СИСТЕМА ПРИЕМА И ВЫДАЧИ СЫРОЙ НЕФТИ ИЗ РЕЗЕРВУАРА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
SYSTEM FOR RECEIVING AND DISPENSING CRUDE OIL FROM RESERVOIR AT LOW TEMPERATURES

Предлагаемое изобретение относится к средствам приема, хранения и выдачи нефти, и может быть применено в нефтяной промышленности в условиях низких температур.
Под сырой нефтью подразумевается жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит воду, механические примеси, растворенный газ, минеральные соли [ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия. М.: ГОССТАНДАРТ, 2002].
Механические примеси, содержащиеся в сырой нефти, попадают в резервуар и оседают на его дно. При этом на дне неравномерно по диаметру резервуара образуется плотный слой осадка. Высота осадка, состоящего из механических примесей, может достигать значений более одного метра. Максимальная высота наблюдается около приемной задвижки резервуара.
Известен резервуар для приема, хранения и отделения сырой нефти от воды. [И.А. Еланский, Ю.А. Матвеев. Патент на полезную модель №62909 от 10.05.2007 года].
В данной полезной модели на резервуар для темных нефтепродуктов, оборудованный подогревателями дополнительно устанавливаются раздаточные патрубки, сифонные краны и дренажный патрубок. В частности, вместо одного раздаточного патрубка и одного сифонного крана устанавливается вертикально три раздаточных патрубка и три сифонных крана на расстояниях, соответствующих правилам устройства вертикальных, цилиндрических, стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Рекомендуемые значения условных проходов патрубков составляют 100, 150, 200 и 250 мм. [Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. М. (Постановление Госгортехнадзора России №76) 2003 год]. Патрубки оборудуются задвижками соответствующего диаметра и трубопроводными коммуникациями.
Одновременно к нижней части стенки резервуара приваривается дренажный патрубок, который оборудуется задвижкой и трубопроводом. По трубопроводу вода с помощью насоса или самотеком поступает в отдельный резервуар, откуда затем откачивается в специальную скважину или емкость.
Дополнительные сифонные краны предназначены для определения уровня воды в резервуаре. Применение второго и третьего дополнительных раздаточных патрубков, находящихся выше основного раздаточного патрубка, позволяет решить задачу более эффективной выдачи сырой нефти из предлагаемого резервуара для дальнейшей подготовки. Установка дополнительных раздаточных и дренажных патрубков, а также сифонных кранов позволяет в постоянном режиме откачивать сырую нефть, находящуюся выше уровня воды. При этом одновременно с откачкой будет происходить ускоренное отделение воды от сырой нефти за счет использования внутренних подогревателей, а также дренаж воды из резервуара с помощью дренажного патрубка, задвижки и трубопроводных коммуникаций.
Данный резервуар позволяет решить проблему постоянного уменьшения уровня сырой нефти, за счет откачки нефтяной жидкости и воды с помощью дополнительного оборудования.
Недостатками указанного резервуара при приеме сырой нефти являются:
1. Отсутствие устройства, значительно уменьшающего попадание механических примесей в резервуар.
2. Наличие погрешности измерения за счет осадка, состоящего из механических примесей.
3. Недостаточная эффективность работы при низких температурах.
Также известен резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей механические примеси. [Ю.А. Матвеев, А.Ю. Богданов и др. Патент на полезную модель №79535 от 10.01.2009 года].
В данной полезной модели резервуар для приема, хранения и отделения сырой нефти от воды дополнительно оборудуется двумя фильтрами отстойниками, выполненных в виде усеченного конуса и оборудованных запорной арматурой, приборами для измерения давления, а также устройством для удаления механических примесей. Угол при вершине конуса предлагается не более 60 градусов с целью направленного движения осажденных частиц вниз под действием гравитационных сил. Конструкция и рабочий объем фильтра должны обеспечивать достаточное время нахождения сырой нефти в отстойнике для наиболее полного осаждения грубодисперсных механических примесей, которые являются основным фактором образования осадка на дне вертикального стального резервуара РВС.
Вертикальный стальной резервуар имеет приемный, раздаточный, дренажный и вентиляционный патрубки, задвижки, сифонные краны, световой и замерной люки, люк-лаз, дыхательный клапан, трубопроводы для приема и выдачи нефти и воды, внутренние секционные подогреватели с паром. На входе в резервуар перед задвижкой на приемном трубопроводе устанавливаются два фильтра отстойника с манометрами. Фильтры отстойники оборудуются трубопроводами и запорной арматурой для удаления механических примесей. На трубопроводных коммуникациях фильтров устанавливаются специальные задвижки, которые позволяют при наполнении механическими примесями первого фильтра отстойника включить в работу второй отстойник. Данный резервуар позволяет решить проблему частичного отстаивания и удаления механических примесей, содержащихся в сырой нефти.
Недостатками резервуара для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей механические примеси являются:
1. Низкая эффективность фильтрации и отстаивания механических примесей, содержащихся в сырой нефти.
