УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ НЕФТИ И ВОДЫ В РЕЗЕРВУАРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЛИНЕЕК

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности к средствам определения уровня жидкости, и может быть применена в нефтяной промышленности для определения уровня и количества нефти и подтоварной воды в резервуарах, предназначенных для приема, хранения и выдачи сырой нефти и других высоковязких нефтепродуктов.
Сырая нефть содержит в своем составе воду и растворенный газ. Обводненность нефти на некоторых месторождениях составляет от 5 до 70 процентов.
Известен резервуар для хранения, выдачи и отделения сырой нефти от воды [Еланский И.А, Матвеев Ю.А. патент на полезную модель №62909 от 10.05.2007 года].
Техническое решение достигается тем, что на вертикальный стальной резервуар (РВС) для темных нефтепродуктов, оборудованный подогревателями дополнительно устанавливаются раздаточные патрубки, сифонные краны и дренажный патрубок. В частности, вместо одного раздаточного патрубка и одного сифонного крана устанавливается вертикально три раздаточных патрубка и три сифонных крана на расстояниях, соответствующих правилам устройства вертикальных, цилиндрических, стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Патрубки оборудуются задвижками соответствующего диаметра и трубопроводными коммуникациями.
Одновременно к нижней части стенки резервуара приваривается дренажный патрубок, который оборудуется задвижкой и трубопроводом. По трубопроводу вода с помощью насоса или самотеком поступает в отдельный резервуар.
Дополнительные сифонные краны предназначены для определения уровня воды в резервуаре. Установка дополнительных раздаточных и дренажных патрубков, а также сифонных кранов позволяет в постоянном режиме откачивать сырую нефть, находящуюся выше уровня воды.
При этом одновременно с откачкой будет происходить ускоренное отделение воды от сырой нефти за счет использования внутренних подогревателей, а также дренаж воды из резервуара с помощью дренажного патрубка, задвижки и трубопроводных коммуникаций.
Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный патрубок и соответствующую задвижку сырая нефть поступает в резервуар.
При помощи внутренних подогревателей в РВС подается горячий пар. После заполнения оператор с помощью сифонных кранов определяет ориентировочный уровень воды в резервуаре. После этого открывается дренажная задвижка для откачки воды по трубопроводу. Определив уровень воды в резервуаре, оператор открывает необходимую задвижку дополнительного раздаточного патрубка для откачки сырой нефти по трубопроводу.
В процессе выдачи нефти оператор периодически определяет уровень воды в резервуаре и регулирует процесс откачки нефти с помощью дополнительных и основного раздаточных патрубков, и соответствующих задвижек.
Недостатками резервуара для хранения выдачи и отделения сырой нефти от воды являются:
1. Отсутствие возможности визуального определения уровня нефти в резервуаре.
2. Большая погрешность измерения уровня воды с помощью сифонных кранов.
3. Большое количество времени, которое требуется оператору для определения количества воды.
Известно универсальное устройство для определения уровней различных жидкостей в резервуарах [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель №55971 от 27.08.2006 года]. Устройство включает гибкую металлическую рулетку с закрепленным в нижней части пустотелым цилиндром. Внутри цилиндра к основанию жестко прикреплен груз. Груз служит для поддержания цилиндра в вертикальном положении на границе фаз: нефть-вода. Массы цилиндра и груза подбираются с учетом плотностей нефти и воды. При этом необходимо учитывать, что плотности нефти и воды имеют различные значения.
1
0
1
2
Определение уровня воды происходит после достижения цилиндром границы фаз нефть-вода. Цилиндр за счет подобранной массы проникает через слой нефти и с помощью груза принимает вертикальное положение в верхнем слое подтоварной воды. При этом начало цифровых значений рулетки соответствует границе раздела фаз нефть-вода. Определение уровня воды (нефти) производится по показанию замерной рулетки. Данное значение рулетки будет показывать расстояние от верхнего края резервуара до уровня воды H. С целью определения количества воды, необходимо от значения базовой высоты резервуара Н отнять полученное ранее значение H. Уровень нефтяной жидкости рассчитывается по значению на замерной рулетке, оставленному верхним слоем нефти Н.
