УСТАНОВКА ДЛЯ ВВОДА ПРОТИВОТУРБУЛЕНТНЫХ ПРИСАДОК В ТРУБОПРОВОД

Полезная модель относится к технике дозирования химреагентов в нефтяной промышленности, и может быть использована, например, для повышения пропускной способности нефтепроводов или нефтепродуктопроводов путем снижения гидравлического сопротивления турбулентного потока нефти или нефтепродуктов в процессе перекачки, с помощью ввода в трубопровод однокомпонентных присадок.
Известна установка дозирования химреагентов [А.с. СССР №926243, МПК Е21В 43/00, з. 11.03.1979., oп. 07.05.1982.], включающая накопительную емкость с электронагревателями, дозировочный насос, узел ввода реагента с запорной арматурой. При этом узел ввода реагента выполнен в виде связанной через запорную арматуру с источником сжатого воздуха П-образной трубки, верхняя часть которой размещена над уровнем химреагента в накопительной емкости.
Данная установка позволяет свести к минимуму утечки реагентов при заправочных операциях и эксплуатации установки, когда арматура в местах расположения клапанов теряет герметичность, однако отличается рядом технических сложностей. Так, например, дозировочный насос размещается непосредственно внутри накопительной емкости в герметичной камере. Такая компоновка затрудняет техническое обслуживание оборудования.
Известна установка для дозирования химреагентов [А.с. СССР №1070993, МПК Е21В 43/00, Е21В 37/06, G01F 11/00, з. 25.05.1982., oп. 10.03.2000.], включающая емкость с нагревателем, дозировочный насос и приемный патрубок, в которой для повышения надежности работы установки за счет предотвращения закупоривания приемного патрубка нерасплавленным реагентом и механическими примесями, приемный патрубок снабжен заборным устройством, содержащим заборный патрубок и коническую крышку с загнутыми кверху краями, которая установлена над нагревателем и заборным патрубком вершиной вверх.
К недостаткам известной установки можно отнести наличие риска растекания реагента через коническую крышку.
Известна установка для дозирования подачи поверхностно-активных веществ в нефтяные пласты [А.с. СССР №651117, МПК Е21В 43/00, з. 08.06.1977., oп. 05.03.1979.], содержащая накопительную емкость с электронагревателями с выходным патрубком, промежуточный бак подогрева и дозировочный насос, соединенные между собой трубопроводами. Для сокращения затрат энергии на предпусковой подогрев реагента и времени на подготовку установки к пуску верхняя часть промежуточного бака подогрева выполнена в виде конуса, вершина которого расположена ниже выходного патрубка накопительной емкости. Кроме того, из описания следует, что оборудование для перекачки реагента (промежуточный бак подогрева и дозировочный насос) установлены внутри утепленного помещения (контейнера).
К недостаткам данного аналога можно отнести тот же недостаток, что и у предыдущего аналога. Кроме того, две вышеуказанных установки предназначены преимущественно для использования при добыче полезных ископаемых, а не при их транспортировке.
Известна установка для дозированной подачи реагента [Свидетельство РФ №39910 U1, МПК Е21В 43/00, з. 05.05.2004., oп. 20.08.2004.], содержащая соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительную емкость с электронагревателями и размещенное в утепленном контейнере оборудование для подачи реагента, в том числе два дозировочных насоса и два подающих насоса, установленные параллельно во всасывающий трубопровод дозировочных насосов совместно с трубопроводом возврата излишков реагента в накопительную емкость, в контейнере размещен рециркуляционный насос, всасывающий и нагнетающий патрубки которого подсоединены к накопительной емкости, причем всасывающий патрубок выполнен с параллельным отводом, а участки трубопроводов между накопительной емкостью и стенкой контейнера выполнены из гибких рукавов. Предусмотрено, что в контейнере может быть смонтирована система отопления, вентиляции, автоматического пожаротушения, контроля уровня реагента в накопительной емкости, сигнализатор взрывоопасных концентраций, узел отбора воздуха и электрооборудование с системой управления и контроля, а в нагнетающем трубопроводе дозировочных насосов - расходомер и манометр.
К недостаткам данного аналога можно отнести отсутствие возможности регулировки подачи реагента дозировочными насосами, а также отсутствие дублирующих насосов, необходимых для обеспечения непрерывной работы установки.
В качестве прототипа выбрана установка для ввода противотурбулентной присадки в трубопровод [Патент РФ №89883 U1, МПК F17D 3/12, F17D 1/16, з. 06.08.2009., oп. 20.12.2009.], содержащая утепленный контейнер, соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительную емкость, и оборудование для подачи реагента, в том числе, по меньшей мере, два установленных параллельно дозировочных насоса разной производительности, сигнальную, контрольную, измерительную и управляющую аппаратуру, в контейнере размещена, по меньшей мере, одна расходная емкость, связанная с накопительной емкостью и с всасывающим патрубком каждого дозировочного насоса, и выполненная с возможностью создания в ней избыточного давления посредством компрессора. Для обеспечения непрерывной работы, для каждого дозирующего насоса устанавливается, по меньшей мере, один дублирующий насос. Предусмотрено, что для перекачки присадки из накопительной(ых) емкости(ей) в расходную может быть установлен шланговый насос, характеризующийся надежностью, простотой эксплуатации, в том числе простотой замены рабочего органа, возможностью реверсивной работы и т.п. Компрессор предпочтительно размещается в отдельном контейнере с максимальным удалением от утепленного контейнера установки на 40 м. Предусмотрено, что установка может быть снабжена системами отопления, вентиляции и автоматического пожаротушения.
