автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка методов предотвращения загрязнений и очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования

На правах рукописи ВОРОБЬЕВА СИМА ВАСИЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И ОЧИСТКИ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НЕФТЕГАЗОВОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05 02 13 - Машины, агрегаты и процессы

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003059497

Тюмень, 2007 г

003059497

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ГОУ ВПО ТюмГНГУ)

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Агаев Славик Гамид оглы

- доктор технических наук, профессор Коршак Алексей Анатольевич

- доктор технических наук, профессор Шабаров Александр Борисович

Ведущая организация: ОАО "Гипротюменьнефтегаз",

г. Тюмень

Защита диссертации состоится 31 мая 2007 г в 1315 час на заседании диссертационного совета Д212 273 08 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу

625039, г Тюмень, ул Мельникайте, 72, БИЦ, конференц-зал, № 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре Тюменского государственного нефтегазового университета по адресу 625039, Тюмень, ул Мельникайте, 72

Автореферат разослан 30 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета /¿2-

Пономарева Т Г

ОБЩАЯ ХАРАКТРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы В технологических процессах транспорта и переработки газа, газоконденсата и нефти в результате контакта транспортируемого продукта с рабочими поверхностями происходит загрязнение этих поверхностей

Процессы образования отложений из дисперсных частиц загрязнений определяются различными силами ван-дер-ваальсовыми, электрическими, химическими и др Силы адгезии электрической природы связаны с возникновением двойного электрического слоя частиц и поверхности

Разработка методов предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования и их очистки на основе электротехнологий полагает повышение ресурса безопасной эксплуатации и эффективности машин, агрегатов, систем, оборудования и трубопроводов в нефтегазовой отрасли Решением теоретических и прикладных вопросов этой проблемы занимались В П Авдейко, С Г Агаев, И Ф Ефремов, В А Иванов, И А Иванов, Н Н Красиков, И С Лавров, О М Меркушев, П А Ребиндер, О В Смирнов, В И Турубаров, Г И Фукс, А Б Шабаров и др

Из потоков, омывающих поверхности нефтегазового оборудования и представляющих собой многофазные системы, на внутренних стенках трубопроводов и аппаратов происходит отложение парафинов, гидратов, продуктов коррозии и эрозии, жидких и твердых включений, конденсата и воды Примеси загрязняют теплообменные аппараты и контактные поверхности пылеулавливателей, газовые горелки и т д

Сбор высококонцентрированных отложений с рабочих поверхностей нефтегазового оборудования необходим в газонефтедобыче, при эксплуатации магистральных, промысловых и местных нефтегазопроводов, нефтепереработке

Среди пассивных, активных и естественных мер предупреждения и снижения отрицательного воздействия загрязнений на нефтегазовое

оборудование наиболее эффективны активные, использующие, в основном, перехватывающие загрязнения машины, агрегаты и процессы на базе электротехнологий Пассивные меры воздействий проводятся еще на стадиях проектирования, изготовления, строительства и монтажных работ Нефтегазовое оборудование - это сложные и дорогостоящие конструкции, ухудшение эксплуатационных характеристик и разрушение которых приводит к значительным материальным потерям и отрицательным экологическим последствиям

Проблема разработки методов предотвращения загрязнения и очистки поверхностей нефтегазового оборудования имеет важное народохозяйственное значение и является актуальной

Цель работы. Разработать методы предотвращения загрязнений и очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования и методики расчета на базе оптимизационных моделей управления электрообработкой дисперсных систем

Основные задачи В соответствии с поставленной целью решались основные задачи исследований

- изучить возможность использования электрокинетических эффектов, включая диполо- и диэлектрофорез в электрических полях повышенной напряженности для разделения дисперсных систем,

- создать методы предотвращения загрязнения, а также очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования,

феноменологически описать физико-химические процессы, происходящие с частицами загрязнений в межэлектродном зазоре, на поверхности и на 1ранице раздела фаз при прохождении поыоинною и переменного токов,

- разработать и назначить технологические параметры разделения дисперсий и оптимальных схем перехвата загрязняющих частиц и очистки

поверхностей,

- назначить режимы работы технологического оборудования для перехвата дисперсной фазы и повышения его барьерной эффективности,

- провести физико-химическую и медико-биологическую оценку эффективности и надежности предложенных технологий,

отработать элементы промышленного освоения технологий электроочистки загрязненных поверхностей нефтегазового оборудования, омываемых жидкими и газовыми средами

Научная новизна

- Разработаны методы предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий, реализуемые перехватывающими устройствами

- Разработаны методы и устройства для очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования

- Определены закономерности и назначены режимы разделения дисперсных систем в зависимости от электрокинетических свойств частиц загрязнений, создающих отложения на поверхностях

- Предложена новая классификация методов электрообработки систем неорганических и органических веществ с газовой и жидкой дисперсионными средами

Разработаны методы повышения эффективности процессов предотвращения отложений в системах водоснабжения, охлаждения насосных станций (НС) и компрессорных станций (КС) комплексом электрических воздействий (КЭВ)

- Разработаны режимы для перехвата неоднородным электрическим полем загрязнений с целью предотвращения отложений на поверхностях машин, агрегатов, инженерных систем КС

- Разработана феноменологическая модель разделения гетеродисперсий в электрических полях повышенной напряженности

- Созданы научные основы процессов электроперехвата минеральных и органических частиц загрязнений из потоков

Обоснованность и достоверность. Представленные в диссертации научные результаты, выводы и рекомендации базируются на использовании классических положений физико-химической механики дисперсных систем, теоретических положений по оптимизации электрообработки, достоверность которых подтверждена увеличением межремонтного периода эксплуатации машин и агрегатов

Практическая значимость и реализация работы

- Предложены режимы и конструкции машин, агрегатов и устройств для воздействия на промышленные среды и выбросы в нефтегазовых технологиях, нефть, газовый конденсат, поверхностные, подземные, сбросные воды, образующие высоконцентрированные отложения и осадки

- Решена проблема уменьшения количества загрязняющих отложений на контактных поверхностях нефтегазового оборудования, их очистки и утилизации шламов

- Определены физико-химические и электрокинетические свойства многофазных отложений для их ликвидации или последующей утилизации

- В конструкциях технологических схем рекомендованы устройства сбора, электрообезвоживания, термообработки шламов во взвешенном кипящем слое

- Результаты работы использованы при создании, реконструкции и эксплуатации очистительных машин и агрегатов нефтегазового оборудования на насосных и компрессорных станциях

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных и межгосударственных конгрессах (Москва, 1998, 2004 - 2006, Рим, 2006), симпозиумах, 16 конференциях и семинарах в Москве, Санкт - Петербурге, Томске,

Омске, Тюмени, Екатеринбурге, Сургуте, научных чтениях "Белые ночи" (Санкт - Петербург, 1995 - 2004, Кемерово - 2006), на комплексе научных мероприятий стран СНГ (Одесса 2001 - 2003), 6-й Ежегодной неделе трубопроводной отрасли (Италия - 2006) и начиная с 1997 на вузовских конференциях и семинарах нефтегазового профиля

На защиту выносятся следующие положения

- Методы предотвращения загрязнения контактных поверхностей нефтегазового оборудования, их очистки и ликвидации отложений с использованием активных методов перехвата, сбора и обезвоживания электрообработкой

- Научные основы процессов злектроразделения омывающих сред во внешних электрических полях и создание новых машин, агрегатов и процессов для перехвата загрязнений на рабочих поверхностях оборудования нефтегазовой отрасли

Оптимизация энергоемкости и удельных массогабаритных характеристик машин и агрегатов для предотвращения загрязнения контактных поверхностей нефтегазового оборудования

- Использование результатов исследований при создании модельного ряда экологически безопасных агрегатов и машин для реализации процессов активного перехвата загрязняющих частиц

Публикации. По теме диссертации опубликовано 86 научных работ, в том числе две монографии

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, выводов Работа содержит 270 листов машинописного текста, 68 рисунков, 42 таблицы, список литературы из 110 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, поставлены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту Рассмотрены сущность проблемы и возможность предотвращения загрязнений контактных поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий Дан анализ основных работ и частных вопросов, изложенных в литературных источниках, определены задачи исследований

В разделе 1 изложены научные основы предотвращения осаждения частиц загрязнений несущих как адсорбционный, так и вызванный внешним источником заряд и механизм образования осадка на контактирующих с продуктом поверхностях Суть процессов связана с замещением прикрепленных к поверхности частиц более полярной средой, уменьшением сил притяжения гетерочастиц к поверхности, созданием технологий перехвата частиц загрязнения до подхода их к поверхности агрегатов

