Электрический подогреватель смеси нефтяных скважин
ELECTRIC HEATER FOR PETROLEUM BOREHOLE MUD

Устройство относится к технике подогрева вязкой и парафинистой нефти и нефтепродуктов после их добычи для дальнейшего транспортирования по промысловым трубопроводам.
Известно устройство для индукционного нагрева нефтепродуктов (патент РФ 2504927 С1, МПК Н05В 6/10 2012 г.), включающее индукционный нагреватель, заключенный в магнитопроводный экран, а затем - в теплоизоляционный кожух и содержащий индукционную обмотку с теплоизоляционной прокладкой, охватывающей цилиндрическую емкость, содержащую цилиндрический элемент и имеющую связанные с трубопроводом входной и выходной патрубки, выпрямитель переменного тока и инвертор, соединенный с индукционной обмоткой и блоком управления инвертором, датчики температуры входного и выходного потока, соединенные с блоком сравнения температур, который подключен к блоку управления инвертором и блоку управления насосом, соединенному с насосом.
Известное техническое решение имеет ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что при использовании индукционной теплопередачи возникают большие энергетические потери. Также оборудование имеет высокую стоимость изготовления и требует наличие специального насосного оборудования для циркуляции нагреваемой жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электрический нагреватель газовых и жидких сред, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и с установленными внутри трубчатыми капсулами, включающими в себя трубчатые электронагреватели (смотри полезную модель РФ 200349 U1 МПК Н05В 3/26 2020 г.).
Известное техническое решение отличается малой производительностью, большой массой, а также сложностью ремонта. Это приводит к значительным экономическим затратам на содержание и обслуживание данного оборудования.
Задача предлагаемого изобретения заключается в увеличении производительности, уменьшении массы конструкции, ее упрощении без потери надежности эксплуатации, а также в увеличении эффективности нагрева.
Это достигается тем, что конструкция электрического подогревателя смеси нефтяных скважин, включающая цилиндрический внешний корпус с торцевыми крышками, оборудованными входным и выходным патрубками для входа и выхода подогреваемой среды, трубчатые электронагреватели, установленные внутри нагревательной камеры, запитанные от внешней электрической сети, согласно изобретению, внутри корпуса подогревателя установлена пластина, выполненная в форме спирали с равным шагом, охватывающая корпус нагревательной камеры, кроме того, в верхней части пластины выполнены отверстия для выхода газовой фракции и избытков жидкости, при этом, нагревательная камера снабжена опорным диском и крышкой, через отверстия которой запитаны внешние концы трубчатых электронагревателей, а с противоположной стороны нагревательная камера соединена с отводом, с закрепленным на нем, посредством хомута, расширительным бачком, а в отводе расположена сливная пробка для слива промежуточного теплоносителя, расположенного в нагревательной камере. Причем, в нижней части торцевых крышек корпуса расположено устройство, снабженное отверстиями, для прочистки и пропарки внутренней полости подогревателя. Кроме того, корпус электрического подогревателя снабжен косынками для удобства монтажа.
Наличие пластины обуславливает увеличение времени прохождения нагреваемой среды через теплообменную камеру, благодаря чему обеспечивается более мягкий режим нагрева. Пластина выполнена в форме спирали с равным шагом и охватывает корпус нагревательной камеры. Кроме того, в верхней части пластины выполнены отверстия, расположенные не выше нижней точки выходного патрубка для того, чтобы, в случае подачи количества нагреваемой жидкости большем, чем предусмотрено конструкцией, жидкость частично проходила через данные отверстия вместе с газовой фракцией.
Расположенные в нижней части торцевых крышек корпуса устройства для прочистки и пропарки внутренней полости обеспечивают постепенное открытие при присоединении штуцера промывочной машины и автоматическое закрытие с помощью установленной пружины при его отсоединении.
Косынки предназначены для более равномерного распределения действующих нагрузок и уменьшения концентраций внутренних напряжений, а также для облегчения проведения монтажно-демонтажных работ при установке и снятии оборудования.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан электрический подогреватель смеси нефтяных скважин; на фиг. 2 представлен электрический подогреватель смеси нефтяных скважин, вид справа; на фиг. 3 показаны Б - установка опорного диска, В - конфигурация пластины; на фиг. 4 представлено устройство для промывки и пропарки электрического подогревателя смеси нефтяных скважин вид Г.
