АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДОЗИРОВАНИЯ ДЕЭМУЛЬГАТОРА
AUTOMATIC DEEMULSIFIER FEEDER

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при подготовке нефти, а именно для ввода деэмульгатора в трубопровод для разрушения нефтяных эмульсий.
Известно автоматическое устройство дозирования деэмульгатора или иного реагента в трубопровод, содержащее встроенное в трубопровод суживающее устройство, резервуар для реагента, соединительные трубки, при этом дозатор снабжен линейным гидромотором, выполненным в виде гидроцилиндра двойного действия с золотниковым распределителем, и дозирующим гидроцилиндром двойного действия, шток гидромотора соединен с плунжером дозирующего гидроцилиндра, причем рабочие полости дозирующего гидроцилиндра соединены через клапаны с резервуаром для реагента и трубопроводом, а золотниковый распределитель снабжен регулятором производительности дозатора, выполненным в виде регулируемого дросселя (См. патент РФ на изобретение №24422020, МПК: F04B 13/00 F17D 3/12, приоритет от 30.11.2010).
Однако известное устройство решает только задачу автоматической регулировки удельного количества реагента, подаваемого в трубопровод в зависимости от скорости потока.
Также известно автоматическое устройство дозирования реагента, содержащее расходомер и датчик давления, установленные на трубопроводе, насос-дозатор, каждый из которых электрически связан с контроллером, при этом на трубопровод дополнительно установлен электрохимический датчик, электрически связанный с контроллером (См. патент РФ на полезную модель №93495, МПК: F17D 3/12, приоритет от 18.01.2010).
Однако известное устройство решает только задачу автоматического дозирования реагентов для обработки воды для устранения возможности возникновения режимов недостаточного и избыточного дозирования при изменении свойств перекачиваемой воды.
Также известно устройство для дозирования деэмульгатора, содержащее емкость с деэмульгатором, насос, подающий деэмульгатор, реагентопровод и блок автоматики. Сверху емкости предусмотрен смотровой люк. Насос непрерывно подает деэмульгатор по реагентопроводу в нефтепровод. Объем подачи деэмульгатора устанавливается оператором вручную с помощью регулирующего механизма, смонтированного на редукторе насоса-дозатора. С помощью блока автоматики осуществляется отключение насоса при достижении минимального предельного уровня деэмульгатора в емкости и при превышении давления нагнетания насоса (См. книгу «Сбор, транспорт и подготовка нефти», авторы: Байков Н.М. и др., М.: «Недра», 1975, стр.171-172).
Однако известное устройство обеспечивает постоянное дозирование деэмульгатора в количестве, соответствующем норме удельного расхода, определенной по результатам опытно-промышленных работ для условий конкретного месторождения. При этом, учитывая нестабильный характер движения эмульсии как по объему, так и по составу компонентов, и невозможность получения информации о мгновенном объеме нефти в многофазном потоке, деэмульгатор подают, как правило, в завышенном количестве для предотвращения ухудшения качества подготовки нефти с целью компенсации в моменты обработки максимальных объемов. Таким образом, за счет повышения расходов на дорогостоящий деэмульгатор возрастают затраты на подготовку товарной нефти.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является сокращение затрат на дорогостоящий деэмульгатор за счет оптимизации дозирования деэмульгатора, а именно автоматической корректировки количества подаваемого деэмульгатора в зависимости от мгновенного изменения объема нефти в перекачиваемой жидкости.
Указанный технический результат достигается предлагаемым автоматическим устройством дозирования деэмульгатора, содержащим емкость с деэмульгатором, связанную через реагентопровод с насосом, и блок автоматики.
Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:
- устройство дополнительно снабжено гидропневмоаккумулятором, датчиками давления и расхода, регулирующим и обратными клапанами;
- устройство сообщено с узлом учета нефти, установленным на нефтепроводе;
- узел учета нефти электрически связан через блок автоматики с регулирующим клапаном, установленном на реагентопроводе;
- гидропневмоаккумулятор реагентопроводом связан с насосом и установлен перед регулирующим клапаном;
- датчик давления установлен перед гидропневмоаккумулятором и электрически связан с блоком автоматики;
- обратные клапаны установлены соответственно перед датчиком давления и после датчика расхода.
