Устройство ввода химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции

Устройство ввода жидких химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к устройствам ввода различных составов, например, жидких химических реагентов, в наземный трубопровод, по которому осуществляют перекачку скважинной жидкости, включая нефть, водонефтяную эмульсию, пластовую воду.
Уровень техники
Известно автоматическое устройство дозирования деэмульгатора (патент РФ №2538186, кл. МПК F17D 3/12, дата публ. 10.01.2015), включающее емкость с деэмульгатором, связанную через реагентопровод с насосом, и блок автоматики. Устройство дополнительно снабжено гидропневмоаккумулятором, датчиками давления и расхода, регулирующим и обратными клапанами и сообщено с узлом учета нефти, установленным на нефтепроводе, при этом узел учета нефти электрически связан через блок автоматики с регулирующим клапаном, установленном на реагентопроводе. Гидропневмоаккумулятор реагентопроводом связан с насосом и установлен перед регулирующим клапаном, а датчик давления установлен перед гидропневмоаккумулятором и электрически связан с блоком автоматики, при этом обратные клапаны установлены соответственно перед датчиком давления и после датчика расхода.
Известно устройство для дозирования подачи реагентов (патент РФ №180117, кл. МПК F17D 3/12, дата публ. 04.06.2018), в поток жидкости в трубопроводе, содержащее насос - дозатор с приемной и нагнетательной линиями, обеспечивающий подачу заданного количества реагентов в поток жидкости в трубопроводе, и контролер. Нагнетательная линия выполнена с возможностью соединения с трубопроводом, а насос-дозатор соединен с контроллером. Устройство снабжено средством измерения массы жидкости в трубопроводе, которое установлено в нагнетательной линии насоса-дозатора и соединено с контроллером.
Известно устройство ввода химического реагента (патент РФ №133898, кл. МПК F17D 3/12, дата публ. 27.10.2013), включающее в себя цилиндрический корпус с двумя фланцами, и форсункой с соплами, штуцер, отбойники, диспергатор. Форсунка предназначена для ввода химического реагента и диспергирования его в основной поток. Отбойники служат для гидродинамического возмущения проходящего по нефтепроводу нефтепродукта. Диспергатор представляет собой цилиндрический патрубок с перегородками, выполненными в форме сегментов, служащих для гидродинамического возмущения потока проходящего нефтепродукта в зоне смешения.
Недостатками приведенных конструкций является неравномерность распределения объема подаваемого реагента по сечению трубопровода
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой конструкции является способ ввода химического реагента в поток жидкости в трубопроводе и устройство для его осуществления (Патент РФ №2308639, МПК E17D 3/12, B01D 17/04, опубл. 20.10.2007.). Устройство ввода химического реагента в поток жидкости в трубопроводе, через которое реализуют предложенный способ, включает емкость для химического реагента, насос прокачки, вспомогательный трубопровод для прокачки химического реагента из емкости в поток жидкости в трубопроводе при помощи насоса. В трубопроводе размещают зонд для ввода химического реагента в поток жидкости в трубопроводе с одним или несколькими отверстиями, которые выполнены из условия, чтобы доля подаваемого химического реагента в трубопровод увеличивалась от периферии к центру.
Основным недостатком известного способа является неравномерность распределения реагентов по сечению трубопровода за счет стационарного размещения зонда, подачу реагента из которого осуществляют капельным способом, при котором доля подаваемого химического реагента изменяется от периферии к центру.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении степени равномерности диспергирования жидкого реагента по площади поперечного сечения потока транспортируемой скважинной продукции в трубопроводе.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что устройство ввода жидких химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции включает диспергатор-распылитель, выполненный в виде полой цилиндрической трубки с одним закрытым торцом, в котором выполнено центральное сквозное отверстие, при этом, внутри диспергатора-распылителя концентрично установлена игла, а внутри направляющего элемента, соосно, размещена пружина, при этом распылитель диспергатор устанавливают так, что его торцевое отверстие находится в области центральной оси транспортировочного трубопровода, при этом металлический ящик клапанного блока закрыт чехлом для предотвращения попадания осадков и пыли на оборудование.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена общая схема подачи жидких химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции. На Фиг. 2 показан укрупненный фрагмент диспергатора-распылителя с иглой.
Осуществление полезной модели
Устройство ввода жидких химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции (Фиг. 1) включает клапанный блок 1, выполненный, например, в форме металлического ящика со сквозным отверстием 2 в днище, к которому соосно, через полый, цилиндрический, вертикально ориентированный переходник 3, присоединен горизонтально ориентированный фланец 4, предназначенный для соединения с фланцем трубопровода 5, с установленным на трубопроводе 5, перед местом ввода жидкого химического реагента, манометром 6.
Через сквозное отверстие 2, полую цилиндрическую часть переходника 3, центральное отверстие фланца 4 и фланца трубопровода 5, концентрично, проходит диспергатор-распылитель 7, выполненный в виде полой цилиндрической трубки с одним закрытым торцом, в центральной части которого выполнено центральное сквозное отверстие 8, гидравлически связанное со сквозным отверстием 2 в нижней стенке металлического ящика клапанного блока 1. Другим концом диспергатор-распылитель 7 жестко, под прямым углом, соединен с наружной поверхностью нижней стенки металлического ящика клапанного блока 1.
