УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ЖИДКОГО ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для дозированной подачи жидких ингибиторов коррозии в нефтяные скважины, технологические и магистральные водоводы и продуктопроводы, эмульгаторов в систему сбора продукции скважины, для любых расходов.
Известна установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины (см. патент RU №2242586, МПК E21B 37/06, опубл. в Б.И. №35, 20.12.2004 г.), содержащая горизонтально установленный контейнер с размещенным внутри поршнем со штоком, штоковая полость которого сообщена с дозировочной и выкидной линией, а безштоковая - только с выкидной. Поступление реагента в контейнер осуществляется с помощью патрубка. Шток снабжен индикатором хода для измерения расхода реагента. Дозировочная линия снабжена дросселем, иглой которого регулируют необходимое количество жидкого реагента, подаваемого в затрубное пространство. Все линии связи снабжены задвижками, включая и линию стравливания газа из межтрубного пространства.
Недостатком известной установки является ненадежность в работе. Объясняется это тем, что с реагентом поступившая в контейнер шлам, вытесняясь поршнем из него попадает в зону дросселя и постепенно накапливаясь там забивает его, без того малое проходное его сечение, приводя всю установку в неработоспособное состояние, а оперативная очистка его не предусмотрена.
Известна также установка (см. патент RU №2142553, МПК E21B 37/06, опубл. 10.12.1999 г., прототип) для дозированной подачи химреагента в скважины куста, содержащая насос для перекачивания жидкости из емкости по гидролинии, гидрораспределитель, узел регулирования перекачиваемой жидкости, гидроцилиндр с поршнем и клапанами, выполняющий роль дозатора жидкого химического реагента, и блок управления.
Известная установка более близка к предлагаемой и может быть принята в качестве прототипа. В ней недостатки аналога частично устранены. Однако и она не лишена недостатков. Так, например, установка сложна по конструкции, требует наличия пружин для поршня и нагнетательного клапана, при этом узел регулирования подачи химреагента не поддается автоматизации и не обеспечивает непрерывной точной дозировки подаваемого химреагента по причине пульсирующей подачи его насосом-дозатором.
Технической задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции и обеспечение возможности дозированной подачи химреагента в широком диапазоне, вплоть до максимально возможных малых дозах от 0,2 г/мин и менее с высокой точностью расхода реагента, повышение надежности в работе.
Поставленная техническая задача достигается описываемой полезной моделью, включающая насос, электродвигатель, гидрораспределитель, гидроцилиндр с поршнем, всасывающий и нагнетательные клапаны, трубопроводы и блок управления.
1. Новым является то, что узел подачи жидкого химреагента выполнен в виде двух гидроблоков, установленных вертикально и закрепленных к общей стойке основания, каждый из которых включает рабочий гидроцилиндр с плунжером для подачи химреагента, выкидная линия у которых снабжены датчиком давления и манометром и приводной гидроцилиндр с поршнем, у рабочих гидроцилиндров плунжера соединены шарнирно со штоками поршней и снабжены датчиками их крайних положений, а также гидролиниями с клапаном электромагнитного действия для подачи смазки и герметизации уплотнений плунжеров, при этом надпоршневые полости приводных гидроцилиндров сообщены с гидролиниями через гидрораспределитель с насосом, вход которого подключен к баку с рабочей жидкостью, в качестве которой выбрано жидкое техническое масло, установка дополнительно снабжена системой автоматической или ручной подачи или слива излишнего масла из штоковых полостей,
2. Новым также является и то, что она смонтирована в утепленном помещении с обогревателями, вентиляцией, средством контроля уровня и подогрева реагента в технологической емкости, сигнализатором взрывоопасных концентраций, электрооборудованием, контроллером и блоком управления, а технологическая емкость снабжена устройством для перемешивания реагента и уровнемером для визуального контроля уровня жидкого реагента.
Первый пункт является главным.
Представленные рисунки поясняют суть полезной модели, где на фиг.1 схематически изображена предлагаемая полезная модель, где видна емкость с реагентом, снабженная клапаном и фильтром, и установка для непрерывной дозированной подачи химреагента, соединенные между собой трубопроводом.
