УСТРОЙСТВО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПАРАФИНА И СМОЛ ИЗ НЕФТИ ПЕРЕД ЕЕ ТРАНСПОРТИРОВКОЙ
HEAT EXCHANGER DEVICE FOR REMOVAL OF PARAFFIN AND RESINS FROM OIL BEFORE ITS TRANSPORTATION

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой.
Для борьбы с отложениями парафина и смол используются различные устройства: паропередвижные установки (ППУ) для пропарки линий; резиновые шары и торпеды; применение футерованных нефтепроводных труб; путевой подогрев продукции скважин при помощи огневых и электрических печей [1, с.55].
Применение ППУ для пропарки выкидных линий не всегда дает положительные результаты. Кроме того, этот метод дорогостоящий и требует значительных затрат. Нагретая продукция скважин остывает при движении по нефтепроводу на расстоянии 150-200 м и после прекращения пропарки сразу происходит забивание линий [1, с.55-56]. Запуск резиновых шаров и торпед в выкидные линии также не дает положительных результатов, из-за небольших давлений в выкидных линиях и очень вязкой нефти они застывают в выкидной линии, не доходя до замерно-дожимной установки [1, с.56].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству являются передвижные печи нагрева для предотвращения отложений парафина и смол путем нагрева нефти [2]. Для предотвращения отложений парафина и смол в зимний период требуется установка нагревателей стационарного типа. Кроме непосредственного подогрева высокопарафинистых нефтей в выкидных линиях и сборных коллекторах применяют прокладку параллельно обогреваемым линиям пароспутников [1, с.57].
К недостаткам устройств теплового метода борьбы с отложениями парафинов и смол следует отнести большие затраты на изготовление, монтаж и эксплуатацию нагревателей. Все известные устройства борятся с последствиями (с отложениями парафиносмолистых фракций), но не устраняют причину этого явления.
Целью изобретения является сокращение материальных затрат на борьбу с парафиносмолистыми отложениями на стенках нефтепроводов.
Достижение указанной цели основано на создании условий интенсивного выделения парафиносмолистых фракций из нефти на стенках теплообменника. На выкидной линии после автоматизированной групповой замерной установки (АГЗУ) устанавливается теплообменник, понижающий температуру продукции нефтяных скважин, с целью эффективного выделения парафина и смол из нефти на начальной стадии ее транспортировки по сборному нефтепроводу. Теплообменник состоит из холодильной технологической емкости, нагревательной технологической емкости и компрессора. Холодильная технологическая емкость представляет собой технологический объем, в котором расположены охлаждаемые панели, с прилегающими к ним съемными металлическими пластинами. Вдоль охлаждаемых панелей со съемными металлическими пластинами пропускается продукция скважин. Выделение парафиносмолистых фракций происходит на съемных металлических пластинах. Далее продукция скважин, из которой удалены парафиносмолистые фракции, поступает в нагревательную технологическую емкость, внутри которой расположен змеевик для пропускания через него хладагента. В нагревательной емкости тепло, отобранное в холодильной емкости, возвращается продукции скважин. Компрессор осуществляет циркуляцию хладагента через холодильную и нагревательную технологические емкости.
Именно устройство теплообменника, включающего холодильную технологическую емкость, внутри которой размещены охлаждаемые панели со съемными металлическими пластинами, нагревательную технологическую емкость, внутри которой размещен змеевик, и компрессор для осуществления циркуляции хладагента, является сущностью данного изобретения.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».
Сущность заявляемого устройства теплообменника для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства теплообменника.
На фиг.2 приведена принципиальная схема устройства холодильной технологической емкости.
На фиг.3 приведена принципиальная схема устройства нагревательной технологической емкости.
Устройство теплообменника (фиг.1) включает компрессор 1, который соединен с холодильной технологической емкостью 2 и с нагревательной технологической емкостью 3. Технологические емкости 2 и 3 соединены между собой. На выходе из холодильной технологической емкости 2 установлено тепловое реле 4, выход которого соединен с компрессором 1.
Устройство холодильной технологической емкости (фиг.2) включает охлаждаемые панели 5, с прилегающими к ним съемными металлическими пластинами 6. Линия тока 7 показывает направление потока продукции скважин.
Устройство нагревательной технологической емкости (фиг.3) включает патрубок ввода хладагента 8, змеевик 9, патрубок вывода хладагента 10.
Сущность изобретения заключается в том, что продукция нефтяных скважин от АГЗУ поступает в холодильную технологическую емкость 2 (фиг.1) теплообменника. В холодильной емкости продукция скважин пропускается вдоль охлаждаемых панелей со съемными металлическими пластинами, на которых происходит выделение парафиносмолистых фракций. Охлаждение панелей происходит с помощью компрессора, который закачивает хладагент под большим давлением (порядка 20 атм) через капилляры. Поглощение тепла происходит при истечении жидкого хладагента из капилляра и испарении его при пониженных давлениях (порядка 1 атм). В зависимости от типа хладагента температура охлаждаемых панелей может достигать низких отрицательных температур (-40°C). Температура на выходе из холодильной технологической емкости 2 (фиг.1) задается с помощью теплового реле 4 (фиг.1). Тепловое реле 4 управляет работой компрессора 1, т.е. отключает и включает компрессор 1 при необходимости. Далее продукция скважин из холодильной технологической емкости поступает в нагревательную технологическую емкость 3 (фиг.1). В нагревательной емкости размещен змеевик 9 (фиг.3), в который компрессор закачивает хладагент. В змеевике нагретый в результате сжатия хладагент остывает, переходит в жидкое состояние и отдает тепло, отобранное в холодильной емкости, от продукции скважин. По мере накопления парафиносмолистых отложений на съемных металлических пластинах их заменяют на чистые.
Геометрические размеры теплообменника, которые в основном определяются размерами холодильной технологической емкостью, можно определить из уравнения теплового баланса [2]:
,
н
к
о
где Q - объемный расход нефти; c - теплоемкость нефти; γ - удельный вес нефти; D - внутренний диаметр трубопровода; L - длина трубопровода; Т и Т - температура в начале и конце трубопровода; Т - температура окружающей среды; k - коэффициент теплопередачи от нефти через стенку трубы в окружающую среду.
o
Из уравнения теплового баланса длина холодильной технологической емкости L, на которой происходит выделение парафиносмолистых отложений, равна:
,
где πD=2·n·h, h - высота съемных металлических пластин; n - количество охлаждаемых панелей.
Использование теплообменника для удаления парафина и смол из нефти перед ее транспортировкой позволяет удалить из нефти парафиносмолистые фракции на начальной стадии ее транспортировки и тем самым сократить материальные затраты на борьбу с парафиносмолистыми отложениями на стенках нефтепроводов.
Источники информации, принятые во внимание
1. Байков Н.М., Колесников Б.В., Челпанов П.И. Сбор, транспорт и подготовка нефти. - М: Недра, 1975. - 317 с.
2. Борьба с отложениями парафина / Под ред. Г.А. Бабаляна. // Михальков П.В., Кравченко Л.М. Оценка возможности применения теплового метода борьбы с отложениями парафина. - М: Недра, 1965, с.166-169.