Increasing the efficiency of the bactericide use at PS-4 of "Ozenmunaigas" JSC

Full Text

Введение

В данном исследовании рассматривается вопрос повышения эффективности бактерицидной обработки отложений на месторождениях АО «Озенмунайгаз» (далее – ОМГ), с фокусом на технической инспекции объекта НСМ-4 и узла закачки реагента, проведенной в ноябре – декабре 2020 г. Эти мероприятия были выполнены при участии Филиала ТОО «КМГ Инжиниринг» (далее – КМГИ) «КазНИПИмунайгаз» (далее – КазНИПИ), а также специалистов Управления подготовки нефти и производственного обслуживания (далее – УПНиПО) и Управления химизации и экологии ОМГ. В ходе исследования проведены расчеты теплопотерь, анализ смешивания бактерицида с водой и выявлены проблемы, связанные с температурой и скоростью введения ингибитора [1].

По результатам выполненных исследований определено следующее:

- при температуре бактерицида -15°С и морской воды +4°С – плохая смешиваемость;

- при температуре бактерицида +4°С и морской воды +4°С – хорошая смешиваемость;

- при температуре бактерицида +20°С и морской воды +4°С – хорошая смешиваемость.

Таким образом, можно говорить о нижней допустимой границе температуры +4°С, после достижения которой будет обеспечиваться эффективное смешивание бактерицида с морской водой.

Несколько исследований дают ценную информацию при решении проблем микробной коррозии в нефтегазовой промышленности. Чжан и др. исследуют потенциал экстрактов шелухи хурмы в качестве экологически чистых ингибиторов коррозии и бактерицидов, показывая их эффективность в подавлении бактериальной активности микроорганизмов нефтяных месторождений [2]. Конг и др. уделяют особое внимание применимости бактерицидов, подчеркивая важность выбора подходящих соединений, таких как фталоцианин меди, для предотвращения микробной коррозии в бетонных конструкциях [3]. Эльгинди и др. изучили динамику бактерий, устойчивых к ионам меди, подчеркнув значение содержания влаги, состава медного сплава и питательной среды для влияния на выживаемость бактерий на медных поверхностях [4]. Кроме того, Самедов и др. исследовали ингибирующее и бактерицидное действие природных нафтенатов на коррозию стали в морской воде, подчеркивая потенциал этих соединений в защите как от электрохимической, так и от микробной коррозии [5].

Рисунок 1. Схема системы обогрева резервуара в НСМ-4

Figure 1. Diagram of the tank heating system in PS-4

1 – нагревательные секции / heating sections, 2 – шкаф управления системой обогрева / heating system control cabinet

Эти исследования в совокупности способствуют пониманию различных стратегий и материалов для повышения эффективности бактерицидов.

Результаты лабораторных исследований были применены в исследовательской работе КМГИ для анализа различных вариантов обогрева системы закачки бактерицида, моделирования потока бактерицида и смешиваемости реагента с морской водой.

Методология

Система закачки бактерицида состоит из резервуара для хранения бактерицида (без обогрева, но с теплоизоляцией), трубопровода размером Ду = 25 мм (без теплоизоляции) длиной около 5 м от резервуара до насоса, электронасоса 630/40 (подача 630 л/ч и давление 40 кгс/ см²), трубопровода размером Ду = 25 мм (без теплоизоляции) длиной около 5 м от насоса до клапана Ду = 150 мм и от клапана до точки врезки.

В рамках исследования были проведены были проведены следующие работы:

- расчет тепловых потерь потока бактерицида в случае обогрева резервуара по программе UniSim;

- расчет тепловых потерь потока бактерицида в случае обогрева линий закачки с помощью программы UniSim;

- анализ смешивания бактерицида внутри водовода с помощью программы ANSYS.

Расчет тепловых потерь потока бактерицида в случае обогрева резервуара

В данном варианте рассматривается возможность установки и монтажа обогревающего оборудования внешней стенки резервуара с помощью греющих кабелей.

Особенности тепловой системы включают в себя определение общего количества нагревательных секций, длины каждой секции, шага укладки и высоты установки нагревательного кабеля в сотрудничестве с потенциальным поставщиком. Рекомендуется установка нагревательных секций только в нижней части резервуара, обеспечивая тем самым обогрев только половины резервуара и значительно сокращая время монтажа и технического обслуживания.

