смешения: первой ячейкой являются напорные гидроциклоны, второй - зона "повышенной" турбулентности, а третьей - транспортная зона. Границы, размеры и объёмы зон определены в ходе исследований гидродинамики установок типа БГО на плоских и объёмных моделях с применением шлирен-мето-да.

Для модели ЕГО-5000 функция отклика имеет вид:

0,654 . о 343,75 , ,

С (Г) »2,044x10 - 1,146x10 + (I)

- Х

О 1218,75 "+ 1,144x10"^

Исследованиями, проведенными на экспериментальной установке с использованием объёмной модели БГО-5000, показана адекватность полученной математической модели: расчётное значение критерия Фишера Ррас>= 1,47 меньше его табличного значения при ^ « оо ,

17 и вС « 0,05 Ртабл< * 1,84.

Полученная математическая модель гидродинамики установки типа БГО может быть использована для прогнозирования эффективности её работы.

В третьей главе представлена методология экспериментальных исследований процессов очистки НСВ и разделения эмульсий типа В/Н в напорных гидроциклонах с противодавлением на сливах. Исследования проводились на экспериментальной гидроциклонной установке ЭГУ-150, основными элементами которой являются сменный напорный гидроциклон и отстойники. В ходе исследований было испытано 56 гидроциклонов, имеющих различные геометрические характеристики.

В третьей главе изложены также методики: исследования процессов очистки НСВ в гидроциклонах с противодавлением на сливах; определения времени отстаивания, необходимого для очистки НСВ, предварительно обработанных в гидроциклонах с противодавлением на сливах; определения дисперсного состава частиц внутренней фазы эмульсий типа Н/В, разработанная в КазГАСА; методика исследования процессов разделения эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах; методика определения времени отстаивания, необходимого для разрушения эмульсий типа В/Н, предварительно обработанных в гидроциклонах с противодавлением на сливах; методика седиментационного анализа эмульсий типа В/Н, разработанная автором.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований процессов очистки НСВ в гидроциклонах с противодавлением на сливах.

Эксперименты проводились на ЭГУ-150, смонтированной на площадке электрообеэвоживающей установки № 3 (ЭЛОУ-3) НГДУ "Бавлы-нефть". Исходная НСВ на ЭГУ-150 подавалась из существующего трубопровода пластовой воды.

Установлено, что для очистки НСВ может быть рекомендован гидроциклон ГЦ-75-П, имеющий диаметр 75 мм, входной патрубок диаметром 15 мм, патрубок верхнего слива диаметром 20 мм, патрубок нижнего слива диаметром 18 мм, угол конусности 5°, высоту цилиндрической части корпуса равную 15 мм и глубицу погружения патрубка верхнего слива равную 48 мм.

Оптимальные геометрические параметры для напорного.гидроциклона с противодавлением на сливах, предназначенного для очистки НСВ,ыогут быть определены по формулам:

- диаметр входного патрубка: с|вх « 0,21) ; (2)

- диаметр патрубка верхнего слива: с| в.сл.в 0,31); СЗ) где Б - диаметр гидроциклона;

- диаметр патрубка нижнего слива: с| н>сл>в 0.8 с| в>сл<;(4)

- глубину погружения патрубка верхнего слива:

Р|п«0,5с1вх+2с/в.сл. <5>

Угол конусности этого гидроциклона принимается равным 3-5°, а высота его цилиндрической части - с! вх-

Эксперименты показали, что рост давления на входе этих аппаратов (Р) до определенного критического уровня (РКр) способствует увеличению эффекта очистки сточных вод от нефтепродуктов (рисЛ).

При давлении больше РКр происходит снижение аффекта очистки НСВ. Для гидроциклонов различных диаметров РКр имеет своё значение: для аппаратов диаметром 75 мм максимальный эффект очистки сточных вод от нефтепродуктов Он) достигается при давлении равном 5 кгс/см^. При увеличении противодавления на сливах гидроциклонов (Ра) эффективность очистки НСВ снижается. Это снижение осо-

бенно значительно, если разность между Р и Ра становится меньше 2 кгс/см^.

-РисЛ. Зависимость Эн от Р при Ра=1 кгс/см^: 1-ГЦ-40-1; 2-ГЦ-40-Щ; 3-ГЦ-75-У; 4-ГЦ-75-ХШ; 5-ГЦ-ЮО-УШ; 6-ГЦ-ЮО-УП.

