Устройство для недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения

Полезная модель относится к измерительной и регулирующей технике и может быть использована для измерения и регулирования уровня жидкости в замкнутых объемах.
Известно устройство для удаления подтоварной воды из резервуара (патент RU № 172606, МПК В65D 88/12, опубл. 14.07.2017 г.), который содержит  цилиндрический металлический корпус, днище, являющееся зоной скопления «подтоварной воды» Н1 и выполненное в виде конуса с вершиной конуса О, а боковые поверхности направлены с уклоном от периферии границы основания конуса к вершине конуса О под углом α, вершина конуса О является центром днища резервуара, трубопровод «отвода» «подтоварной воды», диаметром d2 с датчиком положения межфазного уровня «Нефть-вода» для определения степени отбора и качества очистки «подтоварной воды», регулятор расхода «подтоварной воды», анализатор и датчик положения межфазного уровня «Нефть-вода» связаны между собой электрической связью с блоком автоматического управления БУ, причем дополнительно содержит вертикальную трубу высотой, равной высоте резервуара, причем нижняя образующая вертикальной трубы повторяет форму днища резервуара и жестко крепится к нему, а по периметру вертикальной трубы в ее нижней и верхней частях выполнено не менее одной сквозной вырезки, предназначенной для циркуляции внутри трубы нефти и нефтепродуктов, содержащих «подтоварную воду», кроме того, в нижней части трубопровода «отвода» «подтоварной воды» в резервуаре предусмотрена автоматическая заслонка, расположенная и соединенная автоматической связью с датчиком положения межфазного уровня «нефть-вода» анализатором А, регулятором расхода и блоком управления БУ, предназначенная для автоматического перекрытия трубопровода отвода «подтоварной воды», трубопровод отвода «подтоварной воды» расположен в корпусе разделительной трубы, один конец которого расположен на расстоянии h от центра О днища, а другой закреплен в боковой стенке резервуара и через анализатор А соединен с регулятором расхода «подтоварной воды».
Недостатком данного устройства является то, что для его работы необходимо использование большого числа приборов (датчик межфазового уровня, анализатор, регулятор расхода, автоматическая заслонка, блок управления). Выход из строя хотя бы одного прибора нарушает работу всего устройства. Все приборы требуют расходов на техническое обслуживание и периодический ремонт, также они все работают от электричества, все это значительно повышает эксплуатационные затраты.
Также известно устройство, выполненное в соответствии с рекомендуемыми стандартами (Berto F.J. Review of tank measurement errors reveals techniques for greater accuracy. Pt.Oil and Gas J. -1997. -vol.95, -P.68-70, 72, 73) Американского института нефти и включающее измерительный колодец, представляющий вертикально установленную стальную трубу, находящуюся в резервуаре, нижним концом опирающуюся в дно резервуара, на верхнем - через фланцевое соединение установлен прецизионный датчик уровня жидкости (например, радарный), многоточечный термометр, установленный вертикально в резервуаре, вычислительный блок. В измерительном колодце имеется ряд отверстий, благодаря которым устанавливается одинаковый уровень жидкости в резервуаре и в измерительном колодце, а также одинаковое давление в газовых пространствах.
Недостатком устройства является ограничение его применения, так как оно используется только для измерения уровня жидкости. При этом для его работы необходимо использование приборов КИПиА, которые требуют дополнительных затрат на обслуживание и ремонт.
Также известно устройство прецизионного измерения уровня жидкости в резервуарах (патент RU № 2179709, МПК G01F 23/00, опубл. 20.02.2002 г.), состоящее из измерительного колодца, установленного вертикально, вычислительного блока, прецизионного датчика уровня жидкости, установленного посредством фланцевого соединения к верхней торцевой части измерительного колодца, многоточечного датчика температуры, установленного вертикально внутри резервуара, при этом измерительный колодец с прецизионным датчиком уровня жидкости вынесен из резервуара и установлен на собственном фундаменте в теплоизоляционную оболочку, причем измерительный колодец сообщен с резервуаром путем присоединения его вверху к газовой части резервуара посредством верхней трубы, а нижняя часть соединена с буферной емкостью через насос при помощи соединительных патрубков, кроме того, нижняя часть измерительного колодца сообщается с нижней частью резервуара посредством нижнего и заборного патрубков, управляемой задвижки, а внутри измерительного колодца вертикально установлен многоточечный датчик температуры, причем прецизионный датчик уровня жидкости, оба многоточечных датчика температуры, насос, управляемая задвижка соединены с вычислительным блоком.