Недостатками указанного устройства являются:
1. Низкая эффективность устройства, связанная с большой потерей времени для определения.
2. Большая погрешность измерения.
3. Отсутствие возможности визуального определения уровней нефти и воды.
Также известно измерительное устройство для определения уровня воды в резервуарах, предназначенных для нефти и нефтепродуктов. [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель №66035 от 27.08.2007 года].
Внутри и снаружи вертикального цилиндрического резервуара для темных нефтепродуктов устанавливается следующее дополнительное оборудование: люк, роликовое устройство, шток, а также металлическая линейка, которая крепится к резервуару с помощью металлических уголков. На линейке закреплена пластина, которая с помощью тросика горизонтально перемещается в зависимости от положения цилиндра, имеющего в нижней части груз. Груз предназначен для принятия цилиндром вертикального положения. Верхняя часть цилиндра соединяется с тросиком при помощи кронштейна. Цилиндр имеет возможность горизонтального перемещения по штоку с помощью кольца.
Измерительное устройство работает следующим образом. Цилиндр с помощью металлического тросика и кольца опускается по штоку и устанавливается верхней частью на границе раздела фаз нефть-вода. При помощи роликового устройства тросик изменяет положение указательной пластины. По верхнему положению пластины на измерительной линейке определяется уровень воды в резервуаре.
При этом значительно сокращается время производства замеров и повышается точность определения. Сокращение времени происходит из-за того, что оператору нет необходимости подниматься и спускаться на резервуар для производства замеров воды. Уровень воды оператор может определить, пользуясь предлагаемым измерительным устройством, не поднимаясь на резервуар, что повышает эффективность его работы по производству замеров воды и нефти.
Недостатками измерительного устройства являются:
1. Отсуствие возможности определения уровня нефти без проведения замеров с помощью различных измерительных устройств, которые связаны с поднятием и опусканием оператора на резервуар.
2. Отсутствие возможности визуального определения уровней нефти и воды одновременно.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является устройство для визуального определения уровней нефти и воды в резервуарах [Матвеев Ю.А., Богданов А.Ю. Патент на полезную модель №74205 от 20.08.2008 года].
Внутри и снаружи вертикального цилиндрического резервуара для темных нефтепродуктов устанавливается следующее дополнительное оборудование: два люка, два роликовых устройства, два штока, а также две металлические линейки, которые крепятся к резервуару с помощью металлических уголков. На линейках закреплены две пластины, которые с помощью металлических тросиков горизонтально перемещаются в зависимости от положения цилиндров, имеющих в нижней части груз. Груз предназначен для принятия цилиндром вертикального положения. Верхняя часть цилиндров соединяется с тросиком при помощи кронштейнов. Цилиндры имеет возможность горизонтального перемещения по штоку с помощью колец.
Необходимо отметить, что один комплект дополнительного оборудования, включающий люк, роликовое устройство, шток, металлическую линейку с пластиной, которая соединена при помощи металлического тросика с цилиндром, предназначен для определения уровня воды, а второй аналогичный комплект дополнительного оборудования для уровня нефти.
Массы цилиндров подбираются с учетом плотностей нефти и воды.
Устройство работает следующим образом. Цилиндр, предназначенный для определения уровня воды, с помощью металлического тросика и кольца опускается по штоку и устанавливается верхней частью на границе раздела фаз нефть-вода. При помощи роликового устройства тросик изменяет положение указательной пластины. По верхнему положению пластины на измерительной линейке определяется уровень воды в резервуаре.
Аналогичным образом, цилиндр, предназначенный для определения уровня нефти, с помощью металлического тросика и кольца опускается по штоку и устанавливается на верхней границе уровня нефти. При помощи роликового устройства тросик изменяет положение указательной пластины. По верхнему положению пластины на измерительной линейке определяется уровень нефти в резервуаре.
Недостатками устройства для визуального определения уровней нефти и воды в резервуарах являются:
1. Расположение измерительных линеек с разных сторон резервуара.
