УСТАНОВКА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ТИПА ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА

Заявляемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к установкам и устройствам, предназначенным для дозированного ввода химического реагента, например, ингибиторов коррозии, солеотложений или деэмульгаторов, в полость нефтегазовой скважины и/или продуктопровод промысловой системы.
Из уровня техники известно устройство дозирования реагента, содержащее герметичную емкость с реагентом, расположенную выше верхней образующей трубопровода с перекачиваемой средой. В трубопровод вмонтирован участок меньшего диаметра, в котором размещено сопло, соединенное с емкостью трубопроводом, на котором установлен датчик расхода реагента, связанный с регулятором, на второй конец которого подается сигнал заданного значения расхода реагента, а выход соединен с регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе соединения сопла с емкостью, при этом емкость с реагентом уравнительной линией соединена с газопроводом попутного нефтяного газа (см. патент РФ на изобретение №238281 «Способ дозирования реагента и устройство для его осуществления», дата подачи 01.11.2008 г., опубликовано 27.02.2010 г.).
Кроме того, известна дозирующая установка, содержащая емкость, изготовленную из трубы большого диаметра, соединенную патрубками ввода и вывода с трубопроводом системы сбора продукции скважин. Внутри емкости установлен бачок с химреагентом с патрубками и соответственно для подвода реагента и отвода воздуха. В кольцевом пространстве между стенками емкости и бачком и патрубками ввода и вывода установлен кольцевой перфорированный распределитель, который трубопроводом через дозировочный насос соединен с нижней частью бачка с реагентом (см. патент РФ на изобретение №2049519 «Установка для дозирования химреагентов при сборе и подготовке нефти», дата подачи 25.11.1991 г., опубликовано 10.12.1995 г.).
Из уровня техники известна установка для дозирования реагента, включающая контейнер для реагента, связанный с затрубным пространством с дополнительной задвижкой для стравливания давления из затрубного пространства, задвижки в выкидной линии и в линии связи контейнера с затрубным пространством, патрубок для заправки реагента в контейнер. Контейнер для реагента снабжен поршнем со штоком. Штоковая полость связана с дозировочной и выкидной линией, а бесштоковая - только с выкидной. Дозировочная линия совмещена с линией связи контейнера для реагента с затрубным пространством с обеспечением возможности дозирования, как в выкидную линию, так и в затрубное пространство. Дозировочная линия снабжена дросселем. Патрубок для заправки реагента в контейнер размещен в штоковой полости. Контейнер для реагента снабжен измерителем расхода реагента (см. патент РФ на изобретение №2242586 «Установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины», дата подачи 17.12.2002 г., опубликовано 10.08.2004 г.).
Известна установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины, включающая контейнер для реагента с поршнем и штоком, трубопровод для соединения штоковой полости с межтрубным пространством и/или с выкидной линией скважины, трубопровод для соединения бесштоковой полости с выкидной линией, задвижки и дроссели на трубопроводах, патрубок для заправки реагента в контейнер в штоковой полости и измеритель расхода реагента. В качестве измерителя расхода использован калиброванный шток со шкалой. На штоке установлена пружина, закрепленная на поршне и контейнере с возможностью растягиваться при движении поршня, создающая неудаляемый объем штоковой полости и с диапазоном рабочего растяжения пружины в пределах от 10 до 90% максимального. Бесштоковое пространство заполнено углеводородным газом и легкой нефтью. Контейнер для реагента расположен вертикально (см. патент РФ на изобретение №1335623 «Установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины», дата подачи 19.10.2007 г., опубликовано 10.10.2008 г.).