Предложенная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно оптимизация процесса дозирования деэмульгатора в соответствии с предлагаемым устройством за счет синхронизации расхода деэмульгатора в соответствии с изменением объема нефтяной фазы в жидкости, поступающей на подготовку, позволит устранить необоснованный расход деэмульгатора при поступлении минимальных объемов нефти и провести сокращение расхода деэмульгатора, которое будет зависеть от характера нестабильности поступления нефти на подготовку.
Заявленная совокупность существенных признаков не известна нам из уровня техники, поэтому предлагаемое изобретение является новым. Заявленные отличительные признаки изобретения являются неочевидными для среднего специалиста в данной области. В связи с этим мы считаем, что заявленное изобретение имеет изобретательный уровень. Изобретение промышленно применимо, так как выпускаемое промышленностью оборудование, используемое в заявляемом изобретении, позволяет реализовать устройство в полном объеме.
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующими графическими изображениями: на фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого автоматического устройства дозирования деэмульгатора; на фиг.2 приведено графическое изображение кривых изменения параметров дозирования деэмульгатора по прототипу; на фиг.3приведено графическое изображение кривых изменения параметров дозирования деэмульгатора по предлагаемому устройству.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
Деэмульгатор из расходной емкости 1 (см. фиг.1) подают по реагентопроводу 2 с помощью насоса 3 в гидропневмоаккумулятор 4, который является накопителем деэмульгатора, подаваемого за счет накопленной энергии сжатого газа. Расход подаваемого в нефтепровод 5 деэмульгатора автоматически регулируется изменением проходного сечения регулирующего клапана 6. Сигнал о количестве нефтяной фазы поступает от узла учета нефти (УУН) 7, установленного на нефтепроводе 5, в блок автоматики 8, который преобразует его в управляющий сигнал на регулирующий клапан 6, при этом в зависимости от конкретного объема нефтяной фазы в перекачиваемой жидкости в конкретный период измерения по заданной программе происходит закрытие или открытие регулирующего клапана 6 на соответствующую величину проходного сечения и необходимое количество деэмульгатора поступает в нефтепровод 5. Накопление деэмульгатора в гидропневмоаккумуляторе также происходит автоматически за счет изменения в нем давления, которое фиксируется датчиком давления 9. При понижении давления в гидропневмоаккумуляторе 4 сигнал от датчика давления 9 поступает в блок автоматики 8, который преобразуется в управляющий сигнал, поступающий на насос 3. Насос 3 включается, обеспечивая необходимую подачу деэмульгатора в гидропневмоаккумулятор. При повышении давления в гидропневмоаккумуляторе и достижении его максимального значения сигнал от датчика давления 9 также поступает в блок автоматики 8, который преобразуется в управляющий сигнал, поступающий на насос 3, отключая его, при этом обратный клапан 10 предотвращает обратный ток деэмульгатора из гидропневмоаккумулятора. Расход деэмульгатора регистрируется датчиком расхода 11. Обратный клапан 12, установленный на реагентопроводе 2 после датчика расхода 11, предотвращает поступление жидкости из нефтепровода 15 в реагентопровод 2. Задвижка 13 позволяет, при необходимости, отключить реагентную установку от нефтепровода 5. Узел учета нефти (УУН) 7 устанавливают на нефтепроводе 5 после первой ступени сепарации. Возможен вариант размещения УУН после установки сброса свободной воды. Предварительная подготовка нефти, из которой отделены свободные газ и вода, позволяет исключить их негативное влияние на корректность работы УУН.
Были проведены опытно-промысловые испытания режимов дозирования деэмульгатора - Интекс-720С для условий УПСВ Пашнинского нефтяного месторождения по прототипу и в соответствии с предлагаемым устройством в течение суток. Результаты исследований приведены в таблице.