В разделе 2 представлены результаты исследований по предотвращению отложений на технологических поверхностях оборудования, омываемого газовой средой, перехватывающими электростатическими очистителями -электрофильтрами

Установлено, что повышение эффективности улавливания частиц загрязнений электрофильтром (рис 1) возможно за счет внешнего неоднородного поля и собственного поля заряда частиц

При испытании модели электрофильтра устройство предварительной зарядки, установленное в начале электрофильтра, представляло собой систему электродов "газопроницаемая плоскость (сетка) - плоскость с иглами" Оптимальная геометрия осадительных электродов определена

опытным путем и использовалась для оценки эффективности электрофильтра в экспериментальной установке

12

Рисунок 1 -Основные детали и узлы электрофильтра

1-рама, 2- осадительные электроды, 3- коронирующие электроды, 4- узел встряхивания, 5- пружина, 6- изолятор, 7- балка встряхивания, 8- направляющая труба, 9- пластины установочные, ] 0- пружина, 11- уплотнение, 12 - крышка

Из-за интенсивного осаждения частиц на электродах, уменьшающих площадь сечения межэлектродного пространства, возникает необходимость установки встряхивающего механизма для восстановления геометрических размеров межэлектродного пространства

В экспериментах при бестоковом электростатическом поле наблюдалось осаждение частиц и зарастание ряда бестоковых отрицательно заряженных проводов между осадительными электродами В этом случае высокоомные частицы нейтрализуют их отрицательный потенциал, из-за чего напряженность поля резко уменьшается и снижается эффективность электрофильтра

Осаждение частиц дисперсной фазы обуславливается эффектами

действия на частицы сил неоднородного электрического поля у края заряженной поверхности Кроме того, между частицами действуют силы, приводящие к коагуляции, за счет чего изменяется их скорость Происходит осаждение и при гидродинамическом обтекании пластин частицами

Исследовались силы неоднородного поля в технологиях разделения аэрозолей и осаждения капель и частиц дисперсной фазы в электростатическом фильтре, который (рис 2) представлял собой совокупность последовательно соединенных плоских кассет с параллельными электродами, имеющими наклон 75° к плоскости кассет Расстояние между электродами - 4 мм, длина электродов - 140 мм, ширина - 16 мм, число пар - 16, площадь сечения кассеты - 140 х 150 мм2

Результаты расчетов вероятности осаждения капель турбинного масла ГПА в неоднородном поле у края поверхности при радиусе частицы а = 1 мкм, диэлектрической проницаемости частицы га = 2,5, скорости потока воздуха У0 =1 см/с, расстоянии между пластинами 2Ь =4 мм, напряженности поля Ев = 12,5 кВ/см, вязкости среды т| = 1,82 10'5 Пас, Упш/Ь = 0,8 дают величину вероятности осаждения р: = 0,2

а

/ 2

-I У

п

7

/

Г

Рисунок 2 - Схема осаждения частиц загрязнений на заряженной поверхности

а - в неоднородном поле у края поверхности, б-при гидродинамическом обтекании поверхности частицами

При учете механизма осаждения, связанного с дипольным взаимодействием частиц и поверхности, при котором силы неоднородного поля стремятся осадить частицы или капли на контактной поверхности при Е0 = 12,5 кВ/см и счетной концентрации частиц п0 = 5 105 см"3 (у =2 г/м3), скорости коагуляции Ф = 2 10"3 с"1 вероятность осаждения, соответственно, р2 = 0 При гидродинамическом обтекании вероятность осаждения рз = 0,2

Вероятность осаждения капель при напряженности поля Е = 12,5 103 кВ/см на одной кассете составляет 0,36 Это предполагает рациональный подход к выбору конструкции электроосадителей, создающих неоднородное электрическое поле для предотвращения отложений нейтральных, но поляризованных частиц аэрозоля на входе в электрофильтр

В электрофильтрах рассмотренных выше конструкций возможно осаждение масел и гидратов Это было подтверждено при использовании генератора капель барботажного типа в первом случае и гидратов в виде хлористого аммония (имитат) во втором

В разделе 3 изучены возможности предотвращения загрязнений из омывающих поверхности нефтегазового оборудования жидких неполярных сред и прежде всего нефтей, так как в системы сбора и подготовки включаются электродегидраторы (ЭЛОУ) с целью интенсификации процесса электрообезвоживания и обессоливания

Одна из важных проблем при эксплуатации резервуарного парка -очистка промывных вод от донных отложений, что необходимо для удаления осадка, сокращающего полезную емкость Использование электрообработки позволяет решить проблемы регенерации промывочного раствора и утилизации нефтеостатков

При одном и том же расстоянии между центрами частиц загрязнений г силы изменяются квадратично с изменением радиуса частиц и при достаточно больших концентрациях могут привести к коагуляции за

период от долей секунды до десяти секунд Время, за которое частицы, находящиеся на расстоянии г2 друг от друга, сблизятся до расстояния г,, определяется по известному выражению

где а — радиус частицы, м, г) - динамическая вязкость среды, Па с, е„, е,- диэлектрическая проницаемость частицы и среды соответственно, е0- диэлектрическая постоянная, равная 8,854 10'12 Ф/м, г2пр, г]пр-приведенные расстояния, соответствующие начальному и конечному положению частиц и равные г,/2а

Если сила осаждения на поверхность несущественна для единичных частиц при г» а, то для нескольких частиц она ведет к миграции агрегата к электроду, где он закрепляется и служит началом образования мостика в межэлектродном зазоре

С помощью выражения (1) вычислялись напряженности поля, при которых произойдет коагуляция с образованием вторичной частицы Хотя гептан, который использовался в качестве неполярной модельной среды при проведении экспериментов по выявлению эффективности коагуляции загрязнений, обладает малой электропроводностью, время, за которое его диэлектрические свойства не изменялись, составляло менее 10 секунд Используя формулу (1), значения е1 = 1,82, £а=3,3, р= 1120 кг/м3, ц =0,00409 Па с, представления о кубической упаковке частиц, получили уравнение для * = 1 сек

(О

те £ не зависит от радиуса частиц, а только от их объемной концентрации С (в отн ед)

Указанное использовалось для совершенствования работы электродегидраторов с применением постоянного неоднородного электрического поля, при этом средняя концентрация солей после обессоливания в ЭЛОУ составила 35 мг/л, содержание воды - 0,03 %

Использование диполофоретических и диэлектрофоретических сил может позволить увеличить эффективность разделения до 20 %

В разделе 4 представлены результаты разработки электроагрегатов и процессов для предотвращения отложений из некондиционной воды в системах циркуляционного водоснабжения, водоотведения, охлаждения оборудования КС и НС, теплообменных аппаратов Изучались узлы и агрегаты, предназначенные для улавливания загрязнений в системах водоподготовки КС и НС Исследование электрообработки водных дисперсных систем в электрических полях повышенной напряженности проводилось применительно и к биодисперсиям, так как предотвращение биологических отложений и обеззараживание воды является ключевой технологией в многоступенчатом процессе водоподготовки Учитывая это, изучались наиболее эффективные процессы электрообработки, а именно исследовалась в составе КЭВ возможность одновременного использования разнотипных агрегатов, создающих однородное и неоднородное поле в диапазоне критических напряженностей Для реализации КЭВ (рис 3) автором исследовались агрегаты и узлы, в которых выдержана последовательность воздействий электрический низковольтный разряд малой мощности (ЭНР ММ) (Е=5000 В/см), однородное и неоднородное электрическое поле (Е=40 В/см)

Изменение производительности агрегата, реализующего воздействие электрического низковольтного разряда и неоднородного поля, обеспечивалась его конструкцией, позволяющей увеличивать высоту

разрядного корпуса, набираемого из шайб с электродами системы "стержень- стержень" Барьерные свойства можно улучшить доукомплектованием системами электродов "игла-игла", "игла-цилиндр", "струна-цилиндр" Разработанная конструкция аналогов не имеет В гидроразрядном узле повышение ресурса достигалось применением вращающегося центрального электрода

Рисунок 3 - Технологическая схема реализации КЭВ

1 - узел ЭНР ММ, 2 - блок коагулятора ЭК, 3 - фильтр Ф, 4 -блок ультрафиолетового излучения УФО, 5 - блок электроопреснения

Эффективность обработки КЭВ природных из поверхностного и подземного источников водоснабжения и циркуляционных производственных вод определялась по схеме (рис 3) электрический низковольтный разряд малой мощности (ЭНР ММ), однородное электрическое поле коагулятора (ЭК), фильтрация через полимерный упругий материал с регулируемым размером пор (Ф) или отстаивание (О), дообеззараживание ультрафиолетовым излучением (УФО)

Автором установлено, что метод КЭВ улучшает весь диапазон параметров очистки на 10-20 % в сравнении с отдельными воздействиями

при тех же электрических параметрах,

В разделе 5 рассматриваются вопросы электрообработки попутно-п Ластовых í промысловых, I: ромы шлеи но-сточ пых, подтоварных нефтесодержащкх и органосодержаших вод.