Установлено также, что увеличение температуры НСВ и концентрация в них нефтепродуктов ведет к увеличению Э„.

м

Обработкой экспериментальных данных получены формулы для определения расходов жидкости через верхний (&_„_, л/с) и нижний

с • С Л •

сл.' сливы гидроциклонов с противодавлением на сливах, а также эффекта очистки сточных вод от нефтепродуктов Ои,%).Коэффициенты в формулах определены методом наименьших квадратов на ЭВМ ЕС-1045.

Программное обеспечение для расчётов составлено на языке Фортран 1У.

Данные формулы имеют вид:

а8.сл.= 2,848x10-5 х d ¡¡П*х D 1,141 x d x (6)

xd J® x T0'381 x „С'0'254 x ¿>'232 x хН0,Шхр-0,109х^0,078 хС0,015 .

йн.сл.- 6,295X10^^:^ xd iif7 * D1,299 x (7) x T-0,720 x p0,584 x fj~0,282 x p-0,I48 x

x cL~°>136 x d 0-12 x &п-0,065 x q~0, 019 . Эи = 61,992 xD'0,263 x об-0'261 x P0'178 x (8)

H

x T0,I68xd 0,093 xd 0,093 xC0,061 x *<i b'.S? x x г;0'020 x ftn-°'017 ,

где P - давление на входе в гидроциклон, кгс/см2; Ра - противодавление на его сливах, кгс/см2; Сн - концентрация нефтепродуктов в воде, поступающей в гидроциклон, мг/л,- Т - температура НСВ, °С.

В формулах <6)-(8) Ъ, dBX, С^в.сл.' ^н.сл.' fin и ^ измеряется в миллиметрах, а• оС - в градусах.

При расчёте неизвестных коэффициентов в формулах (6)-(8) Р варьировалось в пределах от 2 до 6 кгс/см2, Р& - от I до 4кгс/сы2 Т - от +9 до +40°С, а Сн - от 288 до 810000 мг/л.

Показана адекватность формул (6)~(8) и определена их относительная ошибка, которая находится в пределах от 5 до

Формулы (2)-(8) использовались при разработке методики расче

та гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназначенных для очистки НСВ от нефтепродуктов.

Экспериментальные исследования показали, что обработка НСВ в гидроциклонах с противодавлением на сливах благоприятно влияет на процесс их последующего отстаивания: разрушаются бронирующие оболочки капель нефти, происходит их укрупнение и повышение монодисперсности. Так для гидроциклона ГЦ-75-П средний радиус частиц дисперсной фазы на верхнем сливе по сравнению со средним радиусом частиц дисперсной фазы исходной НСВ увеличивается в. 1,5-2 раза, а средний радиус частиц дисперсной фазы на нижнем сливе гидроциклона - в 1,3-1,5 раза. Монодисперсность внутренней фазы эмульсий с верхнего слива гидроциклона ГЦ-75-П по сравнению с исходной монодисперсностью возрастает в 4-5 раз, а монодисперсность эмульсий с нижнего слива - в 2,5-3 раза.

Время, необходимое для отстаивания НСВ после их обработки в гидроциклоне ГЦ-75-П, составляет 35-45 мин.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований процессов разделения эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах.

Исследования проводились на ЭЛОУ-3 НЩУ "Бавлынефть". Эмульсия типа В/Н подавалась на ЭГУ-150 из существующего трубопровода системы подготовки нефти.

В ходе исследований по определению оптимальных геометрических характеристик с противодавлением на сливах установлено, что для разделения эмульсий типа В/Н может быть рекомендован гидроциклон ГЦ-75-1У, имеющий диаметр 75 мм, входной патрубок диамет-

ром 15 мм, патрубок верхнего слива диаметром 15 мм, патрубок нижнего слива диаметром 18 мм, угол конусности 5°, высоту цилиндрической части корпуса равную 15 мм и глубину погружения патрубка верхнего слива равную 48 мм.