Недостатком устройства также является ограничение его применения, так как оно используется только для измерения уровня жидкости. Для осуществления измерения уровня с помощью данного устройства необходимы дополнительные затраты, связанные со строительством колодца и  обслуживанием насоса, приборов автоматизации.
Также известно устройство для измерения уровня жидкости (Авторское свид-во № 158201, МПК G 01 F 23/00, опубл. 30.07.1990 г.), содержащее поплавок, подвешенный на гибком тросе, барабан, моментный привод барабана, датчик угла поворота, датчик направления движения поплавка, индикатор, элемент задержки, триггер, элемент ИЛИ, интегратор-сумматор, масштабирующий усилитель, сумматор, контрольный элемент задержки, второй элемент или индикатор, выполненный в виде вольтметра с внешним запуском.
Недостатком этого уровнемера является низкая точность, сложность конструкции и непригодность для измерения уровня взрывоопасных жидкостей. Это объясняется тем, что уровнемер имеет сложную кинематическую схему. Кроме этого, при наливе и сливе жидкости поплавок будет отклоняться от вертикального положения, что приведет к недостоверной информации. Электрические контакты привода и датчиков не обеспечивают применения уровнемера для измерения уровня взрывоопасных жидкостей.
Наиболее близким является устройство для измерения уровня жидкости резервуара (патент RU № 2229691, МПК G01F 23/30, опубл. 27.05.2004 г.), содержащее поплавок на гибкой трубке, индикатор, при этом оно снабжено защитной трубой с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах, гидрозатвором в виде сосуда с горловиной и стакана, заполненных незамерзающим негорючим жидким диэлектриком, тензопреобразователем, закрепленным в сосуде гидрозатвора, стержнем, один конец которого соединен с тензопреобразователем, а другой со стаканом гидрозатвора. Гидрозатвор установлен на верхнем конце защитной трубы и выполнен в виде сосуда с горловиной и стакана, заполненных незамерзающим негорючим жидким диэлектриком.
Недостатком устройства является ограничение его применения, так как оно используется только для измерения уровня жидкости и не обеспечивает недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения. Также устройство имеет недостаточную точность и надежность. При этом устройство имеет очень сложную конструкцию, что усложняет его эксплуатацию и обслуживание.
Техническими задачами являются создание устройства, позволяющего исключать попадание нефти из технологического резервуара на очистные сооружения, повышение точности и надежности измерения плотности жидкости, расширение функциональных возможностей устройства.
Технические задачи решаются устройством для недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения, содержащим поплавок на гибкой трубке, закрепленной в верхней части технологического резервуара и снабженной трубой с наружной стороны.
Новым является то, что труба выполнена перфорированной по всему периметру и снабжена ограничителем в нижней части, предотвращающим движение поплавка, при этом снизу перфорированная труба оснащена тройником с заглушенным нижним фланцем и с возможностью сообщения с трубопроводом отвода пластовой воды.
Удаление пластовой воды из технологического или буферно-технологического  резервуара  осуществляется по выкидному  трубопроводу с помощью запорной арматуры (в основном задвижками). Электрические клапана обычно не используют, так как это требует больших материальных затрат (строительство кабельных эстакад, высокая стоимость клапанов). Поэтому операторы должны вручную регулировать степень открытия задвижки, чтобы не допустить попадания нефти в трубопровод сброса пластовой воды и далее на очистные сооружения. Учитывая, что поступление в технологический резервуар непостоянное (например, запуск или остановка скважин в рамках ограничения добычи нефти), многое зависит от скорости реагирования оператора на изменение показаний уровнемера, установленного на технологический резервуар.
