Устройство для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Достигаемый технический результат: уменьшение энергопотребления, увеличение скорости очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и уменьшения загрязнений окружающей среды.
Известен плазмотрон [1] содержащий корпус, два незамкнутых электрода соответствующими токоотводящими концами и канал для подачи плазмообразующего газа. Каждый электрод выполнен криволинейной формы, огибающей сечение обрабатываемой поверхности, причем электроды расположены параллельно друг другу.
Недостатком [1] является необеспеченность концентрации и стабилизации потока плазмы [4] для более эффективной обработки.
Известно устройство термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений [2], содержащее индукционный нагреватель, подключенный к источнику переменного тока. Индукционный нагреватель, очищаемой трубы, выполнен в виде независимых катушечных секций, намотанных на теплоизолирующий кожух, распределенных по всей его длине. Источником питания катушечных секций индукционного нагревателя является преобразователь частоты, вход которого подключен к сети переменного тока промышленной частоты, выход - к индукционному нагревателю через электронный регулятор, блок управления которым соединен с термодатчиками, расположенными в контрольных точках поверхности очищаемой трубы.
Недостатком устройства [2] является высокая энергоемкость процесса вследствие одновременного нагревания всей площади очищаемой трубы, сложный монтаж установки на очищаемою трубу, дорогостоящие оборудование, длительный процесс нагревания.
Наиболее близким к заявленному техническому решению прототипом является устройство термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений [3], включающее нагреватель, прижимные колеса и минимотор-редуктор с частотным преобразователем, а нагреватель выполнен в виде кольцевого плазмотрона, подключенного к источнику переменного тока, с выходным диффузором, установленного соосно на очищаемую трубу. Понижающий трансформатор является источником питания кольцевого плазмотрона, который питается от сети переменного тока промышленной частоты, компрессор осуществляет подачу плазмообразующего газ (воздуха). Приемная тара служит для приема извлеченных из трубы асфальтосмолопарафиновых отложений.
Недостатком [3] является то что, длина трубы, и за время достижения кольцевого плазмотрона до конца трубы происходит остывания начала трубы и застывания пристеночного слоя АСПО, что требует дополнительного прохода плазмотрона. Необходимость закрытого от ветра и осадков помещения. Происходит выброс загрязняющих газов в атмосферу.
Задачей полезной модели является уменьшение энергопотребления, увеличение скорости процесса термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и уменьшение вредных выбросов в окружающую среду.
Задача решается тем, что для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений устройство содержит два нагревателя, выполненных в виде кольцевого плазмотрона, подключенного к источнику постоянного тока, которые двигаясь соосно, нагревают очищаемую трубу с асфальтосмолопарафиновыми отложениями с наружной стороны, тем самым расплавляя пристеночный слой асфальтосмолопарафиновых отложений за счет высокой теплопроводности материала трубы.
Заявляемое устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений представлено на фигурах: на Фиг. 1 - схема устройства, на Фиг. 2 - рабочее положение устройства. Фиг. 3 - общий вид теплозащитного кожуха.
Кольцевой плазмотрон 1 состоит из корпуса 2, двух кольцевых электродов 3, между которыми зажигается электрическая дуга, и в процессе взаимодействия с плазмообразующим газом из камеры 5 образуется плазменный поток, который выходит через диффузор 6.
Устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений включает в себя два кольцевых плазмотрона 1, которые приводятся в движение через кронштейн 7 с помощью мотор-редуктора друг от друга, соосно нагревая очищаемую металлическую трубу 9 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями 10, закрепленный в опоры 8. Труба с соосно двигающим кольцевым плазмотроном находится внутри теплозащитного кожуха 14. Понижающий трансформатор является источником питания 11 кольцевого плазмотрона, который питается от сети переменного тока промышленной частоты, компрессор 12 осуществляет подачу плазмообразующего газ (воздуха). Приемная тара 13 служит для приема извлеченных из трубы асфальтосмолопарафиновых отложений. По патрубку 15 удаляется газы с помощью дымоотсоса 16 и подаются в фильтр 17. Заявляемое устройство работает, например, следующим путем.