Оптимальные геометрические параметры для напорного гидроциклона с противодавлением на сливах, предназначенного для разделения эмульсий типа В/Н, могут быть определены по формулам:

- диаметр входного патрубка (clBX) по формуле (2);

- диаметр патрубка верхнего слива: q|b cju=0,2 © ; (9)

- диаметр патрубка нижнего слива: с( н>сЛ>«1,25С(В1СЛ#; (Ю)

- глубина погружения патрубка верхнего слива:

Р|п=с(вх+ 2С|В.СЛ. СИ)

Угол конусности этого гидроциклона принимается равным 5°, а высота его цилиндрической части - d вх-

Исследования показали, что с ростом давления на входе в гидроциклон (Р) до определенного критического уровня (РКр) увеличивается эффективность обезвоживания O0g) высокообводненных неф-тей (рис.2). При давлении больше РКр происходит уменьшение 30g. Для гидроциклонов различных диаметров РКр имеет своё значение: для аппаратов диаметром 75 мм максимальное значение bQg достигается при давлении равном б кгс/см*\ При увеличении противодавления на сливах гидроциклонов (Ра) снижается. Это снижение особенно значительно, если разность между Р и Ра становится меньше

О

2 кгс/см .

Рост температуры эмульсий типа В/Н, а также содержания в

Э об,%

1 л

Д7 3

4

23 45678 9 10

Рис.2. Зависимость Эо($ от Р при Ра»1кгс/см^: 1-ГЦ-40-Х1У; 2-ГЦ-75-1У; 3-ГЦ-Ю0-У1; 4-ГЦ-60-!.

них воды ведет к увеличению Э

Обработкой экспериментальных данных получены формулы для определения расхода жидкости через верхний ((!_ ЛТГ ,л/с) и нижний

£3 » и Л *

сл.' сливы гидроциклонов с противодавлением на сливах, а также концентрации нефтепродуктов (Сн, иг/л) в пластовой воде, отделяемой от нефти в гидроциклонах. Коэффициенты в формулах определены методом наименьших квадратов на ЭВМ ЕС-1045. Эти формулы имеют вид:

а в.сл. - 4,907x10-5 Ы х С/ 2,184 х ^ -1,404 х (м)

х об'0'821 х &п°'691 х Н^ х р0,551 х х 3)0.344 х т-0,239 х р-0,068 х ^-0,010 .

3.205XI0-3 х d X Т"0'662 X D °'520 x (13) x H-0,448 x p0,446 x 316 -0,101 x

xP-0,07Ixd-0,070 XoC0,041 xW-0,

007

Эоб = 1141,387 xd Й'905 xcC"0'243 x of x (14)

x P0'220 x d x 3) -°'097 x H^ x

x T0,057 x Î -0,056 x W-0,055 x p-0,038

П S

CH = 51431,17 xD 2,706 xd xd ¡x'743 x (I5)

xW-°'843 x fln~0'608 xcf M? x oC"0'318 x x P0'239 x p^0'108 x r0'072 x H°'025 .

В формулах (Ï2)-(I5) Д) , d BX, d в.сл., d„.««.• и Нц измеряется в миллиметрах, оС - в градусах, Р и PQ - в кгс/см2 , Т - в градусах Цельсия, a W - в процентах.

При расчёте неизвестных коэффициентов в формулах (12)-(15) Р варьировалось в пределах от 2 до 10 кгс/см2, Ра - от I до 8 кгс/см2, Т - от +6,5 до +4I°C, a W - от 6,5 до 69,5%.

Показана адекватность формул (12)-(15) и определена их относительная ошибка, которая находится в пределах от 3 до 4%.

Формулы (2) и (S)-(I5) использовались при разработке методики расчёта гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназ наченных для разделения эмульсий типа В/Н.

Экспериментальные исследования показали, что обработка эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах благоприятно влияет на процесс их последующего разделения методом отстаивания: разрушаются бронирующие оболочки капель воды, происходит их укрупнение, повышается монодисперсность эмульсии с верхнего слива гидроциклонов. Для гидроциклона ГЦ-75-1У средний радиус частиц дисперсной фазы (воды) с верхнего слива по сравнению со средним радиусом капель воды исходной эмульсии увеличивается 1,9-2,4 раза. Монодисперсность этой эмульсии по сравнению с исходной эмульсией возрастает в 2,5-3 раза.

Время, необходимое для обезвоживания нефтей методом отстаивания после их обработки в гидроциклоне ГЦ-75-1У при его работе с противодавлением на сливах, составляет 25-35 мин.