Шкаф управления тепловой системой гарантирует автоматическое поддержание заданной температуры +5°С, обеспечивая дополнительную экономию электроэнергии. В нем предусмотрены автоматический и ручной режимы работы тепловой системы.

Нагревательный кабель, шкаф управления и система заземления разрабатываются и поставляются поставщиком. Система включает в себя следующие элементы:

- саморегулирующийся нагревательный кабель RGS30-2CR (30 Вт/м), Samreg 40-2CR (40 Вт/м) или их аналоги;

- коробка силовая (используется для подключения секций нагревательного кабеля);

- коробка контрольная (для подключения датчика температуры);

- система крепления нагревательного кабеля на внешней стенке резервуара (обеспечивает надежную фиксацию);

- шкаф управления системой электрообогрева (играет ключевую роль в обеспечении автоматического контроля и управления температурой, обеспечивая эффективную работу системы).

В данном анализе рассмотрена возможность увеличения температуры бактерицида для повышения эффективности его смешивания с морской водой в водоводе. Моделирование проведено с помощью программы UniSim, позволяющей производить подбор нефтегазового оборудования и симулирования.

В расчёте было рассмотрено консервативное допущение, когда в практически пустой резервуар заливают реагент, который хранился на открытом воздухе, т.е. температура реагента равна температуре окружающей среды.

Ниже рассмотрены несколько вариантов температур бактерицида в резервуаре (0°С, -5°С, -10°С, -15°С, -20°С).

В расчёте было принято условие, что вся линия закачки бактерицида от резервуара до точки врезки в морской водовод покрыты теплоизоляцией.

В результате расчёта при пополнении резервуара бактерицидом с температурой 0°С необходимо прогреть резервуар до температуры +5°С, что позволяет в дальнейшем достичь водовода с температурой свыше +4°С и эффективно смешивать бактерицид с морской водой согласно исследованиям КазНИПИ.

Мощность для обогрева резервуара напрямую зависит от температуры окружающей среды. Например, для достижения температуры +5°С требуется 3,752 кВт. Эффективность обогрева изменяется в зависимости от температурных условий, как указано ниже:

- при температуре окружающей среды -5°С – 7,481 кВт (рис. 2);

- при температуре окружающей среды -10°С – 11,18 кВт (рис. 2).

- при температуре окружающей среды -15°С – 14,85 кВт (рис. 3);

- при температуре окружающей среды -20°С – 18,49 кВт (рис. 3).

Рисунок 2. Расчет обогрева резервуара и тепловых потерь при температурах окружающей среды 0°С, -5°С, -10°С

Figure 2. Calculation of tank heating and heat losses at ambient temperatures of 0°C, -5°C, -10°C

Рисунок 3. Расчет обогрева резервуара и тепловых потерь при температурах окружающей среды -15°С и -20°С

Figure 3. Calculation of tank heating and heat losses at ambient temperatures of -15°С и -20°С

Таким образом, изменение внешних температурных условий непосредственно влияет на требуемую мощность для обогрева резервуара.

Расчет тепловых потерь потока бактерицида в случае обогрева линий закачки

В данном варианте предлагается разработать и установить нагревательный модуль (тэн), выполненный в виде змеевика, по которому проходит бактерицид. Внешние стенки змеевика оборудованы саморегулирующим нагревательным кабелем для резкого нагрева проточного бактерицида.

Нагревательный блок предлагается установить после насоса для обеспечения циркуляции через змеевик до точки врезки в морской водовод (рис. 4).

Рисунок 4. Нагревательный блок размером 2 х 2 м

Figure 4. Heating block with a size of 2 x 2 m

Для подачи реагента достаточными условиями являются давление 6 кгс/см² дозировочного насоса марки 630/40-К13В и номинальная мощность греющего кабеля 65 Вт/м. Потеря давления в нагревательном блоке для консервативного расчета принята как 0,5 бар.

Нагревательный блок выполнен из змеевика, греющего кабеля, которые размещены внутри контейнера, утепленного теплоизоляцией. Контейнер установлен на бетонный фундамент, как это показано на рис. 5.

