Технологии ремонта и эксплуатации нефтепромыслового оборудования


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


А. А. Ладенко






ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА И ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ



Учебное пособие









Инфра-Инженерия Москва - Вологда 2019

УДК 620.193.8:622.24.05
ББК 33.36
   Л 15

ФЗ № 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке в соответствии сп. 1ч.4ст. 11


Рецензенты:
Д. Г. Антониади — д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой нефтегазового дела им. проф. Г. Т. Вартумяна ФГБОУ ВО «КубГТУ»;
Е. П. Запорожец — д-р техн. наук, проф. кафедры оборудования нефтяных и газовых промыслов ФГБОУ ВО «КубГТУ»



    Ладенко А. А.
Л 15 Технологии ремонта и эксплуатации нефтепромыслового оборудования: учебное пособие / А. А. Ладенко. — М.: Инфра-Инженерия, 2019. — 180с.



    ISBN 978-5-9729-0282-8


     Рассмотрены классификация емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов, методы очистки резервуаров от остатков нефти, нефтепродуктов и отложений на основе существующих методик; освещены вопросы ремонта емкостей.
     Пособие поможет студенту приобрести навыки инженерных расчетов, необходимых при работе с технологическим оборудованием как на промыслах, так и на предприятиях нефтегазовой отрасли, а также научиться самостоятельно ставить задачи и разрабатывать методику их решения, пользуясь представленными материалами и схемами в соответствии с технологией эксплуатации и конструкцией емкостей.
     Соответствует программам дисциплин «Эксплуатация и ремонт нефтепромыслового оборудования», «Расчеты эксплуатационного оборудования».



© Ладенко А. А., автор, 2019
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019


    ISBN 978-5-9729-0282-8



2

            ОГЛАВЛЕНИЕ



ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ....................................5
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ...............................10
ВВЕДЕНИЕ............................................12
1. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ .....................14
2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ...........................................26
   2.1. Классификация трубопроводов .....................26
   2.2. Техническая характеристика продуктов перекачки.....29
   2.3. Анализ существующих конструкции резервуаров........37
       2.3.1. Конструкции резервуаров....................38
       2.3.2. Стальные резервуары........................40
       2.3.3. Вертикальные и горизонтальные резервуары...41
       2.3.4. Оборудование резервуаров...................45
       2.3.5. Сфероидальные резервуары...................65
       2.3.6. Резервуары специальных конструкции.........67
       2.3.7. Резервуары разных назначений и конструкции.70
3. ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЙ РЕМОНТ
   РЕЗЕ РВУАРОВ..........................................75
   3.1. Планово-предупредительный ремонт ................75
   3.2. Планово-предупредительный ремонт трубопроводов . ..82
4. ОТЛОЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ
   ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ НИХ ......................87
   4.1. Отложения на внутренней повехности нефтепромыслового оборудования..................87
   4.2. Методы очистки емкостей от отложений.............91
   4.3. Особенности проведения работ при зачистке.......104
       4.3.1. Дегазация резервуаров.....................104
       4.3.2. Дегазация резервуаров с понтонами ........105
       4.3.3. Дегазация горизонтальных резервуаров......106
       4.3.4. Особенности зачистки резервуаров с понтоном .108
       4.3.5. Особенности зачистки резервуаров
            с плавающей крышей..........................109
       4.3.6. Особенности зачистки резервуаров, содержащих пирофорные отложения.........................110
       4.3.7. Зачистка резервуаров от остаткой высоковязких нефтепродуктов..................110
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ОСТАТКОВ
   УГЛЕВОДОРОДОВ .......................................112

3

   5.1. Зачистка внутренней поверхности резервуаров от останков нефти ...............................112
        5.1.1. Подготовительные операции.............112
       5.1.2. Технология работ по очистке резервуара от отложений нефти ..........................114
        5.1.3. Пропарка резервуара .................116
        5.1.4. Мойка резервуара водой...............117
5.2. Определение глубины погружения насоса под динамический уровень ........................119
        5.2.1. Общие положения .....................119
        5.2.2. Технологический процесс очистки .....119
             5.2.2.1. Предварительная дегазация газовоздушной среды резервуара до взрывобезопасного состояния .... 123
            5.2.2.2. Естественная вентиляция........125
            5.2.2.3. Принудительная вентиляция......125
        5.2.3. Пропарка резервуаров.................135
       5.2.4. Дегазация резервуаров из-под этилированного бензина......................................131
   5.3. Мойка внутренних поверхностей резервуара ...133
   5.4. Дегазация газового пространства резервуара .143
   5.5. Удаление и обработка отложений .............144
   5.6. Контроль газовоздушной среды в резервуаре...146
   5.7. Контроль качества очистки...................147
   5.8. Требования к оборудованию и материалам......150
   5.9. Охрана труда и промышленная безопасность при проведении зачистных работ в резервуарах ...151
5.10. Пожарная безопасность при проведении зачистных работ .................................158
6.  ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ И СООРУЖЕНИЙ
   МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА......................163
   6.1. Насосные станции ...........................163
   6.2. Резервуарный парк ..........................164
   6.3. Линейная часть магистрального нефтепровода..166
7.  ВОПРОСЫ ПРАВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ .......................................170
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ...........................175
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .........................................176
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................177