Помимо этого, известна установка дозирования реагента, выполненная в виде теплоизолированного бокса, разделенного герметичной перегородкой на технологический отсек, содержащий технологическую емкость с указателем уровня, датчиками предельных значений уровня, датчиком температуры и электродвигателем, шестеренчатый и дозировочный насосы, а также линии нагнетания, и на аппаратный отсек, содержащий шкаф управления и обогреватель. При этом в установке применен агрегат дозировочный плунжерный повышенной точности дозировки, комплект средств автоматической стабилизации подачи с точностью не менее 1%, комплект средств аварийной остановки, при превышении давления, по внешнему и внутреннему сигналам защиты, фильтрующий элемент с повышенной пропускной способностью и элементы линий нагнетания, выполненные из стальных трубок с быстроразъемными соединениями (см. свидетельство на полезную модель №9007 «Установка дозирования реагента», дата подачи 02.04.1998 г., опубликовано 16.01.1999 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устьевой блок подачи химического реагента в скважину, включающий обогреваемую системой обогрева емкость для химического реагента, насос-дозатор, размещенный в герметичном отсеке, и систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью, при этом блок дополнительно содержит шкаф, ящик или подобный корпус со стенками, крышкой и дверьми, состоящий из двух отсеков, в одном из которых, выполненном герметично, размещены насос-дозатор с механизмом подачи реагента, электрошкаф с электрооборудованием, электрически связанный с механизмом подачи реагента насос-дозатора и с системой обогрева емкости, датчик температуры химического реагента и манометр для определения давления подачи химического реагента в скважину, а во втором отсеке размещены обогреваемая емкость для реагента, снабженная датчиком уровня, электрически соединенным с электрооборудованием электрошкафа, и система гидравлики, соединяющая посредством трубопроводов емкость с механизмом подачи реагента насоса-дозатора, при этом датчик температуры химического реагента соединен с обогреваемой емкостью, а манометр - с системой гидравлики и с механизмом подачи реагента насос-дозатора (см. патент РФ на полезную модель №42059 «Устьевой блок подачи химического реагента в скважину», дата подачи 23.07.2004 г., опубликовано 20.11.2004 г.).
Недостатки известного устройства обусловлены тем, что в нем не установлены средства взрывозащиты установленных приборов и оборудования, например, электрошкафа, что не позволяет вести известным устройством закачку основных химических реагентов, например, ингибиторов коррозии, представляющих собой, как правило, легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), пары которых, соединяясь с воздухом, образуют взрывоопасную смесь.
Кроме того, в известном устройстве не предусмотрены средства индикации рабочего или аварийного состояния установки, средства защиты, срабатывающие при выходе параметров установки за критические значения, например, при сильной загазованности воздушной среды. При этом система защиты от загазованности включает газоанализатор, систему вентиляции, систему сигнализации, состоящую из приборов оповещения, в том числе, приборов светового и звукового оповещения, и обеспечивающую дистанционную передачу данных о состоянии газовоздушной среды на диспетчерский пункт.
Известная конструкция предназначена для применения только в общепромышленных производствах, например, для закачки ингибиторов солеотложений, не содержащих легковоспламеняющиеся вещества, и не предназначена для использования во взрывобезопасных зонах.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание взрывозащищенного устройства с расширенными функциональными возможностями, позволяющими использовать его как в общепромышленных, так и во взрывоопасных зонах при закачке химических реагентов любого типа.
Заявляемый результат достигается тем, что установка взрывозащищенного типа для дозирования химического реагента, включающая дозирующий насос, манометр для определения давления подачи реагента в скважину и датчик температуры химического реагента, связанные с системой гидравлики, корпус со стенками и дверьми, состоящий из разделенных перегородкой двух отсеков, в одном из которых, размещено электрооборудование, связанное с источником питания, а во втором отсеке установлена обогреваемая системой обогрева емкость для химического реагента, снабженная визуальным указателем уровня, согласно полезной модели дополнительно содержит газоанализатор, системы вентиляции и сигнализации, а в состав электрооборудования входит блок управления взрывозащищенного исполнения с контроллером, осуществляющим управление установкой и настройку ее основных параметров, при этом под блоком управления размещен привод дозирующего насоса, соединенный с дозирующим насосом, расположенным во втором отсеке, в котором дополнительно размещена взрывозащищенная коробка внешних подключений.
Используют манометр электроконтактного типа.
Крышка, стенки и двери корпуса могут быть выполнены утепленными.
