СПОСОБ БЕСПРЕРЫВНОЙ ДОЗИРОВАННОЙ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОГО ХИМРЕАГЕНТА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CONSTANT DOSE PUMPING-OVER OF LIQUID CHEMICAL REACTANT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение 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, в описании которой содержится и способ (см. патент RU №2242586, МПК E21B 37/06, опубл. в БИ №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 бесштоковая - 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 поступивший в контейнер шлам, вытесняясь поршнем из него, попадает в зону дросселя и, постепенно накапливаясь там, забивает его, без того малое, проходное сечение, приводя всю установку в неработоспособное состояние, а оперативная очистка его не предусмотрена.
Известна также установка для дозированной подачи химреагента в скважины куста и дозатор химреагента, в описании которой также содержится и способ, заключающийся в перекачке жидкости по гидролинии насосом из емкости через гидрораспределитель и узел регулирования перекачиваемой жидкости по команде из блока управления в дозатор, представляющий собой гидроцилиндр с поршнем (см. патент RU №2142553, МПК E21B 37/06, опубл. 10.12.1999 г., прототип).
При этом установка содержит 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.
Известный способ и установка для его осуществления более близки к предлагаемому и могут быть приняты в качестве прототипа. В них недостатки аналога частично устранены. Однако и они не лишены недостатков. Так, например, установка для осуществления способа сложна по конструкции, требует наличия пружин для поршня и нагнетательного клапана, при этом узел регулирования подачи химреагента не поддается автоматизации и не обеспечивает беспрерывной точной дозировки подаваемого химреагента по причине пульсирующей подачи его насосом-дозатором.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа.
Поставленная задача решается описываемым способом и установкой для его осуществления.
Способ включает перекачку жидкости по гидролинии насосом из емкости через гидрораспределитель и узел регулирования перекачиваемой жидкости по команде из блока управления в дозатор, представляющий собой гидроцилиндр с поршнем.
Новым является то, что насосом перекачивают рабочую жидкость из емкости в гидроцилиндр замкнутой круговой циркуляцией по гидролинии по схеме: емкость с рабочей жидкостью - насос - гидроцилиндр - емкость, при этом в качестве рабочей жидкости выбрано жидкое техническое масло, причем перед подачей рабочей жидкости в гидрораспределитель ее пропускают через узел регулирования подачи рабочей жидкости, а в качестве поршня выбран поршень двухстороннего действия, при этом подачу дозируемого жидкого химического реагента осуществляют по гидролинии в подпоршневые полости гидроцилиндра поочередно.
Установка для осуществления способа включает 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.
Новым является то, что вход насоса подключен к емкости с рабочей жидкостью, в качестве которой выбрано техническое жидкое масло, а его выход - с узлом регулирования подачи рабочей жидкости, сообщенным по гидролинии с расходомером с гидроцилиндром через гидрораспределитель, при этом гидроцилиндр разделен перегородкой с отверстием в центре на две герметичные камеры, в каждой из которых установлены поршни одинаковой конструкции, связанные между собой стержнем, пропущенным через отверстие перегородки, а подпоршневые полости гидроцилиндра сообщены с помощью гидролинии с обратными клапанами с емкостью с жидким химреагентом.
На приведенном чертеже схематически изображена заявляемая установка для осуществления способа.