Рисунок 5. Схема системы обогрева резервуара в НСМ-4

Figure 5. Diagram of the tank heating system in PS-4

1 – водовод / water conduit; 2 – нагревательный блок / heating block; 3 – шкаф управления системой обогрева / heating system control cabinet; 4 – насосная станция / pumping station; 5 – резервуар с бактерицидом / tank with bactericide;  6 – патрубок Ду = 10 мм / pipe DN = 10 mm; 7 – па-
трубок Ду = 25 мм / pipe DN = 25 mm; 8 – патрубок Ду = 25 мм / pipe DN = 25 mm

Змеевик, или трубный пучок, – это труба, которая может иметь различный диаметр, где внутри циркулирует теплоноситель – бактерицид. Змеевик должен быть из коррозионностойкого материального исполнения, например, из аустенитной нержавеющей стали ASTM 304 или 316. Внешние стенки труб обмотаны по окружности нагревательным кабелем. Для исключения электрохимической и гальванической коррозии контакты между нержавеющей и углеродистыми сталями должны быть исключены. Для этого следует использовать хомуты, изготовленные из нержавеющей стали.

Греющие кабели в основном используются для поддержания температуры в трубопроводах, а также для нагрева.

Данные кабели обеспечивают поддержание температуры до 65°C. Кабели имеют внешнюю оболочку из фторполимера, обеспечивающего высокую стойкость к агрессивным органическим химическим веществам и коррозии.

В зависимости от мощности потребляемой электроэнергии (рис. 2 и 3) и номинальной мощности кабеля можно рассчитать длину кабеля.

В табл. 1 показан расчёт максимальной необходимой длины кабеля, который нужен для обогрева линий закачки бактерицида.

Таблица 1. Требуемая расчетная длина кабеля для разных условий

Table 1. Required estimated cable length for different conditions

Рисунок 6. Расчет обогрева линий закачки бактерицида и тепловых потерь при температурах окружающей среды 0°С, -5°С, -10°С

Figure 6. Calculation of heating of bactericide injection lines and heat losses at ambient temperatures of 0°C, -5°C, -10°C

Рисунок 7. Расчет обогрева линий закачки бактерицида и тепловых потерь при температурах окружающей среды -15°С и -20°С

Figure 7. Calculation of heating of bactericide injection lines and heat losses at ambient temperatures of -15°C and -20°C

Оператор добычи принимает решение о применении системы подогрева, функционирующей при окружающей температуре 0°C. Для обеспечения такой работы необходим блок мощностью 3,695 кВт и кабель с номинальной мощностью 65 Вт/м. Необходимо определить длину кабеля, рассчитав отношение 3,695 кВт к 65 Вт/м, что составляет 57 м. Таким образом, требуется установить длину кабеля не менее 57 м. Возникает вопрос о возможности достижения протекающим охлажденным бактерицидом температуры +4°C и выше на выходе из системы подогрева.

Ниже рассмотрены несколько вариантов температур бактерицида в резервуаре (0°С, -5°С, -10°С, -15°С, -20°С).

В анализе используется электрообогрев линий подачи реагента нагревательным блоком.

В расчете было принято условие, что вся линия закачки бактерицида от резервуара до точки врезки в морской водовод покрыты теплоизоляцией, кроме змеевика.

В результате расчёта при пополнении резервуара бактерицидом с температурой 0°С необходимо прогреть линию закачки до температуры +5°С, чтобы в дальнейшем достичь водовода с температурой свыше +4°С и эффективно смешивать бактерицид с морской водой, согласно исследованиям КазНИПИ.

Необходимая мощность для обогрева линий закачки зависит от температуры окружающей среды, причем чем ниже температура, тем выше требуемая мощность.

Список компонентов:

- при температуре окружающей среды (бактерицида) -5°С: 7,423 кВт (рис. 6);

- при температуре окружающей среды (бактерицида) -10°С: 11,13 кВт (рис. 6);

- при температуре окружающей среды (бактерицида) -15°С: 14,8 кВт (рис. 7);

- при температуре окружающей среды (бактерицида) -20°С: 18,44 кВт (рис. 7);

- при увеличении температуры обогрева резервуара до +5°С: 3,695 кВт (рис. 6).