Теплозащитный кожух 14, общий вид которого изображен на Фиг. 3, служит для защиты от ветра и осадков с целью уменьшения теплопотерь трубы. На опоры 8 устанавливается очищаемая труба 9 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями 10, на которую устанавливается соосно кольцевые плазмотроны 1. Теплозащитный кожух который состоит из верхней половины 20 и нижней половины 21, открывается и закрывается за счет петель 22 и фиксируется хомутами. Установка для очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений устанавливается на рабочее положение под углом 20° к горизонтальной поверхности. Производится запуск кольцевых плазмотронов 1 и подача плазмообразующего газа с помощью компрессора 12. Кольцевые плазмотроны, первый из которых установлен в начале трубы 23, а второй в середине трубы 24 через кронштейн 7 с помощью мотора-редуктора с частотным преобразователем 18 посредством цепной передачи 19, начинает соосное очищаемой трубе движение снизу вверх до конца трубы 25, тем самым прогревая всю площадь труб (Фиг. 2). Скорость движения кольцевого плазмотрона 1 задается в зависимости от наружного диаметра трубы 9 и толщины стенки трубы. Размягчение и оплавление тонкого пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности очищаемой трубы достигается за счет наружного нагрева плазменным потоком 4 и высокой теплопроводности материала очищаемой трубы. Расплавленная часть пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений частично стекает в приемную тару 13, при этом обеспечивается свободный выход образующихся газов. Образующие газы удаляются с помощью дымоотсоса 16 по патрубку 15, подключенному к верхней части очищаемой трубы, в последующем проходит очистку от вредных элементов в фильтре 17.
Основная масса асфальтосмолопарафиновых отложений в центре нагретой области очищаемой трубы 9 не расплавляется из-за низкой теплопроводности асфальтосмолопарафиновых отложений.
Постепенный нагрев очищаемой трубы 9, начиная с нижней части, приводит к последовательному оплавлению пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений вдоль очищаемой трубы, в результате которого обеспечивается свободный выход образующихся газов и продуктов плавления асфальтосмолопарафиновых отложений, не вызывая взрывов при газообразовании и температурном расширении пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений в замкнутом пространстве. Оплавленный пристеночный слой асфальтосмолопарафиновых отложений способен выполнять роль смазки при выходе из очищаемой трубы 9 оплавленной твердой массы асфальтосмолопарафиновых отложений под действием силы тяжести.
После выхода из очищенной трубы 9 оплавленной твердой массы асфальтосмолопарафиновых отложений, в случае необходимости подогрев очищаемой трубы осуществляется путем нескольких проходов кольцевых плазмотронов 1, и продолжается до стекания всех расплавленных остатков асфальтосмолопарафиновых отложений в приемную тару 13.
Технический результат при реализации заявленного устройства термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается следующим образом:
а) снижением энергопотребления процесса термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений происходит за счет снижения теплопотерь и увеличение скорости процессаочистки;
б) уменьшением загрязняющих выбросов в окружающую среду путем очистки отходящих газов.
Снижение теплопотерь в процессе термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается благодаря использованию теплозащитного кожуха, который воспрепятствует остыванию (при естественной конвекции и вынужденной конвекции при ветре и при осадках) поверхности в начале трубы 23 за время пребывания кольцевого плазмотронав другом конце трубы 25.
Увеличение скорости процесса очистки труб достигается за счет использования двух плазмотронов, которые двигаются друг от друга. Это означает то, что скорость очистки не только в два раза увеличится, а больше то, что в начале трубы 23 не успеет остыть пристеночный слой асфальтосмолопарафиновых отложений до обратного возвращения нагревателя,т.е. уменьшается количество проходов нагревателя по трубе.
Приведенный пример осуществления предполагаемой полезной модели показывает его полезность для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений. Применение предлагаемого устройства способствует снижению энергоемкости, увеличению скорости очистки и снижению загрязняющих выбросов в окружающую среду процесса термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений.
Заявляемое устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений можно реализовать в условиях ремонта скважин по очистке забоя и эксплуатационной колонны от парафина, гидратных отложений, солей и песчаных пробок. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к полезной модели.
Использованные источники
1. Патент РФ №2363119, МПК(2006.01) Н05Н1/26. Приоритет от 03.07.2006 г. Опубликовано 27.07.2009 г. Описание патента.
2. Патент РФ №2437726, МПК В08 В 9/00. Приоритет от 14.04.2010 г. Опубликовано 27.12.2011 г. Описание патента.
3. Патент РФ№161034, МПК В08 В 9/02. Приоритет от 17.08.2015; Опубликовано 10.04.2016 г. Описание патента.
4. Клименко Г. К., Ляпин А. А. Конструкции электродуговых плазмотронов. 2010 г.