Недостатками прототипа являются:
1. Отсутствие дублирующего насоса для шлангового насоса, подающего присадку из внешней емкости в емкости, расположенные в контейнере.
2. В условиях низких температур сжатый воздух от компрессора, размещенного в другом контейнере, увлажняется, вследствие конденсации в нем влаги, что приводит к кристаллизации присадки и невозможности ее дальнейшего использования.
3. Установка не обеспечивает предварительную подготовку присадки, находящейся в транспортной таре (подогрев, перемешивание). При этом в условиях низких температур присадка в транспортной таре загустевает и расслаивается и при опорожнении часть этой загустевшей присадки остается на дне транспортной тары.
4. В контейнере с оборудованием отсутствуют легкосбрасываемые конструкции, что может привести к дополнительным разрушениям оборудования, располагаемого внутри контейнера в случае возникновения нештатной ситуации (например, взрыве).
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение регулируемой, в зависимости от необходимого расхода, дозированной подачи, на выбор одного из двух различных (по физическим характеристикам, например, вязкости) видов присадок, добавляемых в поток нефти или нефтепродуктов для повышения пропускной способности нефтепроводов или нефтепродуктопроводов путем снижения гидравлического сопротивления турбулентного потока в процессе перекачки.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении точности дозирования присадок, надежности и уровня автоматизации технологических процессов.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для ввода противотурбулентных присадок в трубопровод, содержит соединенные трубопроводами с запорной арматурой расходную емкость и оборудование для подготовки и подачи реагентов, в том числе дозировочный насос, сигнальную, контрольную, измерительную и управляющую аппаратуру. Согласно предложению, оборудование для подготовки и подачи реагентов размещено в утепленных контейнерах, при этом в одном из контейнеров установлен, по меньшей мере, один дозировочный насос с регулируемой подачей, по меньшей мере, две расходные емкости, выполненные с возможностью создания в них избыточного давления посредством компрессора, связанные с всасывающим патрубком дозировочного насоса и напорным патрубком шлангового насоса, для каждого насоса в установке имеется, по меньшей мере, один резервный.
В частности, установка может состоять из трех утепленных контейнеров.
Кроме того, в одном из контейнеров могут быть установлены, по меньшей мере, один основной и один резервный рециркуляционные насосы, а также предусмотрено место для хранения транспортных емкостей с присадкой.
Также для размещения транспортных емкостей с присадкой в контейнере могут применяться тележки.
Для перемещения тележек внутрь контейнера может быть использована лебедка.
В числе отличий установки следует отметить то, что контейнеры могут быть снабжены легкосбрасываемыми конструкциями и приточно-вытяжной вентиляцией, способной работать в автоматическом режиме.
Установка может быть снабжена системами отопления, вентиляции и кондиционирования.
Для удаления влаги из воздуха, подаваемого компрессором, может быть использован осушитель воздуха.
Заявляемая полезная модель поясняется фиг.1, 2, 3 и 4. На фиг.1 изображена структурная схема установки; на фиг.2 - контейнер №1; на фиг.3 - контейнер №2; на фиг.4 - контейнер №3.
Установка для ввода противотурбулентных присадок в трубопровод, содержит расходную емкость 4 (фиг.1) с электронагревателями и три утепленных контейнера 1, 2 и 3 с оборудованием для подачи, хранения и подготовки реагентов, системами электроснабжения и автоматики, контрольной, измерительной и управляющей аппаратурой. В первом контейнере 1 (фиг.1) расположены две расходные емкости 11 (фиг.2), основной 12 и резервный 13 дозировочные насосы с регулируемой подачей, основной 14 и резервный 15 подающие насосы, основной 16 и резервный 17 шланговые насосы. Основным измерительным прибором является расходомер 18. В контейнерах 1 и 2 (фиг.1) установлены обогреватели 19 (фиг.2 и 3), в контейнере 3 (фиг.1) установлены обогреватели 26 (фиг.4). Во втором контейнере 2 (фиг.1) расположены основной 20 и резервный 21 (фиг.3) рециркуляционные насосы, всасывающий патрубок которых выполнен с параллельным отводом (не показан), лебедка 22, тележки 23. В третьем контейнере 3 (фиг.1) расположены компрессор 24 (фиг.4), осушитель воздуха 25, а также оборудование электроснабжения и система автоматического управления, расположенные в шкафах 27 и 28. Контейнеры могут быть оснащены системами вентиляции и кондиционирования (не показаны). Контейнеры 1 и 2 (фиг.1) могут быть оснащены легкосбрасываемыми конструкциями (не показаны). Нагнетающий трубопровод дозировочных насосов 12 и 13 (фиг.2) предназначен для подключения непосредственно к нефтепроводу или нефтепродуктопроводу при помощи гибкого рукава 5 (фиг.1) с путевым кабельным подогревом. Контейнеры 1, 2, 3 (фиг.1) и расходная емкость 4 с электронагревателями соединены между собой при помощи гибких рукавов 6, 7, 8, 9, 10 с путевым кабельным подогревом.