Внутри полой части диспергатора-распылителя 7, концентрично, установлена игла 9, образуя кольцевой зазор 10, гидравлически связанный с внутренним объемом металлического ящика клапанного блока 1 и центральным сквозным отверстием 8 диспергатора-распылителя 7. Наружный диаметр иглы 9 не менее диаметра сквозного отверстия 7 (Фиг. 2). Другой конец иглы 9 жестко соединен с нижней поверхностью плоского шайбообразного уплотнителя 11, размещенного в вертикально ориентированном, полом, цилиндрическом направляющем элементе 12, соосном с диспергатором-распылителем 7. Верхним торцом направляющий элемент 12 жестко соединен с внутренней поверхностью верхней стенки металлического ящика клапанного блока 1. Внутри направляющего элемента 12, соосно, размещена пружина 13, жестко соединенная с одной стороны с внутренней поверхностью верхней стенки металлического ящика клапанного блока 1, а с другого конца- с верхней поверхностью плоского шайбообразного уплотнителя 11. Металлический ящик клапанного блока 1 закрыт чехлом 17 для предотвращения попадания осадков и пыли на оборудование.
Подачу жидкого химического реагента в металлический ящик клапанного блока 1 осуществляют из бака 14 по трубопроводу 15. Манометр 6 трубопровода 5 связан с контроллером станции управления 16 и датчиками бака 14 электрической связью.
Работу устройства ввода химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции осуществляют следующим образом:
На основании показаний датчика давления 6, через контроллер станции управления 16 регулируют объем подаваемого химреагента из бака 14 по трубопроводу 15 в металлический ящик клапанного блока 1. После чего, через распылитель-диспергатор 7 подают жидкий химреагент в трубопровод транспортировки скважинной продукции следующим образом: распылитель-диспергатор 7 устанавливают так, что его торцевое отверстие 8 находится в области центральной оси транспортировочного трубопровода 5, а центральная ось отверстия 8 распылителя-диспергатора 7 расположена перпендикулярно направлению потока транспортируемой по трубопроводу 5 скважинной жидкости.
В зависимости от количества реагента, поступающего из бака 14 по трубопроводу 15 в металлический ящик клапанного блока 1, шайбообразный уплотнитель 11, под давлением поступающей жидкости, совершает линейные поступательные перемещения внутри направляющего элемента 12, сжимая пружину 13. Одновременно с шайбообразным уплотнителем 11 совершает поступательное движение вверх игла 9, увеличивая величину зазора Δ между торцевым отверстием 8 распылителя-диспергатора 7 и торцом иглы 9.
При снижении давления в трубопроводе 5 на основании показаний датчика давления 6, через контроллер станции управления 16 регулируют величину подачи реагента из блока подачи химреагентов по трубопроводу 14 в металлический ящик клапанного блока 1. Уровень жидкости в нем снижается, что приводит к перемещению внутри направляющего элемента 12 цилиндрического уплотнителя 11 с иглой 9. Пружина 13 разжимается, уменьшая при этом величину зазора Δ, следствием чего является уменьшение объема подаваемого через торцевое отверстие 8 жидкого химреагента в центральную часть потока транспортируемой жидкости трубопровода 5.
3
3
3
Опытные работы по использованию устройства ввода химических реагентов в трубопровод транспортировки скважинной продукции проведены на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», в частности, на нефтесборном коллекторе с АГЗУ-0435 ЦДНГ №4 Полазненского нефтяного месторождения. Типоразмер нефтепровода 114×6 мм, внутренний диаметр 102 мм. По нефтепроводу перекачивали жидкость с расходом 163,1 м/сут, рабочим давлением в трубопроводе 0,17 МПа. Осуществлялась подача химического реагента - деэмульгатора «ФЛЭК Д-028М». Работы проводились на нефтесборном коллекторе с АГЗУ-1006 ЦДНГ №10 Кокуйского нефтяного месторождения. Типоразмер нефтепровода 159×6 мм, внутренний диаметр 147 мм. По нефтепроводу перекачивали жидкость с расходом 9,7 м/сут, рабочим давлением в трубопроводе 0,9 МПа. Осуществлялась подача химического реагента - деэмульгатора «Сондем 4403». Работы проводились на нефтесборном коллекторе с АГЗУ-6333 ЦДНГ №6. Типоразмер нефтепровода 159×6 мм, внутренний диаметр 147 мм. По нефтепроводу перекачивалась жидкость с расходом 140 м/сут, рабочим давлением в трубопроводе 1,5 МПа. Осуществлялась подача химического реагента - растворителя «ЭФРИЛ 270 марка 2».
Экспериментально полученные зависимости количества подаваемого реагента в трубопровод от давления и величины подъема иглы приведены в Таблице.
2
Проведенные опытные работы показали, что наибольший эффект по распылению (диспергированию) жидких реагентов в трубопровод достигается при размере торцевого отверстия 8 распылителя-диспергатора 7 порядка 0,22 мм.