Анализ нагревательного блока

Для проведения анализа необходимо знать скорость потока и температуру на входе в нагревательный блок. Согласно гидравлическому расчету (рис. 6 и 7), скорость потока до входа в нагреватель составляет 0,35 м/с. Температура потока может варьироваться от 0°С до -20°С. С использованием программы ANSYS был проведен тепловой анализ, где на змеевик подаётся температура +50°С (максимальная +65°С). Необходимо рассчитать температуру потока на выходе из змеевика при заданной скорости потока и температуре.

В результате анализа получаем на выходе температуру нагретого бактерицида до +50°С (выделено красным) при условии, что температура бактерицида на входе составляет 0°С, а скорость потока – 0,35 м/с. Как видно из рис. 8, уже на первом витке температура поднимается до +10°С (выделено светло-синим цветом).

Рисунок 8. Расчет обогрева линий закачки бактерицида при температуре на входе 0°С

Figure 8. Calculation of heating of bactericide injection lines at an inlet temperature of 0°C

Также с помощью программы ANSYS был сделан расчет потери скорости потока жидкости в змеевике при заданных температурах (0°С – бактерицид, +50°С – змеевик). Результаты показали, что скорость потока на выходе из змеевика составила 0,33 м/с, (потеря 0,02 м/с), увеличение скорости потока – 0,5 м/с в местах соединения труб, после поток замедляется до 0,33 м/с.

С использованием программы ANSYS был проведен анализ на прочность опорной колонны, учитывая полное заполнение змеевика жидкостью. Расчет, выполненный по критерию напряжения фон Мизеса, показал, что максимальная нагрузка не превышает 7 МПа. Напряжение фон Мизеса как индикатор текучести или разрушения материала особенно ценно для пластичных материалов, таких как металлы. Согласно этому критерию, материал считается текучим, если напряжение фон Мизеса при нагрузке равно или превышает предел текучести при простом растяжении.

Используемый материал для опорной стойки – сталь с пределом прочности 235 и 295 МПа соответственно. Таким образом, коэффициенты запаса прочности составили 34 (235 / 7) и 42 (295 / 7). Эти значения свидетельствуют о высоком запасе прочности материала, делая его пригодным для использования в нагревательном блоке.

Также проведен анализ деформации опорной стойки, который показал минимальные изменения, настолько малые, что их можно исключить из расчетов. В итоге опорная колонна и уголки продемонстрировали высокий уровень безопасности и подтвердили свою пригодность для применения в нагревательном блоке.

Анализ смешивания бактерицида внутри водовода

Для моделирования физического процесса смешивания бактерицида и морской воды использовалась программа ANSYS Fluent. Эта программа способна проводить моделирование смешивания и передачи химических веществ, решая уравнения сохранения, которые описывают конвекцию, диффузию и источники реакций для каждого компонента.

Для расчёта были приняты консервативные результаты, когда температура в резервуаре была не менее +4°С.

Граница жидкости делится на следующие области для задания граничных условий: вход морской воды (А1), вход бактерицида (А2), выход (Б), как показано на рис. 9.

Рисунок 9. 3D модель НСМ-4

Figure 9. PS-4 3D model

По данным участка УПНиПО, диаметр морского трубопровода составляет 720 мм (Ду = 700 мм). Согласно расчету с помощью программы PipeSim, скорость морской воды при данном Ду составляет 1,4 м/с. Также в симуляции принят во внимание диаметр врезки Ду = 150 мм, который значительно сокращает скорость потока из-за от перехода между трубами разного диаметра (с 25 на 150 мм).

В качестве входных данных для симуляции потока бактерицида были приняты значения, указанные в табл. 2.

Таблица 2. Входные данные ANSYS Fluent

Table 2. ANSYS Fluent Input Data

*см. табл. 1 / See table1

В контексте гидродинамики термин «условия прилипания» означает предположение, что жидкость, непосредственно контактирующая с твердой границей, имеет одинаковую скорость с границей. Это означает, что жидкость не испытывает проскальзывания по твердой поверхности, имеет прилипание к поверхности и отражает её скорость.