Одновременно исследовались следующие параметры, оказывающие влияние на эффект разделения водонефтяных эмульсий в неоднородном электрическом поле (рис, 4)-: угол наклона образующей конуса, который является катодом И характеризует неоднородность поля; различный материал электродов; величина напряжения на электродах. Наибольший эффект разделения наблюдается при использовании растворимых электродов и угла образующей конуса с основанием <р = 45^55".

Рисунок 4 -Дитюлофоретическая ячейка (а) в составе электросепаратора (б)

I - корпус; 2 - крышка; 3 - патрубок удаления воды; 4 патрубок выхода нефти; 5 - анод с приливами, 6 - диэлектрический фильтр; 7 -катод в виде перфорированного усеченного конуса; 8 - патрубок входа эмульсии,

В диапазоне напряжений на электродах в пределах от 30 до 90 В наиболее эффективны процессы электрофорсти чес кого концентрирования и диполь- дипольной коагуляции при расходе эмульсии не более 1,5 л/мин. [ {аибольший эффект достигался при значениях 0,5^ 1,0 л/мин.

Водонефтяная эмульсия с концентрацией нефти от 0,5 мг/л до 550 г/л подавалась па вход разделителя внутрь зоны конуса, образованного

а

б

сетчатым катодом 6, покрытым изнутри пенополиуретаном 5 и анодом 4 в виде стержня с приливами, создающими локальные неоднородные поля Под действием сил неоднородных электрических полей внутри конуса капли неполярной нефти коалесцируют и удаляются Вода удаляется через патрубок 3

При напряженности электрического поля, равной 35 В/см, чему соответствует напряжение на электродах 60 В, из совокупности сил, действующих на частицу нефти в неоднородном поле, наибольшее значение имеет диполофоретическая При этой же напряженности электрического поля энергия диполь- дипольного взаимодействия превышает энергию ионно-электростатического отталкивания и тем самым разрушается устойчивость данной нефтеводяной эмульсии

В дальнейшем агрегаты с набором диполофоретических ячеек (рис 4) использовались как ступень разделения в опытно-промышленной установке производительностью 1 м3/ч для извлечения нефти с исходной концентрацией 500 мг/л, а так же для очистки подтоварных вод, содержащих метанол и метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) с эффективностью разделения до 60 %

В разделе 6 рассматриваются машины, агрегаты и процессы сбора и электрообезвоживания отложений с поверхностей электродов, оборудования Загрязнения могут смываться водой или удаляться встряхивающими устройствами с осадительных поверхностей электрофильтра в бункер, механическими разделителями из трубопровода через вантузы, конденсатосборники, дренажи и транспортироваться для утилизации или захоронения в шламовых амбарах

При создании конструкций очистных агрегатов и машин, поршней, скребков, разделителей возможно использование внешнего электрического поля между металлическим корпусом агрегата или металлическим изолированным кольцом на торце очистного поршня и внутренней

поверхностью трубы с "причесыванием" и срезанием цепочек из частиц отложений, что интенсифицирует процесс отслаивания загрязнений

Пружинно-кулачковые и ударно-вибрационные агрегаты применимы и для удаления загрязнений с электродов, работающих в жидких средах, особенно в водных, после их высушивания с возможным нагреванием

Отряхиваемость электродов электрофильтров можно улучшить не только увеличением интенсивности удара, но и предварительным укрупнением частиц, что сокращает пылеунос более, чем в пять раз Малая адгезия осажденного слоя при импульсном питании объясняется значительно меньшим током коронного разряда и плотностью заряда в слое загрязнений, меньшим значением среднего напряжения и напряженности поля коронного разряда

Очистка движущихся электродов неподвижными щетками-скребками, позволяющими операцию регенерации поверхностей перенести в неактивную зону, свободную от электрического поля, имеет ряд преимуществ, заключающихся в возможности интенсифицировать электрический режим, исключить обратную корону и вторичный унос частиц в момент удара Последнее обстоятельство заставляет прибегать к устройству дополнительной системы электродов, которые во время удаления частиц загрязнений образуют интенсивный поток в направлении, противоположном движению воздуха или газа за счет сил электростатических и неоднородного электрического поля

Другим способом, уменьшающим взмучивание загрязняющих отложений во время встряхивания и вторичный унос, является временное снижение напряжения до гашения коронного разряда При этом необходимо преодолеть лишь незначительные адгезионные силы сцепления, и загрязнения в виде крупных конгломератов, не уносимых газовым потоком, легко отделяются от осадительных электродов и сбрасываются в бункер даже от легких ударов

Сложность конструкции и технологические трудности снижают надежность работы электрофильтра со щетками-скребками и ограничивают его применение

Выбор оптимальной частоты встряхивания электродов зависит от большого числа противоречивых факторов Встряхивание более раза за 12 минут усиливает вторичный унос частиц, так как толщина отряхиваемого слоя уменьшается и падающие в бункер куски легко дезагрегируются

Опытная эксплуатация пилотного образца электрофильтра на Новополоцком нефтеперерабатывающем комбинате показала, что при толщине слоя пыли 10 мм эффективная скорость дрейфа частиц составляет лишь 60 % от скорости дрейфа при толщине 1 мм

Частоту встряхивания можно регулировать с помощью электропривода, связанного с балкой встряхивания и рамой коронирующего электрода по наибольшей степени очистки газа Критерием для установления оптимальной частоты встряхивания может служить сопротивление пылевого слоя при сравнении электрических характеристик электрофильтра с чистыми и загрязненными электродами В электрофильтре с пружинно-кулачковой системой встряхивания электродов время одного оборота вала - 8 минут определяет период его регенерации Регулирование частоты встряхивания осуществляется дистанционно с остановкой двигателя на 10 минут, что позволяет изменять время между встряхиваниями в пределах 8-18 минут

При подъеме коронирующих электродов из-за неточности изготовления деталей и монтажа оборудования возникает смещение коронирующих рам относительно середины газового потока, что приводит к нарушению электрического режима и снижает степень очистки даже при возможном увеличении тока коронного разряда Поэтому наряду с пружинно-кулачковой системой изучалась ударно-вибрационная, в которой масса

груза, эксцентрично расположенного на валу асинхронного двигателя, используемого в качестве вибратора, составляла 5 кг с удалением от оси на 6 см Была достигнута практически стопроцентная очистка поверхности

Эксперименты по уплотнению широкого класса осадков на электорофоретической машине (рис 5, конструкция автора) показали, что электрообработка как процесс концентрирования не только не уступает по эффективности обычным реагентным методам, но и обладает существенными преимуществами не требует реагентного хозяйства, не накапливает загрязнений в рабочей камере, обладает наивысшей скоростью обезвоживания отложений, интенсифицирует традиционные методы концентрирования частиц фильтрованием, замораживанием, отстаиванием и т д

Исходный осадок из приемного резервуара с мешалкой (1) с помощью поршневого насоса (2) подается в напорный бак с мешалкой (3), далее в камеру электрообработки Одним из электродов - анодом (4) является медленно вращающийся барабан, облицованный алюминием, другим электродом - катодом (6) служит латунная (алюминиевая) сетка, прикрепленная к внутренней поверхности согнутых в полукольцо пластин из органического стекла Пластины, поддерживающие катод, сгибались по радиусу на 10-12 мм превышающему радиус барабана Расстояние между барабаном - анодом и сеткой - катодом составляет 8-10 мм В это пространство непрерывной струей подается исследуемая дисперсия

При вращении барабана осевшие на его поверхности частицы загрязнений осадка выносятся из межэлектродного пространства и снимаются специальным ножом (5) Латунная сетка, служащая катодом (диаметр отверстий 0,55 мм), покрыта фильтровальным полотном (бельтингом) Просачивающаяся через катод вода из отверстия (7) стекает в приемную емкость Скорость обезвоживания осадка легко определялась по объему фильтрата и времени процесса

Рисунок 5 - Машина с вращающимся осадительным барабаном

1- приемный резервуар с мешалкой, 2- поршневой насос, 3- напорный бак с мешалкой, 4- вращающийся анод, 5- нож для съема осадков, 6- катод, 7- отвод фильтрата, 8- редуктор, 9- электропривод, 10- коробка передач