4

            ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ


     В настоящем учебном пособии применяют следующие термины и определения.
     Объекты. Объектами могут быть изделия, системы и их элементы, в частности установки, их отдельные устройства, приборы и их части, агрегаты, сборочные единицы и отдельные детали.
     Изделия — могут быть неремонтируемыми и ремонтируемыми.
     Перемонтируемые изделия — изделия одноразового использования. При выходе из строя не подлежат или не поддаются ремонту, полностью заменяются однотипными изделиями (долота, подшипники, манжеты, прокладки).
     Ремонтируемые изделия — изделия многократного использования. Предназначены для длительной работы. Для них предусмотрена возможность ремонтов в процессе эксплуатации.
     Объект может находиться в исправном или неисправном, в работоспособном или неработоспособном состоянии.
     Исправное состояние — это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
     Неисправное состояние — это состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
     Работоспособное состояние — это состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
     Неработоспособное состояние — это состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
     Понятие «исправное состояние» шире, чем понятие «работоспособное состояние». Если объект исправен, то он обязательно работоспособен, но работоспособный объект может быть неисправным. Например, выход из строя

5

компенсатора бурового насоса приводит к пульсации давления на выходе. Но насос при этом продолжает перекачивать раствор, основные параметры (производительность, средняя величина давления) не изменяются. В этом случае насос считается работоспособным, но неисправным.
     Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния вследствие влияния внешних воздействий.
     Повреждение может быть значительным и незначительным. Первое означает отказ объекта, второе нарушение исправности при сохранении работоспособности.
     Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
     Технический ресурс— это наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Наработка может измеряться в единицах времени, длины, площади, объема, массы и других единицах.
     Математическое ожидание ресурса называется средним ресурсом.
     Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью, выраженной в процентах. Данный показатель применяется для выбора срока гарантии изделий, определения потребности в запасных частях.
     Срок службы— календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.
     Математическое ожидание срока службы называется средним сроком службы. Различают срок службы до первого капитального ремонта, срок службы между капитальными ремонтами, срок службы до списания, средний срок службы, гамма-процентный срок службы и назначенный средний срок службы.
     Гамма-процентный срок службы — это календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью, выраженной в процентах.
     Назначенный срок службы — это календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

6

     Гарантийный срок службы — отрезок календарного времени, в течение которого изготовитель обязуется безвозмездно исправлять все выявляющиеся в процессе эксплуатации изделий недостатки при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации.
     Гарантийный срок службы исчисляется с момента приобретения или получения изделий потребителем. Он не является показателем надежности изделий и не может служить основой для нормирования и регулирования надежности, а лишь устанавливает взаимоотношения между потребителем и изготовителем.
     Вероятность восстановления работоспособного состояния — вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданного.
     Среднее время восстановления работоспособного состояния — математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния.
     Средний срок сохраняемости — математическое ожидание срока сохраняемости.
     Коэффициент готовности — вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.
     Коэффициент технического использования — отношение математического ожидания интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации.
     Коэффициент оперативной готовности — вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.
     Коэффициент планируемого применения — это доля периода эксплуатации, в течение которой объект не должен находиться на плановом техническом обслуживании и ремонте, т.е. это отношение разности заданной

7

продолжительности эксплуатации и математического ожидания суммарной продолжительности плановых технических обслуживании и ремонтов за этот же период эксплуатации к значению этого периода.
     Техническое обслуживание (ТО) — комплекс технических мероприятий, направленных на поддержание заданного уровня технической готовности.
     Резервуар — инженерная конструкция, предназначенная для приема, хранения, отпуска и учета углеводородного сырья.
     Зачистка— комплекс технологических операций по удалению с внутренних поверхностей резервуара остатков нефтепродукта и отложений.
     Периодическая зачистка резервуара— зачистка резервуара по полному или сокращенному объему работ в зависимости от дальнейших предполагаемых работ после завершения процесса зачистки резервуара.
     Полный объем зачистки резервуара— зачистка резервуара для последующего выполнения в резервуаре работ с применением открытого огня и/или длительного пребывания работников внутри резервуара при его градуировке, дефектоскопии, а также перед сменой вида нефтепродукта.
     Сокращенный объем зачистки резервуара — зачистка резервуара в случаях, когда не требуется пребывание работников в резервуаре или требуется их кратковременное пребывание в случае удаления остатка нефтепродукта водой и просушки днища или, в отдельных случаях, в неполном удалении остатка (количество остатка не более 0,25 % вместимости резервуара).
     Минимально-допустимый технологический остаток нефтепродукта — часть нефтепродукта, оставшаяся в резервуаре после ее откачки основным насосом.
     Донный осадок — густой неподвижный осадок осевших на дно резервуара механических примесей (ржавчина), выделившихся из нефтепродукта.
     Дегазация — снижение концентрации паров нефтепродукта или вредных примесей до безопасных значений.
     Флегматизация — насыщение атмосферы резервуара инертными газами, аэрозолями, подавляющими процесс горения.
     Газоопасная зона— территория, на которой размещены группа (группы) резервуаров, ограниченная по периметру обвалованием или ограждающей стенкой при наземных резервуарах, противопожарными проездами— при подземных резервуарах и резервуарах, установленных в котлованах и выемках,