Очень важно подчеркнуть основные предположения, которые учитывались в ходе моделирования. В 3D анализе были учтены гравитационные силы -9,87 м/с² по оси Y, влияющие на динамику изменяющегося потока. Однако в 2D анализе гравитационные силы не учитывались из-за специфической конфигурации вставки труб. Чтобы упростить задачу, было проведено моделирование на основе скорости потока. Исследование потока воды в трубе проводилось как в 2D, так и в 3D, что привело к исключению анализа потока под давлением. Анализ включал воспроизведение характеристик жидкостей, в частности, морской воды с бактерицидом путём определения их вязкости и плотности при заданной температуре (табл. 2).

Данная работа заключается в смешивании и растворении бактерицида в морской воде, где коэффициент диффузии был принят 1,5*10^-9 м²/с. Физически коэффициент диффузии означает, что масса вещества диффундирует через единицу поверхности за единицу времени при градиенте концентрации, равном единице.

Анализ был проведен на основании скорости потоков (transient velocity based). Согласно результатам, в трубе наблюдается растворение бактерицида при различной скорости потока. Для понимания данных на рис. 10 указана разноцветная шкала массовой доли бактерицида в морской воде, выраженная в концентрации.

Рисунок 10. 3D модель НСМ-4

Figure 10. PS-4 3D model

а) изометрический вид / isometric view; б) вид сверху / view from above

На рис. 10 данные проведенной симуляции показывают, что с учетом значительной разницы в скоростях потока между бактерицидом и потоком в основной трубе с морской водой, поток бактерицида будет остановлен при его входе в основную трубу.

По шкале массовой доли бактерицида в морской воде можно увидеть, что концентрация бактерицида будет составлять 0%.

Поскольку на практике цистерна с раствором бактерицида опустошается, соответственно, бактерицид попадает в трубу, но не смешивается. Чтобы это доказать, была проведена 2D симуляция на основании давлений в каждой трубе (рис. 11.)

Рисунок 11. Данные по НСМ-4

Figure 11. Data for PS-4

На рис. 12 наблюдается поток бактерицида (обозначен красным цветом), который не проходит через основной поток, а лишь течёт по краю, соприкасаясь с трубой.

Рисунок 12. Вид сверху. Результаты гидродинамического анализа объемной доли бактерицида (красный) на основании давления

Figure 12. View from above. Results of hydrodynamic analysis of bactericide volume fraction (red) based on pressure

Был проведён параметрический анализ подбора размеров патрубка с разными диаметрами отверстий по течению морской воды и против течения. В итоге получены следующие результаты:

1. Смешиваемость бактерицида зависит от скорости струй, закачиваемых в водовод. При низких значениях скорости потока бактерицида происходит смачивание внутренних стенок трубы водовода, как показано на рис. 12. Если применять удлиненный патрубок внутри водовода, то струя бактерицида уносится потоком без какого-либо смешивания с морской водой. При установке отверстий напротив течения потока морской воды происходит повышение давления около форсунок, таким образом, снижается скорость струй бактерицида. Эффективность смешивания значительно падает.
2. Смешиваемость бактерицида зависит от диаметра отверстия форсунок внутри водовода: чем больше диаметр, тем лучше происходит смешивание бактерицида с морской водой.
3. Вихревой поток тоже влияет на смешиваемость: всё зависит от расположения патрубка в пространстве трубы водовода, геометрической формы форсунки или патрубка, который обтекает морская вода, создавая вихревые потоки.

Таким образом, уменьшили диаметр трубы врезки со 150 мм на 10 мм для увеличения скорости потока с 0,009 на 2,2 м/с (рис. 6 и 7).

Предложили использовать только одно отверстие, чтобы сохранить скорость потока. Форсунку выполнили в виде короткого патрубка с изгибом 90°, которое переходит на патрубок размером 10 мм и на конусное сечение размером 30 мм в самом конце.

На рис. 12 показан отдельный анализ изменения скорости потока внутри патрубка. Как видно, вначале скорость потока равна 2,2 м/с, которая увеличивается до 2,65 м/с на участке изгиба, и далее поток течёт со скоростью 2,4 м/с. На выходе из конусной части скорость потока снизилась до 1,86 м/с при диаметре отверстия Ду = 30 мм. Этой скорости будет достаточно, чтобы обеспечить смешиваемость.

Диаметр отверстия форсунки (конуса) был специально увеличен, т.к. позволяет усилить эффективность смешивания, при этом потери скорости потока будут незначительными.