После электрофоретической обработки осадок имел в зависимости от напряженности поля влажность 25-62 %, концентрация его увеличивалась от 30 до 250 г/л, т е в 8-9 раз

ВЫВОДЫ

1 Предложены методы предотвращения загрязнения поверхностей нефтегазового оборудования и очистки сред, включающие создание машин, агрегатов и процессов для выделения как нейтральных, так и

заряженных частиц отложений из омывающих поверхности газовых и жидких неполярных и полярных сред

2 Проведенные теоретические и экспериментальные исследования методов и режимов предотвращения загрязнений доказали правомерность предложенной автором расширенной классификации процессов электрообработки при очистке контактных поверхностей нефтегазового оборудования

3 Решена проблема оптимизации и совершенствования конструкций агрегатов и процессов электроперехвата с целью предотвращения отложений частиц на твердых поверхностях, омываемых рабочими средами циркуляционных систем, подпитываемых из разных источников

4 Разработаны мероприятия по повышению эффективности электрообессоливающих установок ЭЛОУ, связанные с изменением режимов процесса и его аппаратурного оформления, заключающиеся в использовании неоднородного постоянного поля повышенной напряженности, что увеличивает их цикл работы более чем в 1,5 раза

5 Предложена последовательность электрических воздействий низковольтный разряд малой мощности, внешнее электрическое поле, фильтрование в сочетании с однородным и неоднородным электрическим полем в системах циркуляционного водоснабжения и охлаждения насосных и компрессорных станций

6 Предложены для ликвидации высококонцентрированных отложений процессы, агрегаты и узлы встряхивания, обезвоживания и термообработки, что увеличивает эксплуатационную надежность оборудования

7 Внедрены агрегаты для перехвата загрязнений, в том числе в системах жизнеобеспечения (некоторые из них установлены на территории Константиновского дворца под Санкт- Петербургом), и предотвращения

отложений на контактных поверхностях,' что позволило увеличить межочистной срок эксплуатации оборудования

Основное содержание диссертации опубликовано в 86 работах

I

в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

1 Воробьева С В Об очистке промышленных стоков 'завода стабилизации газового конденсата / С В Воробьева, В Н Коновалов, О В Смирнов // Известия вузов Нефть и Газ - Тюмень ТюмГНГУ, 2002 -№5 -С 103-105

2 Воробьева С В Извлечение метилтретбутилового эфира и метанола из растворов с использованием электрообработки в технологии производства высокооктановых топлив / С В Воробьева, О В Смирнов //ЖПХ, 2003-Т 76 Вып 1-С 164-165

3 Смирнов О В О разделении гидродисперсий и очистке питьевых вод при электрообработке / О В Смирнов, С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ - Тюмень ТюмГНГУ, 2003 - № 4 - С 103-107

4 Воробьева С В Разделение высококонцентрированных дисперсных систем в технологиях регенерации нефтешламов, обезвоживания осадков и обращения с отходами / С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ -Тюмень ТюмГНГУ, 2004 -№ 2 - С 96-102

5 Воробьева С В Поведение дисперсий с неполярной средой в электрическом поле / С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ -Тюмень ТюмГНГУ, 2004-№ 6 - С 113-119

6 Воробьева С В Диэлектрофоретическое осаждение взвешенных и растворенных веществ на непроводящих коллекторах при электрофильтровании / С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ -Тюмень ТюмГНГУ, 2005 - № 5 - С 111-115

7 Смирнов О В Обработка водных систем электрическим разрядом малой мощности / О В Смирнов, С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ - Тюмень ТюмГНГУ, 2005 - № 5 - С 115-121

8 Воробьева С В Возможности предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологии / С В Воробьева II Известия вузов Нефть и Газ - Тюмень ТюмГНГУ, 2006 - № 3 - С 102-107

9 Воробьева С В К вопросу о разработке концепции предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий / С В Воробьева // Известия вузов Нефть и Газ -Тюмень ТюмГНГУ, 2006-№ 6 - С 104-109

монографиях

1 Смирнов О В Электроочистка газов и жидкостей / О В Смирнов, С В Воробьева, В О Смирнова / Под ред докт техн наук Смирнова О В - Тюмень ТюмГНГУ, 2004 - 241 с

2 Воробьева С В Электроочистка питьевых и сточных вод / С В Воробьева - Тюмень Изд-во "Поиск", 2004 - 144 с

в других журналах и изданиях

1 Воробьева С В Разработка концепции предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий / С В Воробьева // Мат X междунар научн -практ конф в рамках ежегодных чтений "Белые ночи" (Кемерово, 13-16 июня 2006 г) - СПб Изд-во МАНЭБ, 2006 -С 62-65

2 Воробьева С В О безопасности предприятий топливно-энергетического и нефтегазового комплексов / С В Воробьева, О В

Смирнов // Мат X междунар научн -практ конф в рамках ежегодных чтений "Белые ночи" (Кемерово, 13-16 июня 2006 г)- СПб Изд-во МАНЭБ, 2006 - С 109-111

3 Воробьева С В О возможностях электрообработки при глушении фонтанов на скважинах и забойной сепарации газа и жидкости / С В Воробьева, О В Смирнов, JI У Чабаев // Мат VII междунар научн чтений "Белые ночи-2003" (Санкт- Петербург, 4-6 июня 2003 г ) - СПб Изд-во МАНЭБ, 2003 -С 136-137

4 Воробьева С В Некоторые проблемы электрообработки питьевых и сточных вод как гидродисперсий / С В Воробьева, О В Смирнов // Мат междунар период сб научн тр "Обработка дисперсных материалов и сред" Вып 11 (Одесса, 21-29 августа 2001 г)-Одесса НПО "ВОТУМ", 2001 -С 189-194

5 Smirnov О Electrotreatment in technology purification of water / О Smimov, S Vorobjeva, V Smirnova // The 6th International Conference "Environmental Engineering" Selected Papers (26-27 May 2005 Vilnius, Lithuania) - Vilnius VGTU Press "Technika" 2005 - P 473-477

Подписано к печати J4 С4 2007 г Заказ №

Формат 60x84 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750

Бум тип № 1 Уч - изд л Уел печ л ir Тираж 100 экз

Издательство "Нефтегазовый университет" Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" 625000 Тюмень, ул Володарского 38 Отдел оперативной полиграфии издательства "Нефтегазовый университет" 625039, Тюмень, ул Киевская, 52

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ

И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ.

1.1. Образование отложений и очистка от загрязнений сред и контактных поверхностей.^.

1.2. Синтез и устойчивость гетеросистем.

1.3. Кинетика осаждения из гетеросуспезии.

1.4. Механизм формирования отложений.

РАЗДЕЛ 2. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ

ОБОРУДОВАНИЯ, ОМЫВАЕМЫХ ГАЗОВОЙ СРЕДОЙ.

2.1. Состав загрязнений газовой среды.

2.2. Осаждение и фильтрование заряженных частиц.

2.3. Электроосаждение нейтральных частиц.

2.4. Оптимизация компоновки элементов электрофильтров.

РАЗДЕЛ 3. ОБРАБОТКА ОМЫВАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТИ

НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЖИДКИХ

НЕПОЛЯРНЫХ СРЕД.

3.1. Анализ характеристик суспензии диэлектрических жидкостей, омывающих технологические поверхности.

3.1.1. Технические суспензии диэлектрических жидкостей.

3.2. Воднотопливные эмульсии.

3.3. Поведение неполярных жидкостей в электрическом поле.

3.4. Электрообработка нефтепродуктов, омывающих рабочие поверхности нефтегазового оборудования.

3.4.1. Электродегидраторы.

3.4.2. Очистка легких топлив от воды и механических примесей.

3.4.3. Очистка технических жидкостей от механических примесей.

3.4.4. Электродепарафинизация.

РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ.

4.1. Разработка модели процесса электрообработки гидродисперсий.

4.1.1.Разрушение водных дисперсий перехватывающими очистителями.

4.1.2. Разделение гидродисперсий при нефтегазодобыче.

4.1.3. Обеззараживание и очистка воды КЭВ.

4.2. Электрообработка гидродисперсий.

4.2.1. Очистка водных систем в электрических полях повышенной напряженности.:.

4.2.2. Станция электроочистки речной воды.

4.2.3. Электрообработка модельных гидродисперсий.

4.3. Системы с неорганическими частицами.

4.4. Системы с органическими частицами.

РАЗДЕЛ 5. ОБРАБОТКА НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ И ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ СРЕД.

5.1. Обработка нефтесодержащих вод.