На фиг.2 - схема обвязки гидроблоков с гидронасосом установки для непрерывной дозированной подачи жидкого химреагента, где видны два гидроблока, рабочие гидроцилиндры с плунжерами, которые снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами, установленными на линии впуска и выкида реагента, выкидные линии которых снабжены датчиками давления и накладным манометром, а также приводные гидроцилиндры с поршнями, гидрораспределитель, гидронасос, двигатель, бак с маслом и система, автоматической подачи или слива излишнего масла из надпоршневых полостей приводных гидроцилиндров, а также датчики крайних положений плунжера.
На фиг.3 - утепленное помещение, где расположены установка для дозированной подачи жидкого химреагента, емкость для реагента, блок управления, обогреватели, вентилятор вид сверху.
На фиг.4 - то же что и на фиг.3, вид сбоку на установку для непрерывной дозированной подачи химреагента.
Установка для непрерывной дозированной подачи жидкого химреагента, смонтированная в утепленном помещении 1 (см. фиг.3), содержит два гидроблока 2 и 3 (см. фиг.2 и 4), установленные в вертикальном положении и закрепленные к общей стойке 4 основания 5 (см. фиг.4). Каждый из гидроблоков содержит рабочие и приводные гидроцилиндры 6, 7 и 8 и 9 соответственно.
Рабочие гидроцилиндры 6 и 7 тарированы и снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами 10, 11 и 12, 13 соответственно. В них в качестве поршней использованы плунжеры (скалки) 14 и 15, шарнирно соединенные со штоками 16 и 17 поршней 18 и 19 приводных гидроцилиндров 8 и 9, надпоршневые полости 20 и 21 которых гидролиниями 22 и 23 через гидрораспределитель 24 сообщены с гидронасосом 25 с помощью гидролинии 26 и гидролинией 27 на слив рабочей жидкости в бак 28. В качестве рабочей жидкости использовано жидкое техническое масло. Верхнее и нижнее положение плунжера 14 и 15 определяется датчиками 29, 30 и 31, 32. Установка дополнительно снабжена системой автоматической подачи или слива излишнего масла из штоковых полостей 33 и 34, содержащую гидролинию 35, сообщенную линиями 36 и 37 снабженными клапанами 38 и 39 соответственно электромагнитного действия и техническим манометром 40. Гидролиния 36 через клапан 38 сообщена с гидролинией 26, а гидролиния 37 через клапан 39 - с гидролинией 27. Для повышения надежности герметизации и смазки уплотнителя плунжеров 14 и 15 предусмотрена гидролиния 41, сообщенная через клапан 42 электромагнитного действия с гидролинией 27. Выкидные линии 43 и 44 гидроцилиндров 6 и 7 снабжены датчиком давления 45 и электроконтактным манометром 46. Наличие датчиков 29, 30 и 31, 32, а также системы автоматической подачи или слива излишнего масла из штоковых полостей 33 и 34 позволяют обеспечить точную дозировку реагента и автоматической настройки установки при допуске ее в работу.
Дозированная подача химреагента заявляемой установкой достигается благодаря применению в гидроприводе насоса с малым рабочим объемом, использованием плунжеров с малым диаметром, а также длительностью по времени цикла хода плунжеров и изменением соотношения объемов приводных и рабочих гидроцилиндров.
Утепленное помещение 1 (см. фиг.3), кроме установки для дозированной подачи химреагента, снабжено обогревателями 47, 48. системой вентиляции 49, контроля уровня реагента в емкости 50 в виде уровнемера 51, сигнализатором взрывоопасных концентраций, блоком управления 52 электрически связанным с программируемым логическим контроллером 53, вмонтированным в шкафу 54 и электрооборудованием.
С течением времени некоторые жидкие химреагенты в емкости расслаиваются. Для периодического перемешивания его емкость 50 может быть снабжена системой круговой циркуляции реагента (на фиг. система не изображена).
Как видно из фиг.3 установка вместе с утепленным помещением представляет из себя единый компактный блок в виде контейнера, которого можно оперативно транспортировать к месту эксплуатации и на любые расстояния автомобильным или железнодорожным транспортом.
Установка работает следующим образом.
После заполнения бака 28 жидким техническим маслом, а емкость 50 жидким реагентом, например, ингибитором коррозии или деэмульгатором для подачи в трубопровод промысловой системы транспорта и подготовки нефти по команде из блока управления 52 двигатель M насоса 25 (см. фиг.2) запускают в работу.