Установка работает следующим образом.
Посредством шлангового насоса 16 или 17 (фиг.2) (способного перекачивать высоковязкие жидкости) присадку закачивают в расходные емкости 11, например, из транспортных емкостей. Затем запускают компрессор 24 (фиг.4), сжатый воздух которого проходит через осушитель 25 и поднимает давление до заданной величины в одной из расходных емкостей 11 (фиг.2). Запускают дозировочный насос 12 или 13 (фиг.2), установив, в зависимости от необходимого количества присадки, требуемую подачу, который нагнетает присадку через гибкий рукав 5 (фиг.1) с путевым кабельным подогревом непосредственно в нефтепровод или нефтепродуктопровод.
Во втором контейнере 2 (фиг.1) могут быть расположены транспортные емкости с присадкой, установленные на тележках 23 (фиг.3). Для перемещения тележек 23 (фиг.3) в контейнер 2 (фиг.1) может быть использована лебедка 22 (фиг.3). Присадка, находящаяся в транспортных емкостях, размещенных в контейнере 2 (фиг.1) при необходимости предварительно отогревается внутри контейнера 2 и рециркуляционным насосом 20 или 21 (фиг.3) перемешивается и подается в расходную емкость 4 (фиг.1). Посредством параллельного отвода всасывающего патрубка рециркуляционного насоса 20 или 21 (фиг.3) может закачиваться присадка в расходную емкость 4 (фиг.1), например, из транспортных емкостей.
Присадка, находящаяся в расходной емкости 4 (фиг.1) периодически перемешивается рециркуляционным насосом 20 или 21 (фиг.3).
Для ввода в нефтепровод или нефтепродуктопровод присадки из расходной емкости 4 (фиг.1) включают подающий насос 14 или 15 (фиг.2), запускают дозировочный насос 12 или 13, установив, в зависимости от необходимого количества присадки, требуемую подачу, который нагнетает присадку через гибкий рукав 5 (фиг.1) с путевым кабельным подогревом непосредственно в нефтепровод или нефтепродуктопровод. Требуемая подача реагента настраивается по показаниям расходомера 18 (фиг.2). Включение-выключение насосов осуществляется соответствующими пусковыми элементами, размещенными в шкафах управления 27, 28 (фиг.4). Перечисленные выше операции по подготовке и подаче присадок предваряет закрывание-открывание соответствующей запорной арматуры. Также возможно подсоединение выходного рукава шлангового насоса 16 или 17 (фиг.2) поочередно к одной, а затем к другой расходной емкости 11. Практически непрерывная работа установки обеспечивается, в том числе, возможностью быстрого перехода на работу соответствующего резервного насоса, а также одной из расходных емкостей 11 (фиг.2).
Широкий спектр применения установки обуславливается возможностью использования присадок различной вязкости, подаваемых из расходной емкости 4 (фиг.1) или одной из расходных емкостей 11 (фиг.2), а необходимый расход присадки обеспечивается применением дозировочного насоса 12 или 13 с регулируемой подачей.
Для управления технологическими процессами применяется система автоматического управления, расположенная в контейнере 3 (фиг.1). Она осуществляет автоматическое регулирование подачи в нефтепровод или нефтепродуктопровод, что обеспечивает повышение точности и надежности дозирования присадок, оптимизацию ввода присадок за счет уменьшения ручных операций.
Для обеспечения защиты оборудования в случае возникновения нештатной ситуации в контейнерах 1 и 2 (фиг.1), которые предполагается размещать во взрывоопасной зоне, применяется приточно-вытяжная вентиляция, способная работать в автоматическом режиме и легкосбрасываемые конструкции.
Контейнеры 1, 2 и 3 (фиг.1) позволяют поддерживать рабочую температуру внутри, независимо от наружной температуры, защищают оборудование от атмосферных осадков и вандальных действий.
В целом установка для ввода противотурбулентных присадок в трубопровод представляет собой модульную конструкцию (контейнеры 1, 2 и 3 (фиг.1)) и может транспортироваться на любое расстояние автомобильным и железнодорожным транспортом.
Опытный образец установки прошел испытания на предприятии-изготовителе, а также на объекте в условиях эксплуатации. Результаты испытаний доказали надежность и бесперебойность работы как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.
Заявляемая полезная модель повышает точность дозирования присадок, надежность и уровень автоматизации технологических процессов.