В процессе эксплуатации оборудования в нижней части теплообменной камеры образуется осадок, состоящий из механических примесей, смол и парафинов. Удаление данного осадка осуществляется посредством устройства, представляющего собой совокупность взаимосвязанных элементов: пружины, прокладки, седла, тарелки, уплотнительной прокладки, фланца, шайб, гаек и шпильки.
Устройство содержит корпус 1 нагревательной камеры 2, образованной внутренними стенками корпуса 1, к которому присоединен расширительный бачок 3, имеющий дыхательный клапан 4 и установленный на отвод 5, при этом расширительный бачок 3 закреплен посредством хомута 6, а отвод 5 присоединен к одной из торцевых крышек 7 и фланцу 8 с помощью шпилек 9 и гаек 10. С противоположной стороны нагревательная камера 2 закрыта крышкой 11 и присоединена к торцевой крышке 7 и фланцу 8 с помощью шпилек 9 и гаек 10. В крышке 11 установлены трубчатые электронагреватели 12 и зафиксированы диэлектрическими втулками 13. Свободные концы трубчатых электронагревателей 12 зафиксированы опорным диском 14 посредством отверстий 15. Торцевые крышки 7 присоединены к внешнему корпусу 16 с помощью фланцев 17 и шпилек 18 с гайками 19. К фланцам 17 и внешнему корпусу 16, внутренние стенки которого образуют теплообменную камеру 20, расположенною между внешней стенкой корпуса 1 и внутренней стенкой внешнего корпуса 16, закреплены косынки 21. Входной патрубок 22 и выходной патрубок 23, присоединенные к торцевым крышкам 7, оснащены фланцами 24, предназначенными для установки подогревателя на промысловом трубопроводе. Внутри корпуса 16 подогревателя установлена пластина 25, выполненная в форме спирали и охватывающая корпус нагревательной камеры 2 с равным шагом. Пластина 25, имеющая отверстия 26, отделена от внешнего корпуса 16 уплотнителем 27. Также в нижней части торцевых крышек 7 для прочистки и пропарки подогревателя предусмотрены устройства с отверстиями, включающие фланцы 28, на которых посредством шпилек 29 с гайками 30 закреплены седла 31 с прокладками 32. Во внутренней части седел 31 предусмотрены отверстия 33 для прохождения промывочной жидкости. Для перекрытия движения промывочной жидкости предусмотрены тарелки 34 с уплотнительными прокладками 35. Фиксация тарелок 34 обеспечена шпильками 36, гайками 37, шайбами 38, а также пружинами 39. В процессе работы, устройства закрыты колпачками 40. Фланцы 28 установлены на торцевых крышках 7 посредством штуцеров 41. Нагревательная камера 2 оборудована сливной пробкой 42 для слива промежуточного теплоносителя.
Устройство работает следующим образом. Трубчатые электронагреватели 12, расположенные в нагревательной камере 2, нагревают корпус 1, передающий тепло смеси, которая поступает через входной патрубок 22 в теплообменную камеру 20, проходя по поверхности, навитой в корпусе 16 пластины 25, а газовая фракция частично проходит через отверстия 26 пластины 25. При нагреве смеси происходит увеличение уровня промежуточного теплоносителя, расположенного в нагревательной камере 2, который поступает через отвод 5 в расширительный бачок 3, где этот носитель охлаждается и возвращается в нагревательную камеру 2. Нагретая смесь выходит с противоположной стороны через выходной патрубок 23 в промысловый трубопровод.
Для эффективной работы подогревателя, необходимо удалять отработанный теплоноситель и образующийся осадок смеси. Удаление теплоносителя происходит через сливную пробку 42, а для осадка предусмотрено устройство для прочистки и пропарки.
При промывке колпачок 40 снимается, и к седлу 31 присоединяется переходник шланга промывочной машины, одновременно надавливая на шпильку 36, движущуюся под действием приложенной силы и открывающую тарелку 34. Далее промывочная жидкость, через отверстия 33 седла 31, поступает в теплообменную камеру 20, удаляя с ее поверхностей образовавшийся осадок. После промывки, переходник промывочной машины отсоединяется от седла 31, и тарелка 34 возвращается в исходное положение пружиной 39.
Результат технического устройства заключается в уменьшении массы конструкции, ее упрощении без потери надежности эксплуатации, а также в увеличении эффективности нагрева смеси нефтяных скважин, что в совокупности обеспечивает увеличение производительности оборудования.