При этом из бака 28 техническое масло через фильтр 55 по гидролинии 56 поступает в насос 25, при котором одновременно по заданной программе автоматически открываются клапаны 38 и 39 электромагнитного действия узла автоматической подачи рабочей жидкости в приводные гидроцилиндры 8 и 9, или слива излишнего масла в бак 28 по гидролиниям 35, 37 и 27. Идет настройка установки к работе. Одновременно по команде из блока управления открывается один из каналов гидрораспределителя 24 и масло по гидролиниям 22 или 23 поступает в одну из надпоршневых полостей 20 или 21, например, в надпоршневую полость 21. Поршень 19 приводного гидроцилиндра 9 под действием высокого давления начинает перемещаться вместе со штоком 15 в поступательном направлении, вытесняя из штоковой полости 34 масло по гидролинии 57 в штоковую полость 33 приводного гидроцилиндра 8 другого гидроблока, происходит перемещение поршня 18 вниз и всасывание реагента из емкости 50 (см. фиг.1) через открытый кран 58, фильтр 59, приемную линию 60 и клапан 10. Поршень 19 продолжая перемещаться перемещает одновременно и плунжер 15 рабочего гидроцилиндра 7, вытесняя из него реагент в выкидную линию 44 через нагнетательный клапан 13.
При перемещении поршня 18 вниз, связанный с ним через шток 16 плунжер 14 также перемещается вниз, вытесняя масло, из надпоршневой полости 20, которое по гидролинии 22, гидрораспределитель 24 и линии 27 возвращается в бак 28. При достижении плунжера 14 в крайнее нижнее положение, что фиксируется датчиком 30, при котором плунжер 15 достигает верхней точки, что фиксируется датчиком 31, происходит переключение в гидрораспределителе 24 на другой канал, при котором масло теперь начинает поступать по гидролинии 22 в надпоршневую полость 20 другого приводного гидроцилиндра 8. Под действием давления масла поршень 18 начинает перемещаться в поступательном направлении вместе со штоком 16 и связанным с последним и плунжером 14, вытесняя реагент из рабочего гидроцилиндра 6 в выкидную линию 43 через клапан 12, при котором из штоковой полости 33, находящееся там масло начинает перетекать под давлением по гидролинии 57 в штоковую полость 34 и перемещать поршень 19 в поступательном направлении вниз вместе с плунжером 15. Происходит заполнение рабочего гидроцилиндра 7 реагентом через всасывающий клапан 11, а масло из надпоршневой полости 21 сливается в бак 28 через гидролинию 23, гидрораспределитель 24 и линию 27. При достижении плунжера 14 верхней точки гидроцилиндра 6 нагнетание реагента заканчивается, а гидроцилиндр 7 заполнен реагентом, о чем сигнализируют датчики 29 и 32 и по команде из блока управления 52 дается команда на переключение гидрораспределителя на другой канал и масло снова начинает поступать по гидролинии 23 надпоршневую полость 21 гидроцилиндра 9. И далее цикл повторяется.
В процессе работы установки от приборов контроля ее работы постоянно поступает информация контроллеру 53, который по заранее заданной программе эту информацию считывает, обрабатывает и полученный результат отображает на цифровом дисплее (дисплей на фиг. не изображен). Полученная информация по каналам телемеханики может быть передана диспетчеру или оператору.
Из описанного видно, что подача реагента в выкидную линию ведется постоянно, т.е. непрерывно, то одним гидроблоком, то другим гидроблоком. Расход подаваемого реагента можно изменить в широком диапазоне, вплоть до микродозирования, изменив обороты гидродвигателя через преобразователь чистоты, применив плунжер с малым диаметром и применив насос с малым рабочим объемом.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Установка компактна, обладает малой металлоемкостью, оптимальное расположение ее узлов, например, гидроблоков в вертикальном положении обеспечивает увеличение долговечности работы поршней приводных гидроцилиндров. Увеличению долговечности и надежности ее работы способствует также возможность круговой циркуляции рабочей жидкости - технического масла, в среде которого осуществляется работа гидронасоса. Возможность дозирования химического реагента в широком диапазоне позволяет применить установку в различных отраслях промышленности нефтяной, пищевой, фармацевтической, химической и др., а достигаемая высокая точность дозирования и постоянный автоматический контроль позволит своевременно устранить отклонение подачи химреагента от расчетного, что приведет к экономии дорогостоящего химического реагента.