2. Наличие погрешности измерения в резервуаре за счет осадка, состоящего из механических примесей.
3. Недостаточная эффективность работы при низких температурах.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является установка для приема и выдачи сырой нефти и фильтрации механических примесей. [Ю.А. Матвеев, А.Ю. Богданов и др. Патент на полезную модель №84357 от 10.07.2009 года].
Решение указанной задачи достигается тем, что на приемный трубопровод резервуара дополнительно устанавливаются два фильтра отстойника, оборудованных фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров, к которым от резервуара подводится трубопровод с горячим паром, оборудованной запорной арматурой. С целью удобства обслуживания и замены, фильтрующие сетки вставляются в специальные вставки, вмонтированные в отстойник. Фильтры отстойники оборудуются трубопроводами и запорной арматурой для удаления механических примесей. На трубопроводных коммуникациях фильтров отстойников устанавливаются специальные задвижки, которые позволяют при наполнении механическими примесями первого фильтра отстойника включить в работу второй фильтр отстойник.
Резервуар имеет приемные патрубки, трубопровод для выдачи нефти, задвижки, сифонные краны, световой и замерной люки, вентиляционный патрубок, люк-лаз, дыхательный клапан, трубопровод для приема нефти, внутренние секционные подогреватели с паром, дренажный патрубок, трубопровод для отвода воды с дренажной задвижкой.
На приемном трубопроводе резервуара устанавливаются два фильтра отстойника, с манометрами. Фильтры отстойники оборудуются трубопроводами и задвижками для удаления механических примесей. На трубопроводных коммуникациях фильтров отстойников устанавливаются специальные задвижки, которые позволяют при наполнении механическими примесями первого фильтра отстойника включить в работу второй отстойник. Также дополнительно отстойники оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров. К отстойникам от резервуара подводится трубопровод с горячим паром, оснащенный задвижками. В первой половине фильтра в специальную вставку вставляется сетка с ячейками большего диаметра, а затем аналогичным образом вставляется сетка с ячейками меньшего диаметра.
Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод и соответствующую задвижку сырая нефть с механическими примесями поступает в первый отстойник, который оборудован фильтрованными сетками с ячейками различного диаметра и трубопроводом подачи горячего пара. В фильтре нефть нагревается, и часть механических примесей за счет гравитационных сил осаждаются на дне фильтра отстойника. Механические примеси более крупного диаметра задерживаются первой сеткой, а меньшего диаметра второй сеткой. Заполнение фильтра определяется с помощью разности показаний манометров, установленных до и после отстойника. При заполнении первого фильтра отстойника с помощью специальных задвижек нефть направляется во второй фильтр. При этом механические примеси из первого отстойника удаляются по трубопроводу путем открытия задвижки. Подача пара с помощью задвижек переключается с первого фильтра на второй.
Заполненные фильтрованные сетки с первого отстойника вынимаются из специальной вставки и заменяются на новые. После прохождения фильтра отстойника сырая нефть поступает в резервуар, в котором значительно уменьшается количество механических примесей. В РВС сырая нефть нагревается при помощи внутренних подогревателей, использующих горячий пар. Вода за счет более высокой плотности осаждается на дно резервуара. После этого открывается дренажная задвижка для откачки воды по трубопроводу. Определив уровень воды в резервуаре с помощью сифонных кранов, оператор открывает необходимую задвижку трубопровода для откачки сырой нефти.
Предварительное удаление механических примесей в фильтре отстойнике, а также откачка сырой нефти, отделение и дренаж воды в отдельный резервуар позволяют снизить общий уровень нефти в РВС.
Недостатками установки для приема и выдачи сырой нефти и фильтрации механических примесей:
1. Недостаточная эффективность работы при низких температурах.
2. Низкая эффективность разделения нефти и воды.
3. Отсутствие устройства для введения присадок, снижающих температуру застывания высокомолекулярных парафинов.
Предлагаемое изобретение позволяет решить задачу повышения эффективности приема и выдачи сырой нефти при низких температурах в целях ее дальнейшей подготовки для производства товарной нефти. При этом уменьшается содержание механических примесей в нефти, повышается температура нефти и коэффициент полезного действия использования пара, увеличивается скорость отделения нефти от воды, а также уменьшается вязкость нефти.
Данные признаки являются существенными для решения задачи изобретения, так как повышается эффективность отстаивания сырой нефти от воды, улучшается прокачка нефти по трубопроводу, а также уменьшается температура застывания нефти.
При низких температурах в нефти может возникнуть особая структура, напоминающая кристаллическую решетку твердых тел, что существенно уменьшает текучесть нефти. Задача депрессорных присадок - разрушить эту структуру и не дать ей образоваться вновь. Обычно присадку вносят в разогретую нефть, в которой все парафины находятся в растворенном состоянии. При последующем охлаждении депрессорные присадки не позволяют парафинам застыть с образованием кристаллической решетки.