На фигуре изображено предлагаемое устройство для недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения.
Устройство содержит поплавок 1 на гибкой трубке 2 с чувствительным элементом (на фиг. не показано), закрепленной в верхней части через штуцер (на фиг. не показано) к кровле технологического резервуара 3. С наружной стороны гибкая трубка 2 с поплавком 1 снабжена трубой 4, которая выполнена перфорированной (равномерно) по всему периметру. Размер перфорации (диаметр и количество отверстий) может быть различным, его выбирают с учетом свободного прохождения через перфорацию (отверстия) частиц среды, поступающей в технологический резервуар 3. Перфорация на трубе 4 обеспечивает установление одинакового уровня жидкости в технологическом резервуаре 3 и в перфорированной трубе 4.
Гибкая трубка 2 внутри перфорированной трубы 4 выступает в роли направляющей для поплавка 1. По гибкой трубке 2 ходит поплавок 1, настроенный на плотность жидкости, соответствующей границе эмульсия-пластовая вода. Перфорированная труба 4 в нижней части снабжена ограничителем (стопором) 5 - выступом по всему внутреннему диаметру перфорированной трубы 4 с несением на поверхность ограничителя 5 неметаллического материала (например, полимерного материала типа поранит или резина) и тем самым перекрывает сечение перфорированной трубы 4. На ограничитель 5 наносят неметаллический материал для исключения контакта металл-металл. При этом снизу перфорированная труба 4 оснащена тройником 6 (например, соединена сваркой) с заглушенным нижним фланцем (на фиг. показано условно) и с возможностью сообщения с трубопроводом 7 отвода пластовой воды. В качестве тройника 6 применяют тройники равнопроходные по ГОСТ 17376-2001, производства ООО «АКВААРМАТУРА». Таким образом, повышается надежность и точность измерения плотности жидкости, исключается попадание нефти на очистные сооружения.
Устройство для недопущения попадания нефти из технологического резервуара на очистные сооружения работает следующим образом.
При снижении уровня эмульсии в технологическом резервуаре 3, поплавок 1, настроенный на плотность жидкости, соответствующей границе эмульсия-пластовая вода, движется по гибкой трубке 2 вниз и, пройдя перфорированный участок трубы 4, достигает ограничителя 5. Тем самым перекрывается сечение перфорированной трубы 4, по которой отводится пластовая вода, не допуская попадания туда эмульсии. Расширяются функциональные возможности устройства. После того, как технологический процесс нормализуется, произойдёт разделение эмульсии на воду и нефть, начнётся рост слоя воды, что приведёт к подъёму поплавка 1 и началу отвода пластовой воды из технологического резервуара 3. Если нужно перенастроить поплавок 1, его можно поднять через верхний штуцер по аналогу с уровнемером.
Внутри технологического резервуара 3 трубопровод 7 отвода пластовой воды завершается тройником 6, нижний фланец которого заглушен. От верхней части тройника 6 вверх уходит перфорированная труба 4, внутри которой проходит гибкая направляющая трубка 2, закреплённая в верхней части технологического резервуара 3 через штуцер на кровле.
Поплавок 1 свободно ходит вверх-вниз по гибкой трубке 2. При необходимости видеть местоположение поплавка 1, используют поплавок с постоянным магнитом внутри, который перемещается вдоль направляющей трубки, в котором натянута проволока из магнитострикционного материала (волновод). В волновод подаются токовые импульсы. В месте расположения магнита (поплавка) при взаимодействии магнитного поля с током, возникают импульсы продольной деформации, которые регистрируются пьезоэлементом вверху стержня. В данном случае регистрируется время прохождения импульса - оно прямо пропорционально расстоянию до поверхности.
Предлагаемое устройство повышает точность и надежность измерения плотности жидкости, расширяет функциональные возможности, позволяя исключать попадание нефти из технологического резервуара на очистные сооружения.