5.1.1. Диполофоретическое разделение.

5.1.2. Двухступенчатое разделение.

5.2. Технологические и подтоварные воды.

5.3. Водоотведение компрессорных станций.

РАЗДЕЛ 6. СБОР ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

И ОБРАБОТКА ОСАДКОВ.

6.1. Отделение отложений с рабочих поверхностей нефтегазового оборудования.

6.2. Очистка внутренней поверхности газопровода без прекращения перекачки газа.

6.3. Машины и агрегаты электро- и термообработки.

6.4. Электрофильтрование.

6.5. Ликвидация твердеющих отложений с поверхностей.

Отложение твердой и жидкой дисперсной гетерофазы загрязнений на поверхностях нефтегазового оборудования, содержащего широкий спектр машин, агрегатов и трубопроводов, сокращает срок службы оборудования, снижает вероятность его безотказной работы, уменьшает поперечное сечение трубопроводов. Нежелательные отложения повышают затраты газа, мазута, электроэнергии для получения тепловой энергии, ухудшают технологические режимы • работы систем, приводят к необходимости замены со временем дорогостоящих машин и оборудования.

При эксплуатации на территории России более 230 тысяч километров магистральных и 350 тысяч километров промысловых трубопроводов, несмотря на диагностику, капитальный ремонт, реконструкцию с использованием новых технологий, проведение экологической экспертизы новых проектов и экспертизы промышленной безопасности на большинстве нефтяных месторождений загрязнение оборудования приводит к сокращению сроков его службы и авариям [90+92, 94, 95,106]. При этом загрязняются водные объекты с повышением минерализации поверхностных вод, а несколько тысяч гектаров грунта загрязнены одним миллионом тонн разлитой нефти. Высокий уровень аварийности на магистральных трубопроводах [88] и оборудовании [9, 59, 62], сопровождается залповыми загрязнениями водных объектов, почвы и атмосферного воздуха, в которых концентрация углеводородов и продуктов сгорания превышает нормативные значения в 50 и более раз. В ряде случаев аварии сопровождаются тяжелыми травмами и гибелью людей.

Накопление в нефтепромысловом оборудовании и трубопроводах минеральных примесей, в том числе до 20 минералов [39] и нефтешламов, содержащих как природные, так и техногенные радионуклиды, создает проблему обеспечения и радиационной безопасности, в том числе персонала.

При очистке трубопроводов, бытовых, промышленных, буровых, подтоварных вод образуется большое количество осадков, объемы которых затрудняют их перемещение, хранение, обработку.

Проблемы сбора загрязнений, их сгущения и обезвоживания возникают как в нефтегазодобыче и нефтепереработке, так и в различных технологиях -производства бетонных работ, изготовлении огнеупорных материалов, белой сажи, при очистке вод гальванических цехов и, вообще, при обращении с промышленными и бытовыми отходами.

Использование внешних силовых воздействий для предотвращения загрязнения поверхностей нефтегазового оборудования и реализации процессов, машин и аппаратов разделения дисперсных систем и очистки контактных поверхностей начинает постепенно занимать все большее место в технологии для решения многих актуальных практических задач [1-5, 19, 38+40, 45, 57, 72, 95+100]. Однако успехи в этом направлении еще довольно ограниченные, несмотря на некоторое количество работ, выполненных как у нас, так и за рубежом. Такое положение связано с тем, что при использовании внешних силовых воздействий для предотвращения загрязнения поверхностей, омываемых системами как с газовой, так и жидкой дисперсионными средами в большинстве из них протекают различные взаимосвязанные процессы, что затрудняет технологическое оформление процесса [57, 76, 80, 90, 94+100, 110].

В литературе мало обзоров практических работ, цель которых -обобщение на теоретической основе их результатов. Недостаток информации о механизме явлений в примененном конкретном случае, непонимание приоритета параметров и отсутствие контроля за их изменением, низкий уровень техники эксперимента часто приводят практиков к необоснованно негативным выводам.

Во внешнем силовом поле дисперсные частицы как в газовой, так и в жидкой полярной или неполярной дисперсионных средах могут заряжаться, перемещаться, концентрироваться и отделяться осаждением или фильтрованием, повышая тем самым чистоту газов и жидкостей.

Очистные перехватывающие устройства с использованием электрокинетических эффектов могут компоноваться с другой аппаратурой в целях создания универсальных сооружений многоцелевого назначения. Электросиловые устройства компактны, высокоэффективны и достаточно экономичны. Большим их достоинством является возможность создания унифицированной аппаратуры для обработки дисперсий, различных по химическим и физическим свойствам.

В настоящее время происходит активное освоение процессов, машин и агрегатов для предотвращения загрязнения поверхностей нефтегазового оборудования путем перехвата загрязнений и доочистки газа, неполярных жидкостей, воды в нефтегазоперерабатывающей отрасли, кондиционирования сырья и органопродуктов, а также возрастает интерес к закономерностям, которые проявляются в поведении дисперсных систем с газовой и жидкой неполярной и полярной средами во внешнем электрическом поле [32, 74, 76, 88, 89,91, 106,110].

В связи с освоением природных богатств в районах Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока, мирового океана актуальными становятся вопросы экологической безопасности и инженерного обеспечения жизнедеятельности и функционировании техники, отдельных лиц и коллективов в экстремальных условиях строительства баз и хранилищ, нефтегазопроводов, морских буровых платформ и эксплуатации нефтегазового оборудования.

Проблема обеспечения эксплуатационной и экологической безопасности - закономерное следствие расширения сферы техногенного воздействия при нефтегазодобыче как на суше, так и на шельфе. Изменение состава элементов гидросферы, по существу, представляющих собой системы с жидкой дисперсионной средой, сказывается на надежности оборудования и здоровье людей, что делает необходимым разрушение этих систем с извлечением и утилизацией дисперсной фазы загрязнений. Это связано и с очисткой поверхностей от неорганических и органических, включая нефтепродукты, веществ.

Состав и состояние поверхностей нефтегазодобывающего оборудования, его функции и основные характеристики определяются исходя из ограничений со стороны технологий.

Заземляющие устройства, предназначенные для защиты персонала от электрического тока промышленной частоты или для молниезащиты, могут быть использованы для отводов зарядов статического электричества. Однако на практике при транспортировании по трубопроводной системе нефти и топливопродуктов, а также при промывке резервуаров полярной водой напряжение на металлическом корпусе может достигать 20000 В. Напряженность электрического поля под грозовым облаком над нефтегазопроводами достигает значений 25000 В/м, электромагнитные излучения распространяются по трубопроводам на большие расстояния [70].

Активная защита трубопровода от коррозии при катодной защите [68] предусматривает поляризацию поверхности трубы, создающей одностороннюю проводимость тока от источника постоянного тока через анод в грунт к трубе. При протекторной защите разность потенциалов обусловлена различной электрохимической активностью материалов оборудования, включая трубопровод и протектор. При этом ток направляется от электрода с более отрицательным потенциалом - анода к электроду с менее отрицательным потенциалом - катоду. Наиболее опасные для трубопроводов токи в местах схода с трубы, образующих анодную зону и достигающих значительной величины.

Актуальное, работы. В технологических процессах транспортирования и переработки газа, газоконденсата, нефти в результате контакта продукта с рабочими поверхностями происходит загрязнение этих поверхностей.

Процессы образования отложений из дисперсных частиц загрязнений определяются различными силами: ван-дер-ваальсовыми; электрическими; химическими и др. Силы адгезии электрической природы связаны с возникновением двойного электрического слоя частиц и поверхности.

Разработка методов предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования и их очистки на основе электротехнологий полагает повышение ресурса безопасной эксплуатации и эффективности машин, агрегатов, систем, оборудования и трубопроводов в нефтегазовой отрасли. Решением теоретических и прикладных вопросов этой проблемы занимались В.П. Авдейко, С.Г. Агаев, И.Ф. Ефремов, В.А. Иванов, И.А. Иванов, H.H. Красиков, И.С. Лавров, О.М. Меркушев, П.А. Ребиндер, О.В. Смирнов, В.И. Турубаров, Г.И. Фукс, А.Б. Шабаров и др.

Из потоков, омывающих поверхности нефтегазового оборудования и представляющих собой многофазные системы, на внутренних стенках трубопроводов и аппаратов происходит отложение парафинов, гидратов, продуктов коррозии и эрозии, жидких и твердых включений, конденсата и воды. Примеси загрязняют теплообменные аппараты и контактные поверхности пылеулавливателей, газовые горелки и т. д.