2. Сложность конструкции, связанная с наличием двух штоков внутри резервуара.
3. Наличие большого количества дополнительного оборудования, в частности роликовых устройств и люков.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности визуального определения уровней воды и нефти в резервуаре.
Решение указанной задачи достигается тем, что цилиндры с кронштейнами и тросиками для определения нефти и воды устанавливаются в одном технологическом люке, при этом измерительные металлические линейки с пластинами оборудуются с одной стороны резервуара, а также тем, что роликовые устройства состоят из двух колес.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность работы оператора, сокращается время для определения уровней нефти и воды в резервуаре.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), на которых изображены: резервуар и устройство в разрезе, а также вид спереди металлических измерительных линеек и роликового устройства.
На предлагаемый резервуар 1, имеющий приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефтепродуктов 3, задвижки 4, световой и замерной люки 5, 6, вентиляционный патрубок 7, дыхательный клапан 8 размещается дополнительное оборудование.
Устанавливаются технический люк 9, два роликовых устройства 10, а также две металлические измерительные линейки 11, 12, которые крепятся к резервуару с помощью металлических уголков 13. На линейках закреплены две пластины 14, которые с помощью металлических тросиков 15 горизонтально перемещаются в зависимости от положения цилиндров 16, имеющих в нижней части груз. Груз предназначен для принятия цилиндром вертикального положения. Верхняя часть цилиндров соединяется с тросиком при помощи кронштейнов 17. Для определения уровней нефти и воды на линейках нанесена мерная шкала 18.
Металлическая линейка 11 с пластиной 14, которая соединена при помощи тросика 15 с соответствующим цилиндром 16, предназначена для определения уровня нефти. Металлическая линейка 12 с пластиной 14, которая соединена при помощи тросика 15 с соответствующим цилиндром 16, предназначена для определения уровня воды.
Массы цилиндров подбираются с учетом плотностей нефти и воды. При этом необходимо учитывать, что плотности нефти и воды имеют различные значения. Цилиндры 16 находятся на поверхностях нефти и воды соответственно.
Роликовое устройство состоит из корпуса 19, колес 20, вала 21 и держателей 22. С целью удобства работы и обслуживания колеса роликового устройства изготавливаются разных диаметров.
Устройство работает следующим образом. Сырая нефть 23 вместе с водой 24 из скважины поступают в резервуар 1. В резервуаре образуются слои нефти и воды. При этом вода будет находиться в нижней части резервуара, за счет большей плотности.
Цилиндр 16, предназначенный для определения уровня воды, с помощью металлического тросика опускается в резервуар и устанавливается на границе раздела жидкостей нефть-вода. При помощи роликовых устройств 10 тросик изменяет положение соответствующей пластины. По верхнему положению пластины на измерительной линейке определяется уровень воды в резервуаре.
Аналогичным образом, цилиндр 16, предназначенный для определения уровня нефти, с помощью металлического тросика опускается в резервуар и устанавливается на верхней границе уровня нефти 23. При помощи роликовых устройств тросик изменяет положение соответствующей пластины. По верхнему положению пластины на измерительной линейке определяется уровень нефти в резервуаре.
Для облегчения работы оператора на измерительную линейку для определения уровня нефти наносится красная полоса, которая обозначает максимальный уровень нефти в резервуаре.
Пластины устанавливаются на металлических измерительных линейках по принципу соединения шип-паз.
Применение предлагаемого устройства позволяет оператору одновременно визуально определить уровни нефти и воды в резервуаре, так как измерительные линейки находятся с одной стороны РВС. Также упрощается ремонт и обслуживание роликовых устройств и уменьшается количество люков на резервуаре.
При этом значительно сокращается время производства замеров и повышается точность определения. Сокращение времени происходит из-за того, что оператору нет необходимости подниматься и спускаться на резервуар для производства замеров нефти и воды.
Уровень нефти и воды оператор может определить визуально, пользуясь предлагаемым устройством, не поднимаясь на резервуар, что повышает эффективность его работы по производству замеров воды и нефти, а также предотвращает аварийные ситуации, связанные с переливами нефти.