Внешне патрубок расположен в пространстве так, чтобы инжектируемый реагент вначале поступал в нижнюю часть трубы, далее постепенно уносился потоком и поднимался наверх из-за плотности реагента меньшей, чем у морской воды. Конусный наконечник патрубка установлен поперечно потоку морской воды. Форма конусного наконечника патрубка позволяет создавать некоторую микротурбулентность, или завихрение, потока, позволяющее увеличить процент смешивания (рис. 15).

Также предлагается использовать защитный кожух в виде трубы размером 150 мм, выполненной из углеродистой стали. Применение стального кожуха позволит минимизировать риски обрушения патрубка, т.к. все нагрузки от проточной воды будут приниматься кожухом. Это позволит использовать одно и тоже отверстие, сделанное ранее. Размер кожуха позволяет увеличить завихрение и смешиваемость потока.

Нижняя часть кожуха герметично закрыта и приварена к конусу патрубка, как показано на рис. 13. Следует учитывать, что патрубок выполнен из нержавеющей стали марки 316L, а кожух из углеродистой. Это может привести к гальванической коррозии и осложнениям при сварке. Для того, чтобы сварить заготовки из нержавеющей стали и чёрных стальных сплавов, получив при этом качественные и надежные соединения, применяют сварку следующих типов:

- покрытыми штучными электродами в режиме ручной электродуговой сварки;

- электродами, изготовленными из вольфрама, не способными к расплавлению;

- в среде защитного газа, в качестве которого преимущественно используется аргон.

Рисунок 13. Вид сбоку. Скорость потока в патрубке

Figure 13. Side view. Flow rate in the pup-joint

Рисунок 14. 3D расположение патрубка в водоводе

Figure 14. Location of the pup-joint in the water conduit 3D model

Если сварка изделий из чёрного металла и нержавеющей стали проводится ручной электродуговой сваркой, то рекомендуется использовать электроды, специально предназначенные для выполнения соединений цветных металлов и сплавов, как показано в табл. 3.

Таблица 3. Выбор электрода

Table 3. Electrode selection

В анализе смешивания бактерицида с морской водой учитывалось одно допущение, необходимое для того, чтобы сократить время расчета на компьютере (в силу ограниченности возможности компьютера):

1. Вначале был произведён расчет скорости закачки патрубка.
2. В пространстве водовода, на том месте, где находится конусный наконечник патрубка, был приложен поток со скоростью струй, рассчитанной ранее.

Результаты расчета смешивания показаны на рис. 15 и 16.

Рисунок 15. Вид сбоку. Массовая доля смешивания бактерицида с морской водой на уровне 60% и длина смешивания 12 м

Figure 15. Side view. The mass fraction of mixing the bactericide with sea water is 60% and the mixing length is 12 m

Рисунок 16. Вид сбоку. Массовая доля смешивания бактерицида с морской водой

Figure 16. Side view. Mass fraction of mixing bactericide with sea water

Результаты анализа зависят от правильно подобранного коэффициента диффузии бактерицида в морской воде.

Заключение

Анализ существующей системы показал неэффективность смешивания бактерицида с водой при низкой температуре среды и скорости ввода ингибитора. Согласно рекомендациям по улучшению эффективности бактерицидной обработки месторождений ОМГ проведена работа по расчету возможности обогрева резервуара и трубопровода, гидравлического расчёта теплопотерь при закачке бактерицида, а также эффективности смешивания реагента с водой.

1. Обогрев Резервуара.

Преимущества:

- поддержание и равномерное распределение заданной температуры по всему резервуару;

- подогрев только нижней части резервуара для экономии энергии и снижения монтажных работ;

- возможность увеличения температуры жидкости на 5°С;

- равномерная и относительно низкая энергетическая нагрузка на сеть;

- экономия энергии за счет эффекта саморегулирования;

- легкость монтажа;

- возможность монтажа во внешней стенке резервуара без слива реагента;

- существующая теплоизоляция резервуара.

Недостатки:

- долгое время нагрева при пополнении резервуара;

- необходимость полной и качественной теплоизоляции резервуара и трубопровода.

Рекомендуется:

- мониторинг температуры внутри резервуара для регулирования мощности обогрева;

- регулярная инспекция теплоизоляции резервуара и трубопровода;

- подбор нового реагента с возможностью смешивания при более низких температурах.