Сбор высококонцентрированных отложений с рабочих поверхностей нефтегазового оборудования необходим в газонефтедобыче, при эксплуатации магистральных, промысловых и местных нефтегазопроводов, нефтепереработке.

Среди пассивных, активных и естественных мер предупреждения и снижения отрицательного воздействия загрязнений на нефтегазовое оборудование наиболее эффективны активные, использующие, в основном, перехватывающие загрязнения машины, агрегаты и процессы на базе электротехнологий. Пассивные меры воздействий проводятся еще на стадиях проектирования, изготовления, строительства и монтажных работ.

Нефтегазовое оборудование - это сложные и дорогостоящие конструкции, ухудшение эксплуатационных характеристик и разрушение которых приводит к значительным материальным потерям и отрицательным экологическим последствиям. Проблема разработки методов предотвращения загрязнения и очистки поверхностей нефтегазового оборудования имеет важное народохозяйственное значение и является актуальной.

Цель работы. Разработать методы предотвращения загрязнений и очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования и методики расчета на базе оптимизационных моделей управления электрообработкой дисперсных систем.

Основные задачи

В соответствии с поставленной целью решались основные задачи исследований:

- изучить возможность использования электрокинетических эффектов, включая диполо- и диэлектрофорез в электрических полях повышенной напряженности для разделения дисперсных систем;

- создать методы предотвращения загрязнения и очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования; феноменологически описать физико-химические процессы, происходящие с частицами загрязнений в межэлектродном зазоре, на поверхности и на границе раздела фаз при прохождении постоянного и переменного токов;

- разработать и назначить технологические параметры разделения дисперсий и оптимальных схем перехвата загрязняющих частиц и очистки поверхностей;

- назначить режимы работы технологического оборудования для перехвата дисперсной фазы и повышения его барьерной эффективности; провести физико-химическую и медико-биологическую оценку эффективности и надежности предложенных технологий; отработать элементы промышленного освоения технологий электроочистки загрязненных поверхностей нефтегазового оборудования, омываемых жидкими и газовыми средами.

Научная новизна

- Разработаны методы предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий, реализуемые перехватывающими устройствами.

- Предложены процессы и устройства для очистки контактных поверхностей нефтегазового оборудования.

- Определены закономерности и назначены режимы разделения дисперспых систем в зависимости от электрокинетических свойств частиц загрязнений, создающих отложения па поверхностях.

- Предложена новая классификация методов электрообработки систем неорганических и органических веществ с газовой и жидкой дисперсионными средами.

Разработаны методы повышения эффективности процессов предотвращения отложений в системах: водоснабжения; охлаждения насосных станций (НС) и компрессорных станций (КС) комплексом электрических воздействий (КЭВ).

- Разработаны режимы для перехвата неоднородным электрическим полем загрязнений с целью предотвращения отложений на поверхностях машин, агрегатов, инженерных систем КС.

- Разработана феноменологическая модель разделения гетеродисперсий в электрических полях повышенной напряженности.

- Созданы научные основы процессов электроперехвата минеральных и органических частиц загрязнений из потоков.

Обоснованность и достоверность. Представленные в диссертации научные результаты, выводы и рекомендации базируются на использовании классических положений физико-химической механики дисперсных систем, теоретических положений по оптимизации электрообработки, достоверность которых подтверждена увеличением межремонтного периода эксплуатации машин и агрегатов.

Практическая значимость и реализация работы

- Предложены режимы и конструкции машин, агрегатов и устройств для воздействия на: промышленные среды и выбросы в нефтегазовых технологиях; нефть; газовый конденсат; поверхностные, подземные, сбросные воды, образующие высоконцентрированные отложения и осадки.

- Решена проблема уменьшения количества загрязняющих отложений на контактных поверхностях нефтегазового оборудования, их очистки и утилизации шламов.

- Определены физико-химические и электрокинетические свойства многофазных отложений для их ликвидации или последующей утилизации.

- В конструкциях технологических схем рекомендованы устройства сбора, электрообезвоживания, термообработки шламов во взвешенном кипящем слое.

- Результаты работы использованы при создании, реконструкции и эксплуатации очистительных машин и агрегатов нефтегазового оборудования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены методы предотвращения загрязнения поверхностей нефтегазового оборудования и очистки сред, включающие создание машин, агрегатов и процессов для выделения как нейтральных, так и заряженных частиц отложений из омывающих поверхности газовых и жидких неполярных и полярных сред.

2. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования методов и режимов предотвращения загрязнений доказали правомерность предложенной автором расширенной классификации процессов электрообработки при ликвидации отложений с контактных поверхностей нефтегазового оборудования.

3. Решена проблема оптимизации и совершенствования конструкций агрегатов и процессов электроперехвата с целыо предотвращения отложений частиц на твердых поверхностях, омываемых водой циркуляционных систем, подпитываемых из поверхностных и подземных источников.

4. Разработаны мероприятия по повышению эффективности электрообессоливающих установок ЭЛОУ, связанные с изменением режимов процесса и его аппаратурного оформления, заключающиеся в использовании неоднородного постоянного поля повышенной напряженности, что увеличивает их цикл работы более чем в 1,5 раза.

5. Предложена последовательность электрических воздействий: низковольтный разряд малой мощности; внешнее электрическое поле; фильтрование в сочетании с однородным и неоднородным электрическим полем в системах циркуляционного водоснабжения и охлаждения насосных и компрессорных станций.

6. Предложены процессы, агрегаты и узлы для отделения отложений встряхиванием, обезвоживания и термообработки высококонцентрированных отложений загрязнений с рабочих поверхностей, что увеличивает эксплуатационную надежность оборудования.

7. Внедрены агрегаты для перехвата загрязнений, в том числе в системах жизнеобеспечения (некоторые из них установлены на территории Констаитпновского дворца под Сан кг- Петербургом), и предотвращения отложений на контактных поверхностях, что позволило увеличить межочистной срок эксплуатации оборудования.

259

1. А. с. 1315024 СССР, A1.4 В 03 С 3/08. Электрофильтр для улавливания высокоомной пыли/Авдейко В.П., Красиков H.H., Смирнов О.В. и др.№ 3931648/23-26; Заявлено 30.05.85; Опубл. 08.02.87, Бюл. № 21.

2. Агаев С.Г., Гультяев C.B. Электродепарафинизация дизельных топлив // Известия вузов. Нефть и газ. 2006. - № 3. - С. 67-71.

3. Бабынин A.A., Смирнов В.К., Ванина K.M. и др. Получение компонентов зимнего дизельного топлива в условиях НПЗ ОАО "ТАИФ -НК". Нефтепереработка и нефтехимия. №12, 2006. С. 14-16.

4. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов.-М.: Химия, 1987,-256 с.

5. Большаков Г.Ф. Физико-химические основы применения топлив и масел. Теоретические аспекты химмотологии.- Новосибирск: Наука, 1987.209 с.

6. Варехов А.Г., Костин А.Ю., Смирнов О.В. Использование пондеромоторных сил электростатического поля для осаждения аэрозольных частиц // Сб. тр. ЛИАП "Приборы профессионального отбора, среды и пространства".-Л.: ЛИАП, 1966. Вып. 51.-С. 52-57.

7. Варехов А.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. О поведении заряженных частиц в газовых и жидких диэлектрических дисперсионных средах // ЖПХ. 1979. T. LII, № 4. - С. 948-949.

8. Ведерникова Ю.А. Оценивание гидродинамических параметров системы "пласт-скважина-насос" в режиме нормальной эксплуатации.

9. Автореф. дисс. канд. техн. наук.- Тюмень, 2006. -16 с.

10. Веселов Ю.С. Электроразделение водных дисперсий и принципы разработки аппаратов для очистки воды// Автореф. дис. канд. техн. наук.- Л., 1977.-23 с.

11. И. Виноградова Э.Н., Лавров И.С., Смирнов О.В. и др. Применение электрического поля для очистки сточных вод вспенивающегося полистирола марки ПСБ-С //ЖПХ. 1971. T. XLIV, № 11. - С. 2563-2566.

12. Воробьева C.B. Возможности предотвращения загрязнений• поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологии // Известия вузов. Нефть и Газ,- Тюмень: ТюмГНГУ, 2006.- № 3.- С. 102-107.

13. Воробьева C.B. Диэлектрофоретическое осаждение взвешенных и растворенных веществ на непроводящих коллекторах при электрофильтровании // Известия вузов. Нефть и Газ.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2005.- № 5.- С. 111-115.

14. Воробьева C.B. К вопросу о разработке концепции предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий // Известия вузов. Нефть и Газ.- Тюмень: ТюмГНГУ,• 2006.-№6.-С. 104-109.