Установка для беспрерывной дозированной перекачки жидкого химреагента включает емкости 1 и 2, заполненные рабочей жидкостью и жидким химреагентом соответственно. Емкость 1 через гидролинии 3 с вмонтированным фильтром 4 сообщена с входом насоса 5, выход которого с помощью гидролинии 6 через расходомер 7 с датчиком сообщен с узлом 8 регулирования подачи рабочей жидкости вручную, сообщенным, в свою очередь, по гидролинии 9 с гидроцилиндром 10 через гидрораспределитель 11. В качестве рабочей жидкости выбрано жидкое техническое масло, обладающее возможностью замкнутой круговой циркуляции по гидролиниям 3, 6, 9, 12 и 13 по схеме: емкость 1 - насос 5 - узел 8 регулирования - гидрораспределитель 11 - гидроцилиндр 10 - гидрораспределитель 11 - узел регулирования 8 - регулируемый дроссель 14 - емкость 1. Гидроцилиндр 10 с помощью перегородки 15 с отверстием в центре разделен на две герметичные камеры, в каждой из которых установлены поршни 16 и 17, связанные между собой стержнем 18, герметично установленным и пропущенным через вышеупомянутое отверстие перегородки. При этом подпоршневые полости 19 и 20 сообщены гидролинией 21 с вмонтированными обратными клапанами 22 и 23 с емкостью 2 для жидкого химреагента, например ингибитора коррозии, для предотвращения обратного движения реагента в емкость. Подпоршневые полости 19 и 20 камер определяют подачу конкретного объема жидкого химреагента согласно регламенту, контролируемому расходомером 24 с датчиком, когда поршни находятся в крайних положениях со стороны концевых выключателей 25 и 26 с датчиками 27 и 28 соответственно. Полости 19 и 20 гидроцилиндра сообщены выкидными гидролиниями 29 и 30 с вмонтированными нагнетательными обратными клапанами 31 и 32 и с вмонтированным манометром 33 с датчиком 34 для контроля давления на выкиде гидроцилиндра 10. К выкидной гидролинии 6 насоса 5 присоединена байпасная линия 35 с вмонтированным перепускным клапаном 36, сообщенным с емкостью 1 для жидкого технического масла.
Установка также содержит микропроцессор 37 с наперед заданной программой, с которым электрически связан блок управления, датчики уровня жидкостей в емкостях 1 и 2, а также датчики расходомеров 7 и 24, электродвигатель М - привод насоса 5 через его преобразователь частоты 38 для регулирования его оборотов, тем самым согласно заданной программе обеспечивается необходимый расход реагента из емкости 2 в зависимости от расхода нефти или воды в технологические линии 39 для транспортирования продукции скважины в систему сбора и подготовки нефти или воды для нагнетания в пласт через скважину для поддержания пластового давления (ППД). Для этого технологическая линия 39 может быть снабжена накладным расходомером 40, содержащим датчик 41 (датчик изображен условно), который также электрически соединен с микропроцессором 37.
Установка также может быть снабжена резервным насосом, в случае потери герметичности насоса 5 или выхода его из строя, для оперативного возобновления беспрерывного перекачивания химического реагента.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
Осуществление способа описано в работе установки.
Установка работает следующим образом.
После окончания монтажных работ емкость 1 заправляют жидким техническим маслом, а емкость 2 жидким химреагентом, например, ингибитором коррозии, для подачи в скважину по системе нагнетания воды в пласт для поддержания пластового давления (ППД) или деэмульгатором - в трубопровод промысловой системы транспорта и подготовки нефти в нефтяной промышленности, к процессору подсоединяют датчики 27 и 28 концевых выключателей 25 и 26, датчики расходомеров 7 и 24, привод - двигатель М насоса 5 через преобразователь частоты 38, гидрораспределитель 11, датчик 34 манометра 33, устанавливаемый на выкидной гидролинии гидроцилиндра 10. Первоначально вручную регулируют узел 8, а также дроссель 14 подачи рабочей жидкости согласно регламенту. Далее по команде из блока управления двигатель М насоса 5 запускают в работу. Из емкости 1 рабочая жидкость через фильтр 4 по гидролинии 3 поступает в насос и далее через расходомер 7 - в узел 8 регулирования подачи рабочей жидкости, откуда она поступает в гидрораспределитель 11. При этом в нем по команде из блока управления открывается один из каналов и рабочая жидкость по гидролинии 9 или 12 поступает в одну из надпоршневых полостей, например по гидролинии 9 в надпоршневую полость 42 поршня 16. Под давлением рабочей жидкости поршень 16 начинает перемещаться в поступательном направлении, при этом одновременно начинает перемещаться и связанный с ним стержнем 20 