Время, необходимое для очистки пластовой воды, отделенной от нефти в гидроциклоне ГЦ-75-1У. методом отстаивания, составляет примерно 45 мин.

Шестая глава посвящена реализации результатов исследований в производство. Для промышленного применения гидроциклонов разработаны новые технологии изготовления стальных и пластмассовых гидроциклонов.

На предприятиях ПО "Завод им.Серго" (г.Зеленодольск, FT) выпущена опытно-серийная партия гидроциклонов и батарей гидроциклонов, изготовленных по новой технологии. Эта партия реализована НГДУ "Бавлынефть".

Разработаны новые гидроциклонныв установки для очистки НСВ и обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой

пластовой вода, конструкции которых защищены авторскими свидетельствами И» 1062769, I2289I3, 1699935, I69994I, I456I78 и 1636006.

Разработаны и реализованы гидроциклонные установки для очистки НСВ и обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды. Промышленные испытания этих установок показали высокую эффективность их применения.

В седьмой главе представлены технико-экономические показатели гидроциклонных установок. Годовой экономический эффект в ценах 1984 года от внедрения БГС-3000 составил 211,17 тысяч рублей, от внедрения БГ01Ф - 259,35 тысяч рублей, от внедрения БГ0-300 - 51,15 тысяч рублей, от внедрения ГУ-150 - 3,69 тысяч рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Дан анализ собранного фактического материала и обоснована необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований процессов очистки НСВ и разделения эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах.

2. С применением оптической модели и прибора Теплера, принцип действия которого основан на шлирен-методе, установлена структура потоков в полости отстойника, а также выбран оптимальный гидродинамический режим в данном аппарате.

3. Разработана математическая модель гидродинамики установки типа ЕГО, а также рекомендации по её применение для прогнозирования их работы при очистке НСВ.

4. Определены оптимальные геометрические характеристики и

технологические параметры гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназначенных для очистки НСВ. Разработана методика расчета этих гидроциклонов. Показано положительное влияние обработки НСВ в гидроциклонах с противодавлением на сливах на процесс их последующей очистки методом отстаивания.

5. Определены оптимальные геометрические характеристики и технологические параметры гидроциклонов с противодавлением на сливах, предназначенных для разделения эмульсий типа В/Н. Разработана методика расчета этих гидроциклонов. Показано положительное влияние обработки эмульсий типа В/Н в гидроциклонах с противодавлением на сливах на процесс их последующего разделения методом отстаивания.

6. Разработаны новые технологии изготовления стальных и пластмассовых гидроциклонов. На предприятии ПО "Завод им.Серго" (г. Зеленодолск.РТ) с использованием новой технологии выпущена опытно-серийная партия гидроциклонов и батарей гидроциклонов.

7. Разработаны и реализованы новые гидроциклонныв установки для очистки НСВ и обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды. Экономический эффект от внедрения гидроциклонных установок для очистки НСВ составил 525 тысяч рублей в год (в ценах 1984 г.).

ПЕРЕЧЕНЬ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Адельшин А.Б., Сафиуллин Р.К., Бусарев A.B. К вопросу оптимизации расчета коммуникаций блочной гидроциклонной станции / ХХХ1У научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань:КИСИ, 1982. -С.149.

2. Бусарев A.B. К расчету напорных гидроциклонов, работающих с противодавлением на сливах / ХХХУ1 научная конференция КИСИ:Тез. докл. - Казань:КИСИ, 1984. - С.102.

3. Бусарев A.B., Урмитова Н.С., Александров В.А., Соколова М.Д., Разработка и внедрение гидроциклонных установок очистки производственных сточных вод Ворошиловградского тепловозостроительного завода / ХХХУ1 научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань: КИСИ, 1984. - С.104.

4. A.c. № 1082769 (СССР). Устройство для очистки сточных вод / Авт.изобр. А.Б.Дцелышн, Ф.И.Мутин, А.С.Селюгин, А.В.Бусарев. - Опубл. в Б.И., 1984, № 12.

5. Адельшин А.Б., Абдюшев А.Я.., Бусарев A.B. и др. Комплексные исследования очистки нефтесодержащих сточных вод и реализация их результатов в производстве / ХХХУП научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань:КИСИ, 1985. - С.132-133.

6. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Габидуллин P.A. Результаты промышленных испытаний блочной автоматизированной гидроциклонной станции очистки нефтепромысловых сточных вод. - Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. - 1985. - № 12. - С.36-39.

7. Адельшин А.Б., Бусарев A.B. К вопросу разделения высококонцентрированных нефтяных эмульсий в напорных гидроциклонах /

ХХХУШ научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань, 1986. -С.47-48.

В. Адельшин А.Б., Бусарев A.B. К вопросу обезвоживания высо-кообводненных нефтей / Современные методы очистки сточных вод от органических примесей: Тез.докл. научно-техн.конф. - Челябинск: Челябинский Дом науки, 1986. - С.44-45.

9. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Соколова М.Д., Бусарев A.B. Исследование влияния гидроциклонной обработки на состояние дисперсной фазы нефтяных эмульсий / Исследования гидродинамики сооружений для очистки природных и сточных вод: Ыежвуз.сб. -Казань, ЮСГИ, 1986. - С.23-27.

10. A.c. № I2289I3 (СССР). Устройство для очистки сточных вод / Авт.изобр. А.Б.Адельшин, А.С.Селюгин, А.В.Бусарев и др. -Опубл. в Б.И., 1986, № 7.

11. Бусарев A.B., Танеев P.A. Обезвоживание высокообводненных нефтей с применением гидроциклонов / XXXIX научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань: КИСИ, 1987. - С.48.

12. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Соколова М.Д. Экспериментальная гидроциклонная установка / XL научная конференция КИСИ: Тез.докл. - Казань: КИСИ, 1988. - С.141.

13. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Урмитова Н.С., Саблин И.В., Аленькин Г.А. Блочные гидроциклонные установки для разрушения нефтяных эмульсий/Проблемы эффективности охраны окружающей среды на нефтепромыслах Татарии: Тез.докл. научн.-техн. конф. - Альметьевск¡Производственное Объединение "Татнефть",1988.-С.107-114.

14. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Урмитова Н.С.

Елочные гидроциклонные установки для очистки нефтесодеркащих сточных вод / Исследования по интенсификации и совершенствованию работы сооружений водоснабжения и канализации: Межвуз.сб.-Казань: КИСИ, 1988. - С.И-19.

15. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B. Блочная гидроциклонная установка ЕГ0-300 для очистки нефтесодеркащих сточных вод/ Информ.листок № 121-88.-Казань,Татарекий ЦНТИ, 1988.- 4 с.

16. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., СаблинИ.В., Аленькин Г.А. Обезвоживание нефтей в напорных гидроциклонных установках. - Нефтяное хозяйство.- 1988. 4. - С.54-56.

I?.. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Урмитова Н.С. Способ изготовления напорных двухпродуктовых цилиндроконических гидроциклонов из полимерных материалов / Информ.листок № 160-89.-Казань: Татарский ЦНТИ, 1989. - 3 с.

18. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Смуток А.И. Повышение эффективности работы станции очистки подсланевых сточных вод / Информ. листок № 239-89. - Казань: Татарский ЦНТИ, 1989. - 3 с.

19. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Саблин И.В., Аленькин Г.А.- Методика определения дисперсного состава частиц внутренней фазы эмульсий типа "вода в нефти". - Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйст вования. - 1989. - Вып.4. - С.6-7.

20. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Саблин И.В., Аленькин Г.А. Влияние гирроциклонной обработки на дисперсность частиц внутренней фазы эмульсии типа "вода в нефти". -Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования. - 1989. - Вып.5. - С.5-7.

21. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Саблин И.В., Алекькин Г.А. Очистка нефтепромысловых сточных вод в напорных гидроциклонах, работающих с противодавлением на сливах. - Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура.-1989.-№ 5. - С.42-44.

22. A.c. J? 1456178 (СССР). Установка для предварительного обезвоживания высокообводненной нефти с очисткой пластовой воды/ Авт.изобр. А.Б.Адельшин, А.В.Дусарев, А.С.Селюгин, И.В.Саблин, Г.А.Аленькин. - Опубл. в Б.И., 1989, № 5.

23. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B. Моделирование процессов изменения дисперсности капель внутренней фазы нефтяных эмульсий в напорных гидроциклонах / Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации: Межвуз.сб. - Казань: КазИСИ, 1990. - С.4-9.

24. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Урмитова Н.С., Бусарев A.B. Блочная автоматизированная установка УПВ-IO-OM-I для очистки «ластовой воды/Информ.листок № 294-90.-Казань: Татарский ЦНТИ, 1990.4 с.

25. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Пекуровский В.Р., Саблин И.В., Аленькин Г.А. Методика расчета напорных гидроциклонов для разделения эмульсий типа "вода в нефти" / Информ.листок №302-90.-Казань: Татарский ЦНТИ, 1990. - 3 с.

26. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Каюмов P.C., Урмитова Н.С. Технология изготовления напорных гидроциклонов.- Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-1990.-№ 7.-С.22-24.

27. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B. Определение устойчивости эмульсий типа "нефть в воде".-Техника и технология до-

бычи нефти и обустройство нефтяных месторождений.-1990.-№ II. -С.24-27.

28. Бусарев A.B. Разделение высококонцентрированных нефтяных эмульсий в гидроциклонных установках / XLffl республиканская научная конференция КИСИ:Тез.докл.- Казань:КИСИ, 1991. - С.77-78.

29. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Пекуровский В.Р., Саблин

И.В., Аленькин Г.А. Методика расчета напорных гидроциклонов, предназначенных для разделения высококонцентрированных эмульсий типа "вода в нефти". - Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений. - 1991. - № 5. - С.44-47.

30. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Пекуровский В.Р. Математическая модель гидродинамики гидроциклонных установок для разделения эмульсий типа "нефть в воде".- Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура.- 1991. - № б. - С.100-103.

31. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Саблин И.В., Аленькин Г.А. Исследование агрегативной устойчивости нефтяных ■ эмульсий.-Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения .в нефтяной промышленности.-1991.-МО.-С.26-2?

32. A.c. № 1636006 (СССР). Установка для предварительного обезвоживания высокообводненной нефти с очисткой пластовой воды / Авт.изобр. А.Б.Адельшин, А.В.Бусарев, А.С.Селюгин, Ф.И.Мутин,

Г.А.Аленькин, И.В.Саблин. - Опубл. в Б.И., 1991, № II.

33. A.c. № 1699935 (СССР). Устройство для очистки нефтесодер-жащих вод / Авт.изобр. А.Б.Адельшин, Ф.И.Мутин, А.В.Бусарев. -Опубл. в Б.И., 1991, »47.

34. A.c. № I69994I (СССР). Устройство для очистки нефтесодер жащих вод / Авт.изобр. А.Б.Адельшин, Ф.И.Мутин, А.В.Бусарев. -

Опубл. в Б.И., 1991, № 47.

35. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Пекуровский В.Р. Использование математических моделей гидродинамики гидроциклонных установок для прогнозирования эффективности их работы / Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и канализации. Межвуз.сб. - Казань: КазИСИ, 1992. - С.3-9.

36. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Мутин Ф.И., Селюгин A.C. Автоматизация установки БГ0ИФ-300 для очистки нефтепромысловых сточных вод 1 Информ. листок № 57-92. - Казань: Татарский ЦНТИ, 1992. - 4 с.

37. Адельшин А.Б., Селюгин A.C., Бусарев A.B., Урмитова Н.С. Автоматизация блочной гидроциклонной установки БГУ-6 для очистки нефтесодержащих сточных вод / Информ.листок JP 59-92. - Казань : Татарский ЦНТИ, 1992. - 4 с.

38. Адельшин А.Б., Барлев A.A., Бусарев A.B., Селюгин A.C. Автоматизация блочной гидроциклонной установки ЕГУПС-5000 для обезвоживания высокообводненных нефтей с очисткой отделяемой пластовой воды / Информ.листок $ 60-92. - Казань: Татарский ЦНТИ, 1992. - 4 с.

39. Адельшин A.B., Бусарев A.B., Пекуровский В.Р., Селюгин A.C. Методика расчета напорных гидроциклонов для разделения эмульсий типа "нефть в воде" / Информ.листок № 62-92. - Казань: Татарский ЦНТИ, 1992. - 2 с.

40. Адельшин А.Б., Бусарев A.B., Селюгин A.C., Урмитова Н.С. Батарея напорных гидроциклонов БГЦ-18 для очистки нёфтесодеркащих сточных вод / Информ.листок № 63-92. - Казань: Татарский ЦНТИ,

,1992. - 3 с.