Решение указанной задачи достигается тем, что на трубопровод для приема нефти дополнительно установлены паровой расширитель трубчатого типа с уплотнениями, участок трубопровода с насосом дозатором и емкостью с депрессорной присадкой, а также термометр, при этом паровой расширитель установлен на трубопровод приема нефти герметично по принципу труба в трубе, выполнен с возможностью перемещения вдоль трубопровода приема нефти, оборудован наружными уплотнениями и краном для слива конденсата и воды, а также тем, что участок трубопровода с насосом дозатором и емкостью с депрессорной присадкой смонтирован после фильтров отстойников, в которых производится предварительный нагрев нефти.
Сущность изобретения пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2. фиг.3), на которых изображены: фронтальный разрез резервуара, фильтра отстойника и трубопроводов с оборудованием (фиг.1), горизонтальный разрез резервуара по линии внутренних секционных подогревателей и вид сверху фильтров отстойников с оборудованием (фиг.2), а также фронтальный разрез парового расширителя с уплотнениями (фиг.3).
Вертикальный стальной резервуар 1, имеет приемные и раздаточные патрубки 2, трубопровод для выдачи нефти 3, задвижки 4, сифонные краны 5, световой и замерной люки 6, 7, вентиляционный патрубок 8, люк-лаз 9, дыхательный клапан 10, трубопровод для приема нефти 11, паропровод 12 с внутренними секционными подогревателями 13, трубопровод для отвода воды 14.
На трубопроводе для приема нефти 11 устанавливаются два фильтра отстойника 15. Фильтры отстойники оборудуются трубопроводами 16 и кранами 17 для удаления механических примесей. На трубопроводных коммуникациях фильтров отстойников устанавливаются задвижки 4, которые позволяют при наполнении механическими примесями первого фильтра отстойника включить в работу второй отстойник. Также дополнительно фильтры отстойники 15 оборудуются двумя фильтрующими сетками, с ячейками различных диаметров 18, 19. К отстойникам 15 подводится паропровод 12 с горячим паром, оснащенный задвижками 4.
Паропровод оборудуется паровым расширителем трубчатого типа 20, в который входит трубопровод для приема нефти 11. Паровой расширитель имеет больший диаметр, чем трубопровод для приема нефти. Расширитель 20 оборудуется с боковых сторон наружными уплотнениями 21, а также краном для слива конденсата и воды 22.  Уплотнения предназначены для предотвращения утечек пара. Конструкция испарителя выполнена с возможностью его перемещения вдоль трубопровода для приема нефти 11 с целью проведения ремонта.
Также к трубопроводу 11 дополнительно подсоединяется трубопроводный участок 23 с насосом дозатором 24 и емкостью с депрессорной присадкой 25. Депрессорные присадки предназначены для разрушения высокомолекулярных парафинов с целью снижения температуры застывания (замерзания) нефти.
На трубопровод приема нефти устанавливается термометр 26, для контроля температуры нефти на входе в резервуар.
Изобретение работает следующим образом. Через приемный трубопровод 11 и соответствующую задвижку 4 сырая нефть 27 поступает в первый отстойник 15, который оборудован фильтрующими сетками 18, 19 с ячейками различного диаметра и трубопроводом подачи горячего пара. В фильтре 15 нефть нагревается, и часть механических примесей за счет гравитационных сил осаждаются на дне фильтра отстойника. При заполнении первого фильтра отстойника с помощью задвижек 4 нефть направляется во второй фильтр. При этом механические примеси из первого отстойника удаляются по трубопроводу 16 путем открытия крана 17. Подача пара с помощью задвижек 4 переключается с первого фильтра на второй.
После фильтра отстойника в трубопровод подачи нефти с помощью насоса-дозатора 24 из емкости 25 подается депрессорная присадка. Присадка подается в нагретую сырую нефть, после прохождения фильтра отстойника. Далее нефть в трубопроводе нагревается в паровом расширителе 20, при этом увеличивается скорость отделения нефти от воды и уменьшается вязкость сырой нефти.
В РВС сырая нефть продолжает нагреваться при помощи внутренних секционных подогревателей 13. Вода 28 за счет более высокой плотности осаждается на дно резервуара. После этого открывается соответствующая задвижка 4 для откачки воды по трубопроводу 14. Определив уровень воды 28 в резервуаре с помощью сифонных кранов 5, оператор открывает необходимую задвижку 4 трубопровода для откачки сырой нефти 3. При этом происходит одновременная откачка нефти и воды из резервуара.
Предварительное удаление механических примесей в фильтре отстойнике, а также откачка сырой нефти, отделение и дренаж воды в отдельный резервуар позволяют снизить общий уровень нефти и воды в РВС.
Многоступенчатый нагрев сырой нефти в фильтре отстойнике, паровом расширителе и в резервуаре позволяет:
1. Увеличить скорость отделения нефти от воды.
2. Значительно снизить вязкость нефти, что способствует эффективной перекачки нефти при низких температурах.
3. Произвести разрушение структур высокомолекулярных парафинов, при помощи депрессорных присадок, с целью снижения температуры застывания (замерзания) нефти.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности приема и выдачи сырой нефти, при низких температурах.