Таблица
Времен -ной интервал
Объем поступления нефти, т/ч
По прототипу
В соответствии с предлагаемым устройством
Экономия деэмульгатора, кг
Расход деэмульгатора, кг/ч
Удельный расход деэмульгатора, г/т
Расход деэмульгатора, кг/ч
Удельный расход деэмульгатора, г/т
0:00
50
2,5
50,0
1,667
33,3
0,833
1:00
41
2,5
61,0
1,367
33,3
1,133
2:00
35
2,5
71,4
1,167
33,3
1,333
3:00
31
2,5
80,6
1,033
33,3
1,467
4:00
28
2,5
89,3
0,933
33,3
1,567
5:00
26
2,5
96,2
0,867
33,3
1,633
6:00
25
2,5
100,0
0,833
33,3
1,667
7:00
26
2,5
96,2
0,867
33,3
1,633
8:00
28
2,5
89,3
0,933
33,3
1,567
9:00
31
2,5
80,6
1,033
33,3
1,467
10:00
35
2,5
71,4
1,167
33,3
1,333
11:00
41
2,5
61,0
1,367
33,3
1,133
12:00
50
2,5
50,0
1,667
33,3
0,833
13:00
59
2,5
42,4
1,967
33,3
0,533
14:00
65
2,5
38,5
2,167
33,3
0,333
15:00
69
2,5
36,2
2,300
33,3
0,200
16:00
72
2,5
34,7
2,400
33,3
0,100
17:00
74
2,5
33,8
2,467
33,3
0,033
18:00
75
2,5
33,3
2,500
33,3
0,000
19:00
74
2,5
33,8
2,467
33,3
0,033
20:00
72
2,5
34,7
2,400
33,3
0,100
21:00
69
2,5
36,2
2,300
33,3
0,200
22:00
65
2,5
38,5
2,167
33,3
0,333
23:00
59
2,5
42,4
1,967
33,3
0,533
24:00
50
2,5
50,0
1,667
33,3
0,833
Сутки
1200
60
50,0
40
33,3
20
По результатам лабораторных испытаний для среднего объема поступления нефти 50 т/ч был установлен постоянный оптимальный расход деэмульгатора 2,5 кг/ч, при этом расход деэмульгатора завышен для предотвращения ухудшения качества подготовки нефти из-за нестабильного характера движения жидкости как по объему, так и по составу компонентов.
Как видно из таблицы, при мгновенном уменьшении объема нефти в перекачиваемой жидкости возрастает удельный расход деэмульгатора. А при увеличении объема нефти в перекачиваемой жидкости уменьшается удельный расход деэмульгатора. В результате исследований установлено, что минимальный удельный расход деэмульгатора для обработки перекачиваемой жидкости без ухудшения качества подготовки составляет 33,3 г/т. Исходя из этого условия, при испытании предлагаемого устройства был принят постоянным удельный расход деэмульгатора 33,3 г/т.В соответствии с предлагаемым устройством сигнал о количестве нефтяной фазы поступает от узла учета нефти 7, установленного на нефтепроводе 5, в блок автоматики 8, который преобразует его в управляющий сигнал на регулирующий клапан 6, при этом в зависимости от конкретного объема нефтяной фазы в конкретный период измерения по заданной программе происходит закрытие или открытие регулирующего клапана 6 на соответствующую величину проходного сечения. Учитывая автоматическое постоянное изменение расхода деэмульгатора при изменении объема нефти в перекачиваемой жидкости в течение суток, экономия деэмульгатора только за сутки составила 20 кг.
Графическое изображение кривых изменения параметров дозирования деэмульгатора по прототипу и предлагаемому устройству, приведенное на фиг.2 и 3, наглядно демонстрирует изменение расхода деэмульгатора в зависимости от мгновенного изменения объема нефти в перекачиваемой жидкости. Как видно на фиг.2, кривая линия расхода деэмульгатора практически повторяет траекторию кривой линии объема нефти в перекачиваемой жидкости.
Таким образом, оптимизация процесса дозирования деэмульгатора в соответствии с предлагаемым устройством за счет синхронизации расхода деэмульгатора в соответствии с изменением объема нефтяной фазы в жидкости, поступающей на подготовку, позволит устранить необоснованный расход деэмульгатора при поступлении минимальных объемов нефти и провести сокращение расхода деэмульгатора, которое будет зависеть от характера нестабильности поступления нефти на подготовку.