8

в которых возможно содержание вредных веществ выше предельно-допустимых концентраций или могут образовываться взрывоопасные смеси.
     Нижний предел воспламенения — наименьшая концентрация паров нефтепродуктов в воздухе при атмосферном давлении, при которой смесь способна воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением пламени по смеси.
     Взрывобезопасная концентрация— концентрации паров нефтепродуктов в воздухе внутри резервуара не превышающая 50 % величины нижнего предела воспламенения.
     Предельно допустимая взрывобезопасная концентрация — концентрации паров нефтепродуктов в воздухе при работе с применением открытого огня и искрящегося материала, не превышающая 5 % от величины нижнего предела воспламенения, при отсутствии в резервуаре конденсированной фазы (жидкого нефтепродукта).
     Моющее вещество — пожаробезопасное техническое моющее средство (ТМС) на основе поверхностно-активных веществ.
     Пароэжектор — переносной пароструйный насос, работающий на энергии потока пара.
     Гидроэжектор — струйный насос, работающий на энергии потока жидкости.

9

            НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ


      В настоящем учебном пособии использованы ссылки на следующие стандарты:
      • ГОСТР 1.5-92 ГСС «Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов».
      • ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ «Организация обучения безопасности труда. Общие требования».
      • ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования».
      • ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
      • ГОСТ 12.1.007-88 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
      • ГОСТ 12.1.018-2001 ССБТ «Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования».
      • ГОСТ ССБТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования».
      • ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление».
      • ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности».
      • ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ «Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание».
      • ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ «Средства защиты работающих. Общие требования и классификация».
      • ГОСТ 12.4.026-2001 ССБТ «Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические характеристики. Методы испытаний».
      • ГОСТ 12.4.059-89 ССБТ «Строительство. Ограждения предохранительные инвентарные. Общие технические условия».
      • ГОСТ 12.4.087-84 ССБТ. «Строительство. Каски строительные. Технические условия».

10

     •  ГОСТ 12.4.107-82 ССБТ «Строительство. Канаты страховочные. Общие технические требования».
     •  ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ «Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования».
     •  ГОСТ 1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение».
     •  ГОСТ 10585-99 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия».
     •  ГОСТ 17032-71 «Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Типы и основные размеры».
     •  ГОСТР 51330.9-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон».
     •  ГОСТР 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 14. Электроустановки во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок)».
     •  ГОСТ 26887-86 «Площадки и лестницы для строительно-монтажных работ. Общие технические условия».
     •  ГОСТ 27321-87 «Леса стоечные приставные для строительномонтажных работ. Технические условия».
     •  ГОСТ 27372-92 «Люльки для строительно-монтажных работ. Технические условия».
     •  ГОСТ Р 50849-2000 «Пояса предохранительные. Общие технические условия».
     •  ГОСТ 7502-98 «Рулетки измерительные металлические. Технические условия».

11

            ВВЕДЕНИЕ



     На разных стадиях разработки нефтяных месторождений углеводородный продукт проходит множество технологических операций с использованием соответствующего оборудования. Основными технологическими аппаратами для подготовки скважинного сырья и оборудованием установок обезвоживания и обессоливания являются теплообменники, подогреватели, отстойники, электродегидраторы, товарные резервуары, резервуары-отстойники, насосы, сепараторы-деэмульгаторы, соединенные между собой технологическим трубопроводом.
     С повышением объемов бурения скважин и добычи нефти и газа особо острой становится проблема обеспечения эффективности функционирования парка применяемого оборудования. Последнее в свою очередь требует изменения подхода к вопросам проектирования и эксплуатации оборудования, а главное, к обеспечению необходимого уровня эксплуатационной надежности.
     Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и обслуживания. Как видно, достижение высокой эксплуатационной надежности применяемого оборудования в немалой степени связано с организацией технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов.
     Для многих видов нефтепромыслового оборудования эффективность его функционирования наряду с техническим обслуживанием и ремонтом в условиях эксплуатации характеризуется также необходимостью устранения неисправностей при периодической переброске установок и агрегатов с одной точки эксплуатации на другую и повторном монтаже оборудования, что усложняет цикл его оборачиваемости и приводит к изменению принятой системы технического обслуживания и ремонта.
     Известно, что безотказность и ремонтопригодность в той или иной степени свойственны оборудованию в любом из возможных режимов его существования. В основном эти свойства изделия или объекта рассматриваются применительно к его использованию по назначению. Однако, в отмеченном случае необходима оценка безотказности и ремонтопригодности и с учетом периодически проводимых монтажных работ. Данной проблеме следует отвести должное место

12