В качестве системы вентиляции используют систему вентиляции естественного побуждения.
В качестве системы сигнализации используют приборы светового, звукового оповещения, а также дистанционной передачи сигналов на пульт диспетчера.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг.1 - вид спереди установки взрывозащищенного типа для дозирования химического реагента, снабженной агрегатом насосным с приводом от электрогидравлического толкателя в разрезе;
Фиг.2 - вид сбоку установки взрывозащищенного типа для дозирования химического реагента, снабженной агрегатом насосным с приводом от электрогидравлического толкателя;
Фиг.3 - схема соединения установки взрывозащищенного типа для дозирования химического реагента с объектом закачки.
Заявляемая установка дозирования реагента взрывозащищенная состоит из корпуса 1 со стенками, крышкой и дверьми, разделенного перегородкой на два отсека, при этом в одном отсеке, размещен блок управления 2 взрывозащищенного исполнения, связанный с источником электропитания (на чертеже не показан), и расположенный под ним, снабженный рычажной системой привод 3 дозирующего насоса 4, а в другом отсеке установлены выполненные из антикоррозионного материала дозирующий насос 4 с трубопроводной обвязкой и механизмом подачи реагента, манометр 5, преимущественно электроконтактного типа, датчик давления 6, датчик температуры реагента 7. Корпус 1 может быть выполнен в виде ящика, шкафа, контейнера, изготовленного из металла, или полимерного, или композитного материала. Блок управления 2 оснащен дисплеем, например, жидкокристаллическим, на котором отображаются параметры настройки и управления, в том числе, расход и уровень реагента, давление закачки, состояние газовоздушной среды, значения нагрузочных характеристик привода 3 как при осуществлении рабочего процесса, так и в случае отклонения от него.
Манометр 5 предназначен для определения давления подачи химического реагента в скважину и защиты дозирующего насоса. По его сигналам при выходе давления за установленные пределы контроллер блока управления отключает насос.
К задней стенке второго отсека корпуса 1 примыкает обогреваемая емкость 8 для химического реагента, выполненная в виде стального или полимерного бака, частично отделенного от основного отсека корпуса 1 продольной перегородкой. Крышка корпуса 1 снабжена заливной горловиной 9, служащей для заправки химического реагента. Поверхность контейнера 1, изготовленного из листовой стали, дополнительно защищена антикоррозионным покрытием, например, порошковым.
Емкость 8 оснащена визуальным указателем уровня реагента 10, состоящего из заключенной в металлический кожух трубки, выполненной из прозрачного материала и имеющей две шкалы, одна из которых отградуирована в литрах и предназначена для измерения объема, а вторая отградуирована в миллиметрах и служит для контрольной проверки производительности насоса путем отбора жидкости непосредственно из указанной трубки.
В нижней части бака 8 размещен электронагреватель 11, представляющий собой, например, закрепленный на негорючей панели нагревательный кабель. Бак 8, предназначенный для хранения, подогрева и подачи реагента, выполнен из коррозионностойкого материала. Для придания жесткости и устойчивости емкость 8 установлена в каркасе (на чертеже не показан).
Измерение или вычисление уровня реагента в баке 8, поддерживается с помощью контроллера блока управления 2 по сигналам, полученным от датчика давления 6, который размещен вертикально на уровне дна бака 8 с возможностью гидравлической связи с нижней точкой уровня реагента.
Измерение или вычисление температуры реагента в баке 8 и поддержание заданного диапазона производится с помощью контроллера блока управления 2 по сигналам, полученным от датчика температуры 7.
Блок управления 2 в соответствии с командами, полученными от контроллера осуществляет следующие функции: управление пуском и остановкой насосного агрегата, проводимом как в ручном, так и в автоматическом режиме; установку требуемой производительности насоса в пределах его технической характеристики; настройку и регулирование основных параметров процесса, а также запись, сохранение, архивирование и передачу информации о значениях этих параметров; измерение расхода химического реагента; дистанционный контроль и управление установкой с диспетчерского пункта по дискретным каналам или интерфейсу RS-485 и т.д. Блок управления 2 защищает установку от скачков напряжения и питающего тока, от снижения уровня реагента в баке 8, превышения установленного порога давления закачки реагента. Помимо этого, блок управления 2 передает на диспетчерский пункт информацию о несанкционированном доступе в установку, а по данным газоанализатора 12 - о состоянии газовоздушной среды в зоне установки. В случае достижения критического уровня загазованности контроллер блокирует работу всей установки, кроме средств сигнализации.