2. Обогрев линий закачки реагента.

Преимущества:

- подогрев только перед входом в водовод, обеспечивая быстрый и простой монтаж;

- возможность подогрева жидкости до необходимой температуры;

- не требует полной замены теплоизоляции резервуара;

- стандартное изготовление для разных диапазонов температур.

Недостатки:

- высокая моментальная нагрузка на источник энергии;

- необходимость регулярного контроля расхода потока и температуры.

Рекомендуется отработать:

- изготовление прототипа для опытно-промышленных испытаний;

- регулярный контроль расхода потока и температуры;

- подготовка места для установки нагревательного блока.

3. Смешивание бактерицида и морской воды.

Выводы:

- для эффективного смешивания бактерицида при температуре выше +4°С рекомендуется увеличить скорость потока и диаметр входной трубы;

- заменить патрубок и клапан размером 150 мм на меньший диаметр не более 10 мм на врезке подачи ингибитора в водовод для обеспечения высокой скорости ввода ингибитора;

- использование стального кожуха для защиты закачивающего патрубка.

Рекомендуется:

- мониторинг температуры и регулирование мощности обогрева;

- в точке ввода реагента следует использовать патрубок со стальным кожухом. Особое внимание следует обратить на сварочные работы и проконтролировать их выполнение на соответствие стандартам качества;

- регулярный контроль теплоизоляции резервуара и трубопровода;

- подбор нового реагента для смешивания при более низких температурах.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующий образом: Альжанов Н.К. – сбор, анализ, проведение исследования, написание рукописи, интерпретация данных исследования, проверка результатов, Беркуталиева С.К. – анализ, проведение исследования, написание рукописи, Тлешев М.Т. – концепция исследования, интерпретация данных исследования, редактирование рукописи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work: Nursultan K. Alzhanov – collection, analysis, conduct of the research, writing the manuscript, interpretation of research data, verification of results; Sandugash K. Berkutaliyeva – analysis, conduct of the research, writing the manuscript; Maxat T. Tleshev – concept of the research, interpretation of research data, editing of the manuscript.

About the authors

Nursultan K. Alzhanov

Author for correspondence.
Email: n.alzhanov@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

Sandugash K. Berkutaliyeva

Email: s.berkutaliyeva@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

Maksat T. Tleshev

Email: m.tleshev@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Figure 1. Diagram of the tank heating system in PS-4

Download (36KB)

Indexing metadata

3. Figure 2. Calculation of tank heating and heat losses at ambient temperatures of 0°C, -5°C, -10°C

Download (257KB)

Indexing metadata

4. Figure 3. Calculation of tank heating and heat losses at ambient temperatures of -15°С и -20°С

Download (180KB)

Indexing metadata

5. Figure 4. Heating block with a size of 2 x 2 m

Download (65KB)

Indexing metadata

6. Figure 5. Diagram of the tank heating system in PS-4

Download (41KB)

Indexing metadata

7. Figure 6. Calculation of heating of bactericide injection lines and heat losses at ambient temperatures of 0°C, -5°C, -10°C

Download (222KB)

Indexing metadata

8. Figure 7. Calculation of heating of bactericide injection lines and heat losses at ambient temperatures of -15°C and -20°C

Download (143KB)

Indexing metadata

9. Figure 8. Calculation of heating of bactericide injection lines at an inlet temperature of 0°C

Download (102KB)

Indexing metadata

10. Figure 9. PS-4 3D model

Download (31KB)

Indexing metadata

11. Figure 10. PS-4 3D model

Download (60KB)

Indexing metadata

12. Figure 11. Data for PS-4

Download (74KB)

Indexing metadata

13. Figure 12. View from above. Results of hydrodynamic analysis of bactericide volume fraction (red) based on pressure

Download (46KB)

Indexing metadata

14. Figure 13. Side view. Flow rate in the pup-joint

Download (48KB)

Indexing metadata

15. Figure 14. Location of the pup-joint in the water conduit 3D model

Download (71KB)

Indexing metadata

16. Figure 15. Side view. The mass fraction of mixing the bactericide with sea water is 60% and the mixing length is 12 m

Download (59KB)

Indexing metadata

17. Figure 16. Side view. Mass fraction of mixing bactericide with sea water

Download (73KB)

Indexing metadata