15. Воробьева C.B. Поведение дисперсий с неполярной средой в электрическом поле // Известия вузов. Нефть и газ. 2004. - № 6. - С. 113-119.

16. Воробьева C.B. Разделение высококонцентрированных дисперсных систем в технологиях регенерации нефтешламов, обезвоживания осадков и обращения с отходами // Известия вузов. Нефть и газ. -2004. № 2. - С. 96102.

17. Воробьева C.B. Разработка концепции предотвращения загрязнений поверхностей нефтегазового оборудования на основе электротехнологий //

18. Мат. Х.междунар. научн.-практ. конф. в рамках ежегодных чтений "Белые ночи". (Кемерово, 13-16 июня 2006 г.).- СПб: Изд-во МАНЭБ, 2006.-С. 62-65.

19. Воробьева C.B. Электрообработка систем с жидкой дисперсионной средой в экологических технологиях // Вестник МАНЭБ: Проблемы безопасности жизнедеятельности Тюменского региона.- Тюмень: ТГУ, 1999.-№ 11 (23).-С. 69-72.

20. Воробьева C.B. Электроочистка питьевых и сточных вод.- Тюмень: Изд-во "Поиск", 2004. 144 с.

21. Воробьева C.B., Коновалов В.Н., Смирнов О.В. Об очистке промышленных стоков завода стабилизации газового конденсата // Известия вузов. Нефть и газ. 2002. - № 5. - С. 103-105.

22. Воробьева C.B., Мурар С.А, Смирнов О.В. Электрообработка в технологиях регулирования характеристик дисперсных систем // Тез. докл. 5го Международного симпозиума "Чистая вода России-99". Екатеринбург, Мебиур, 1999.-С. 86-87.

23. Воробьева C.B., Смирнов О.В. Извлечение метилтретбутилового эфира и метанола из растворов с использованием электрообработки в технологии производства высокооктановых топлив // ЖПХ.- 2003, т. 76, вып. 1.-С. 164-165.

24. Воробьева C.B., Смирнов О.В. Некоторые экологические технологии при обеспечении эксплуатации автотранспорта // Сб. тр. II межд. конф.: Новые топлива с присадками. СПб, Академия прикладных исследований,- 2002. - С. 224.

25. Воробьева C.B., Смирнов О.В. Об идентификации некоторых экологических рисков // Материалы 8-ых междунар. научных чтений «Белые ночи -2004»: Риски в современном мире: Идентификация и защита. Санкт-Петербург, 2-4 июня 2004. СПб, МАНЭБ, 2004 - С. 126-127.

26. Воробьева C.B., Смирнов О.В. Электрокинетические свойства биодисперсий и онкологическая безопасность электрообработки воды // Вестник МАНЭБ: Проблемы безопасности жизнедеятельности Тюменского региона.- Тюмень: ТГУ, 1999.- № 11 (23). С. 72-75;

27. Воробьева C.B., Смирнов О.В. Электрообезвоживание и термообработка в технологии осадков сточных вод // 5-я междунар. выставка и конгресс по управлению отходами ВэйстТэк-2005. Москва, 31 мая -3 июня 2005.- М,: СИБИКО Интернэшнл, 2005. С. 389.

28. Гершуни С.Ш. Модернизация электродегидраторов и пути повышения эффективности их использования / Обзор, инф,- М.: ЦНИИТЭИнефтехим, 1986,- 57 с.

29. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Электрообработка жидкостей//Под ред. д.т.н. Лаврова И.С.-Л.: Химия, 1976.-216 с.

30. Гутман Э.М., Гетманский М.Д., Клапчук О.В. и др. Защита газопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии.- М.: Недра, 1988.-200 с.

31. Духин С.С., Дерягин Б.В. Электрофорез.- М.: Наука, 1976.-332 с.

32. Ефремов И.Ф. Закономерности взаимодействия коллоидных частиц/Успехи коллоидной химии.-М.: Наука, 1973.-С. 130-139.

33. Ибрагимов P.A., Шавалеева Е.В. Использование гидрохимических методов контроля при разработке нефтяных месторождений Татарстана// Нефтяное хозяйство. 2007, №1 - С. 94-96.

34. Кирсанова С.Я., Мерквирт Р., Проскуряков В.А. и др. Очистка нефтесодержащих вод при электрообработке в неоднородном поле с использованием гидроокиси анодно- растворяющихся электродов // ЖПХ. -1982, т. LV, № 6. С. 1351-1356.

35. Кожемякин В.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. и др. Влияние электрического разряда малой мощности на дисперсный состав суспензий //ЖПХ. 1969, т. XLII, № 8. - С. 1903.

36. Корнилов В.М., Мерквирт Р.К., Светлицкий A.C., Смирнов О.В. Некоторые результаты исследования пеноэластомера (пенополиуретана) какфильтрующего материала в малогабаритных установках очистки воды//ЖПХ. 1980. T. LUI, № 4. - С. 947-949.

37. Кочанов Э.С., Кочанов Ю.С., Скачков А.Е. Электрические методы очистки и контроля судовых топлив.- JI.: Судостроение, 1990. 216 с.

38. Красиков H.H. Исследование коллоидно-химических свойств дисперсий с неполярной средой в связи с проблемой облитерации капиллярных каналов: Автореф. дис. канд. техн. наук.- JI.: ЛТИ им. Ленсовета, 1970.-20 с.

39. Кузнецов A.M. Защитная плотность тока для подземных трубопроводов/ Газовая промышленность. -2007 С. 57-58.

40. Лавров И.С., Грановский М.Г., Смирнов О.В. Применение неоднородного поля для очистки нефтесодержащих вод // ЖПХ. 1972. T. XLV, № 1.-С. 127-132.

41. Лавров И.С., Пономарева В.Н., Смирнов О.В. Коагуляция суспензий огнеупорных материалов в электрическом поле // ЖПХ. 1975. Т. XL VIII, № 1.-С. 1740-1745.

42. Лавров И.С., Скачков А.Е., Смирнов О.В. Влияние неоднородного электрического поля на поведение эмульсий и модельных систем из неполярных и слабополярных жидкостей // ЖПХ. 1977, т. L, № 1. - С. 18021805. .

43. Лавров И.С., Смирнов О.В. Влияние неоднородного электрического поля на дисперсии некоторых веществ // ЖПХ. 1971. Т . XLIV, № 12. -С. 2669-2675.

44. Лавров И.С., Смирнов О.В. Влияние однородного электрического поля на дисперсии некоторых веществ // ЖПХ. 1969. T. XLII, № 7. -С. 1547- 1553.

45. Лавров И.С., Смирнов О.В., Веселов Ю.С. Некоторые результаты изучения коллоидно-химических характеристик длительно хранящейся воды //ЖПХ. 1976. T. XLIX, № 4. - С. 771-776.

46. Лавров И.С., Смирнов О.В., Сироко И.П. Влияние электрообработки на коагуляцию дисперсий кремневой кислоты // ЖПХ. -1979. Т. LII, № 9. С. 2145-2147.

47. Лейбовский М.Г. Оборудование для очистки жидкостей в электрическом поле / Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение.- М: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1977.- 46 с.

48. Макаренко В.Д., Петровский В.А., Макаренко И.О. и др. Коррозионное разрушение внутрискважинного оборудования и трубопроводов на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2007. №2. -С. 43-46.

49. Меркушев О.М. Электроосаждение гетеросуспензий / Дисперсные системы и их поведение в магнитных полях.-Л.: ЛТИ, 1976.- С. 56-82.

50. Меркушев О.М., Смирнов О.В., Лавров И.С. Влияние поляризации среды на взаимодействие частиц в электрическом поле/Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах. Сб. докл. IV конф. по поверхностным силам.-М.: Наука, 1972.- С. 136-139.

51. Нестеров А.Н. Кинетика и механизмы гидратообразования газов с участием ПАВ// Автореф. дис. .докт. наук.- Тюмень, 2005.- 46 с.

52. Орлов Г.А., Кендис М.Ш., Глущенко В.Н. Применение обратных эмульсий в нефтедобыче.-М.: Недра, 1991.-224 с.

53. Основы нефтегазового дела: учебник/ A.A. Коршак, A.M. Шаммазов.- 2-е изд., испр. и доп.-Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005.- 528 с.

54. Остроумов Г. А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. Физические основы электрогидродинамики. М.:

55. Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. 319 с.

56. Пермяков В.Н. Диагностика состояния и назначение продленного ресурса объектов газонефтехимических заводов//15-я Российская конф. "Неразрушающий контроль и диагностика'УТез. докл. 28 июня- 2 июля 1999г.- М.: 1999.-Т. 1.-С.232

57. Петухин И.Е. Новые технологии механической чистки змеевиков печей от отложений кокса / Нефтегазовые технологии. №3.-2007.-С. 41-43.

58. Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки: Учебник для вузов.-СПб: ХИМИЗДАТ, 2005. 912 с.

59. Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов / Министерство нефтяной промышленности СССР.-М.: Недра, 1989.-91с.

60. Проскуряков В.А., Смирнов О.В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. СПб: Химия, 1992. - 112 с.

61. Рябцев Н.И. Природные и искусственные газы.-М.: Стройиздат, 1978.-264 с.

62. Саакиян JT.C., Ефремов А.П., Соболева И.А. Повышение коррозионной стойкости нефтегазопрмыслового оборудования. -М.: Недра, 1988.-211 с.

63. Сквирская H.H., Ушаков В.Я., Яриков И.Ф. Программа "Очистки воды и стоков" (Состояние, перспективы)/Очистка воды и стоков: Межвузовский сборник научных трудов. Томск: НИИ высоких напряжений, 1994.-С. 5-9.

64. Смит Д., Вуд П. Важность опыта работы при использовании системы изучения электромагнитных излучений / Нефтегазовые технологии. -№1.-2007-С. 20-24.

65. Смирнов О.В. Формирование железосодержащих питьевых подземных вод Тюменской области и проблема их обезжелезивания //

66. Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007.-№1.-С. 101-107.

67. Смирнов О. В., Воробьева C.B. Обработка водных систем электрическим разрядом малой мощности // Известия вузов. Нефть и Газ.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2005.'- № 5.- С. 115-121.

68. Смирнов О.В., Воробьева C.B. О разделении гидродисперсий и очистке питьевых вод при электрообработке//Известия вузов. Нефть и газ.-2003.-№4.-С. 103-107.

69. Смирнов О.В., Воробьева C.B. Электричество и проблемы безопасности / ВЕСТНИК МАНЭБ. Проблемы безопасности Тюменского региона.- Тюмень, № 11 (23), 1999. -С. 78-81

70. Смирнов О.В., Воробьева C.B., Лютиков В.А. Новые процессы и аппараты электродоочистки питьевых вод//Тр. межд. научн.-техн. конф. "Техника и технология очистки и контроля качества воды". Томск: Изд-во ТПУ, 1999.-С. 165-167.

71. Смирнов О.В., Воробьева C.B., Смирнова В.О. Электроочистка газов и жидкостей / Под ред. докт. техн. наук Смирнова О.В.- Тюмень: ТюмГНГУ, 2004.-241 с.

72. Смирнов О.В., Кривоносов В.Ф. Поведение газовой фазы в системах с жидкой дисперсионной средой//ЖПХ. 1988, т. LXI, № 5. - С. 1159-1160.

73. Смирнов О.В., Смирнова Л.Ф. Об обезвреживании водных растворов фосфорорганических ядохимикатов//ЖПХ. 1997, т. LXX, № 2. -С. 1928-1930.

74. Смирнов О.В., Смирнова Л.Ф., Лютиков В.А. Интенсификация очистки природных вод электрохимически полученными реагентами // ЖПХ. 1998, т. LXXI, № 9. - С. 1486-1492

75. Смирнов О.В., Титов Л.М. О путях интенсификации процесса электрообезвоживания и обессоливания нефти / Оздоровление сред электрическими методами. Межвуз. темат сб. тр. № 2.-1975.-Л.: ЛИСИ.- С.135.140.

76. Теплинский Ю.А., Берилло И.Н., Воронин В.Н. и др. Расследование причин снижения эксплуатационной надежности трубопроводов. //Безопасность труда в промышленности №2, 2007.-С. 22-24.

77. Трубопроводный транспорт нефти / Г.Г. Васильев, Г.Е. Коротксв, А.А. Коршак и др.; Под редакцией С.М. Вайнштока.-М.: ООО " Недра-Бизнесцентр", 2002. Т 1.-407 с.

78. Трубопроводный транспорт нефти и газа / В.Д. Белоусов, Э.М. Блейхер, В.А. Юфинн, Е.И. Яковлев.-М.: Недра, 1978. -407 с.

79. Фаттахов Р.Б., Арсеньев А.А., Закиров А.Ф. и др. Применение методов излива для очистки призабойной зоны пласта нагнетательных скважин / Техника и технология добычи нефти.-№ 3.-2007. -С. 72-74.

80. Фатыхов М.А. Экспериментальное исследование фильтрации высоковязкой нефти в электромагнитном поле// Известия вузов. Нефть и газ.-Тюмень: ТюмГНГУ, 2006.-№ 6—С. 53-56.

81. Федоров В.А. Сжигание осадков и сточных вод в печах с кипящим слоем// Автореф. дис. канд. техн. наук.- Л., 1993,- 17 с.

82. Фрог Б.Н. Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов.- М. Изд-во МГУ, 1996.-680 с.

83. Фукс Г.И. О силах контактных взаимодействий твердых частиц в жидкой среде. Успехи химии. М.: - Наука, 1973. - С. 117-129.

84. Чепурский В.Н. Исследование гидратообразований в продуктопроводах и разработка методов борьбы с ними/ Автореф. дисс. канд. техн. наук.-Тюмень, 1994.- 17 с.

85. Черняев К.В. Научно-технические проблемы обеспечения высокой надежности трубопроводного транспорта нефти на современном этапе // Трубопроводный транспорт нефти. 1997. - № 9. - С. 23-26.

86. Черняев К.В., Васин Е.С. Система безопасной эксплуатации и продления срока службы магистральных нефтепроводов: исходныепредпосылки и перспективы создания// Трубопроводный транспорт нефти. -М.:1998. №11.- С.16-21.

87. Шарипов А.Х., Нугаев Р.Я. Безопасная эксплуатация нефтепромысловых объектов. М.: Недра, 1990. - 208 с.

88. Шумайлов A.C., Гумеров А.Г., Молдаванов А.И. Диагностика магистральных трубопроводов.-М.: Недра,1992. -291с.

89. Щукин Е.Д., Перцов A.B., Амелина Е.А. Коллоидная химия: Учеб. Для университетов и химико-технолог. вузов.-3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 2004,- 445 с.

90. Эксплуатационнику магистральных трубопроводов: Справочное пособие/ A.B. Громов, Н.Е. Гузанов, JI.A. Хачикян и др.-М.: Недра, 1987.176 с.

91. Эксплуатация газопровода в Западной Сибири / Г.В. Крылов, А.В.Матвеев, О.А.Степанов, Е.И. Яковлев.-Л., Недра, 1985.

92. Электроосмос / Тихомолова К.П. Л.: Химия, 1989.-248 с.

93. Эстрела-Льопис В.Р., Духин С.С., Смирнов О.В. Критерий необратимой коагуляции в электрическом поле//Коллоидный журнал. 1972, т. XXXIV, №2.-С. 306-307.

94. Юдина А.А, Меркушев О.М., Смирнов О.В. Влияние электрообработки воды затворения на свойства цементного камня// ЖПХ. -1986, т. LVIII, № 2. С. 2730-2732.

95. Якименко Л.М. Электродные материалы п прикладной электрохимии. М.:- "Химия", 1977.-264 с. 100,

96. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды.-Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. 312с.

97. Яминский В.В., Пчелин В.А., Амелина Е.А. и др. Коагуляционные контакты в дисперсных системах,- М.: Химия, 1982.

98. Ярославский З.Я., Кутузов B.C.,- Лавров И.С. и др. Электрокинетические явления при фильтрации воды, содержащей водоросли//ЖПХ. 1980, т. LIII, № 2. - С. 319-324.

99. Arp P.A., Foister R.T., Mason S.G. Some electrohydrodynamic effects in fluid dispersions/Advances in Colloid and Interface Science, 12 (1980).-P. 295356.

100. Gemant F.//Phys. Rev. 1940.V. 5.- P. 904.

101. Orowan E/ Classification and nomenclature of Internal stresses // Symp о Interal Stress in Metals and Alloys/ The Institut of Metals/ 1948/ - P/47

102. Pohl H.A. Dielectrophoresis. The Behavior of Matter in Nonuniform Electric Fields. Gambridge University. Press Gambridge. England, 1978. 550 p.

103. Smirnov O.V., Yudina A.F. The protection and improvement of concrete /Protection of Concrete. Proceedings of the International Conference, held at the University of Dundee, Scotland, UK, on 11-13 September 1990.- P. 347• 354.,

104. Stuetzer O.M.//The rev. of sci. instrum. 1962. V. 33, № 11.- P. 1171.