Состояние установки (работа, ожидание, авария) высвечиваются на размещенной в крышке корпуса 1 светодиодной панели 13. Установка освещается светильником 14.
Для предупреждения возникновения повышенной концентрации опасных паров реагента предусмотрена естественная вентиляция контейнера устройствами в составе которых входят дефлектор 15, приточный 16.1 и вытяжной 16.2 клапаны переменного сечения и решетка 17.
На одной из боковых стенок корпуса 1 установлено устройство ввода кабеля 18, служащее для прохода питающего кабеля и кабелей управления (на чертеже не показаны).
Корпус 1 и отсек, в котором установлен блок управления 2, оборудованы дверями с герметичными уплотнениями (на чертеже не показаны) и могут быть утеплены.
На боковой стенке второго отсека установлена коробка внешних подключений 19.
В заявленном устройстве закачка реагента осуществляется агрегатом, в том числе, электронасосным дозирующим плунжерным, в состав которого входят дозирующий насос и привод, оснащенный, например, электродвигателем и редуктором или электрогидравлическим толкателем.
Заявляемая установка дополнительно содержит расходомер сверхмалых расходов, рассчитанный на определение расхода реагента от 0,04 л/час и выше (на чертеже не показан).
Все комплектующие элементы оборудования установки выполнены во взрывозащищенном исполнении.
Установку размещают стационарно на устье нефтегазодобывающей скважины.
Химический реагент подается на объект закачки, например, в нефтегазодобывающую скважину или продуктопровод с помощью наземного трубопровода 20 и устройство ввода реагента 21.
Проникновение скважинной среды в установку предотвращается с помощью обратных клапанов 22, устанавливаемых на выходе дозирующего насоса 4 и в устройстве ввода реагента 21.
Осуществление полезной модели подтверждается на примерах конкретного выполнения.
Работа установки взрывозащищенного типа для дозирования химического реагента, снабженной агрегатом насосным с приводом от электрогидравлического толкателя, осуществляется следующим образом.
При подаче электропитания шток электрогидравлического толкателя, входящего в рычажную систему привода 3 выдвигается и передает усилие на плунжер дозирующего насоса 4, который, в свою очередь, перемещаясь, совершает такт нагнетания. При достижении крайнего верхнего положения шток начинает перемещаться в обратную сторону, одновременно с перемещением штока вниз, плунжер возвращается в исходное положение, при этом происходит всасывание химического реагента. Таким образом осуществляется работа дозирующего насоса 4, которая поддерживается блоком управления 2.
Давление закачки реагента контролируется манометром 5.
Заявляемая полезная модель имеет ряд преимуществ по сравнению с известными техническими решениями, в том числе, обеспечивает:
- возможность закачки химических реагентов и ингибиторов любого типа, в том числе коррозии, солеотложений, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости, способных к образованию взрывоопасных смесей;
возможность ее применения не только на объектах общепромышленного назначения, но и во взрывоопасных зонах, например, классов В-1а, В-1г;
- возможность установления заданных значений производительности дозирующего насоса;
- осуществление дистанционного управления и контроля за процессами дозированной подачи химического реагента, а также за состоянием и параметрами установки;
- защиту оборудования и персонала с помощью блокировочных и предохранительных устройств, системы сигнализации, срабатывающих в случае выхода технологических параметров за установленные пределы;
- не только телеметрический контроль за параметрами давления закачки, уровня и температуры реагента, недогрузке или перегрузке двигателей по току, величине питающего тока (высокого или низкого), но и за состоянием газовоздушной среды в зоне установки, а также за несанкционированным доступом в установку.