поршень 17, в подпоршневой полости 20 которого создается разрежение, в результате чего туда поступает химреагент из емкости 2 через фильтр 43, расходомер 24, обратный клапан 23 и заполняет ее при достижении поршня до правого конечного положения, при этом датчик 28 концевого выключателя 26 передает сигнал в блок управления, откуда дается команда на подачу рабочей жидкости из гидрораспределителя 11 на надпоршневую полость 44 по гидролинии 12; поршень 17 начинает перемещаться влево, вытесняя химреагент из подпоршневой полости 20 в выкидную гидролинию 30 и далее через манометр 33 в технологическую линию 39. При этом находящаяся в надпоршневой полости 42 рабочая жидкость вытесняется в емкость 1 через гидролинии 9, гидрораспределитель 11, узел 8 регулирования подачи рабочей жидкости, гидролинии 13, регулируемый штуцер 14, а его подпоршневая полость 19 заполняется химреагентом из емкости 2 по гидролинии 21 и обратный клапан 22. При обратном ходе поршня 16 аналогично, как при обратном ходе поршня 17, идет вытеснение заполненной химреагентом подпоршневой полости 19 по гидролинии 29 через обратный клапан 31 в технологическую линию 39, а его надпоршневая полость 42 заполняется рабочей жидкостью, а тем временем поршень 17, перемещаясь в поступательном направлении, вытесняет из надпоршневой полости 44 рабочую жидкость в емкость 1 по гидролинии 12, гидрораспределитель 11, узел регулирования подачи 8, гидролинии 13 и регулируемый дроссель 14. Далее цикл повторяется. Как видно из вышеописанного насос 5 работает в среде жидкого технического масла, постоянно циркулирующего по замкнутой гидролинии, что обеспечивает долговечность его работы. При этом подачу химреагента из емкости 2 можно регулировать в широком диапазоне, например, увеличив обороты двигателя М через преобразователь частоты, выбрав соответствующий объем гидроцилиндра, при этом путем увеличения диаметра стержня 18 можно добиться эффекта мультипликатора, уменьшив рабочую поверхность поршня со стороны нагнетания дозированного химреагента из подпоршневой полости 18 или 19. В процессе работы установки датчики расходомеров 24 и 40 постоянно сигнализируют оператора или диспетчера в случае отклонения от расчетной подачи на выкид дозированного химреагента или в технологической линии 39, что отражается на дисплее у оператора. В первом случае отклонение подачи химреагента в технологическую линию 39 от расчетного в меньшем объеме может отрицательно сказаться на состоянии скважинного оборудования или не обеспечить необходимое качество деэмульсации нефти, когда подачу химреагента осуществляют в систему транспортировки нефти. Это может случиться из-за потери герметичности поршня насоса. Тогда оператор запускает в работу резервный насос.
В случае изменения технологического режима транспортирования продукции скважины или воды по тем или иным причинам по технологической линии, например упал дебит скважины или снизилась приемистость пласта при нагнетании в пласт воды для ППД, то датчиком 41 накладного расходомера 40 эта информация сразу передается микропроцессору, который дает команду преобразователю частоты 38 для изменения оборотов электродвигателя М насоса 5 в соответствии с регламентом, которое отразится на скорости перемещения поршней 16 и 17 в гидроцилиндре, тем самым регулируя подачу необходимого объема дозированного химреагента.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Использование способа позволит осуществить перекачивание жидкого химреагента по назначению и достичь необходимый высокий результат в различных отраслях промышленности за счет беспрерывного перекачивания в предусмотренной регламентом дозе с возможностью, при необходимости, регулирования ее в широком диапазоне. За счет замкнутой круговой циркуляции рабочей жидкости, в качестве которой выбрано жидкое техническое масло, обеспечивается долговечность работы насоса и гидроаппаратуры, следовательно, и всей установки для осуществления способа. Постоянный автоматический контроль за дозированной подачей химреагента позволит своевременно устранить отклонение подачи химреагента от расчетного и приведет к экономии дорогостоящего химреагента, при этом размещение в гидроцилиндре поршней двухстороннего действия обеспечивает получение эффекта мультипликатора, что позволит добиться расчетного высокого давления для подачи химреагента в технологическую линию в системе нагнетания воды в пласт для ППД или в системе добычи нефти, транспортирования продукции скважины для сбора и подготовки нефти.
Способ прост в осуществлении и не требует сложного оборудования для его осуществления.