МОБИЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ ПОДАЧИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ К ВНЕШНЕМУ УСТРОЙСТВУ В ЗАТРУБНОЕ ПРОСТРАНСТВО СКВАЖИНЫ И/ИЛИ В ТРУБОПРОВОД (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для дозированного ввода рабочей жидкости, например жидких химреагентов и метанола в скважины и в трубопроводы для обеспечения защиты колонн скважин, внутрискважинного и нефтегазопромыслового оборудования, трубопроводов от коррозии, отложения солей, парафина и гидратообразований.
Известна мобильная установка дозирования химреагента (RU 62653 U1, з-ка 2006143606/22, от 08.12.2006, E21B 37/06), содержащая установленное внутри кузова автомобиля рамное основание, на котором смонтировано технологическое оборудование, состоящее из емкости для реагента, выполненной в виде двух баков, расположенных на противоположных сторонах кузова, каждый из которых снабжен указателем уровня с тарированной шкалой, трубкой с изогнутым концом, в которую вставлена воздушная труба и имеющих выемки в днище под колесные арки автомобиля и жестко установленные внутри, по меньшей мере, две перегородки, выполняющие функцию волногасителя, а в донной части расположен температурный компенсатор, дозировочного плунжерного насоса, насоса для закачки химреагента в емкость, обогревателя, системы трубопроводов с запорной арматурой, содержащей на каждой из ветвей всасывающей магистрали резиновые муфты, системы автоматики, привода дозировочного плунжерного насоса, и насоса для закачки химреагента в бак и тепловой пушки от бензогенератора.
Однако, используемый в описанном мобильном блоке плунжерный насос не является герметичным, что приводит к необходимости сбора и утилизации утечек вне блока, что повышает эксплуатационные затраты при использовании данного блока. Кроме того, возможно попадания утечек в окружающую среду, что нежелательно при дозировании нейтральных жидкостей, а при дозировании токсичных жидкостей недопустимо.
Кроме того, поскольку место оператора и технологическое оборудование совмещены в пространстве кузова, соблюдение соответствующих условий безопасности также требует дополнительных эксплуатационных затрат, в частности из-за наличия напряжения 380в на технологическом оборудовании, обслуживающий персонал должен обладать соответствующим допуском, а также вследствие необходимости контроля газовоздушной среды в кузове.
Наиболее близким к заявляемому мобильному блоку является передвижная установка дозирования ингибитора (RU 89600 U1, 2009126706/22, 13.07.2009, E21B 37/00, опубл. 10.12.2009) (прототип), содержащая установленное внутри кузова автомобиля технологическое оборудование, состоящее из трех емкостей для рабочей жидкости, двух плунжерных насосов, всасывающей, содержащей фильтры тонкой очистки, и напорной магистралей с запорной арматурой и контрольно-измерительными приборами, две магистрали рециркуляции, два привода технологического оборудования от раздаточной коробки и коробки отбора мощности автомобиля марки УРАЛ 4320, УАЗ 3962, или УАЗ 390944.
Данный мобильный блок, в отличие от мобильного блока по патенту №62653, благодаря наличию в конструкции нескольких емкостей для рабочей жидкости, позволяет производить последовательную обработку скважины ингибиторами различного вида для обеспечения защиты трубопроводов, колонн скважин и нефтепромыслового оборудования от коррозии, отложения солей, АСПО.
Однако, в данном мобильном блоке, как в ранее описанном, при работе плунжерного насоса образуются утечки рабочей жидкости, что приводит к необходимости сбора и утилизации утечек вне блока, что осложняет эксплуатацию данного блока, и, соответственно увеличивает эксплуатационные затраты на его использование. При этом возможно попадания утечек в окружающую среду, что нежелательно при дозировании нейтральных жидкостей, и недопустимо при дозировании токсичных жидкостей недопустимо. Кроме того, потеря утечек приводит к неэкономичному использованию дорогостоящего химреагента, что также увеличивает эксплуатационные расходы.
Также, в данном мобильном блоке, как и ранее описанном, технологическое оборудование и место оператора расположены в одном пространстве кузова транспортного средства, что также приводит к дополнительным эксплуатационным затратам.
Кроме того, описанный блок характеризуется сложной конструкцией, а именно, наличием двух приводов, а также неэффективным использованием дозировочного плунжерного насоса при рециркуляции, мощность которого подбирается по давлению в трубопроводе, скважине. Давление в трубопроводе, в зтрубном пространстве скважины, для нефтяной промышленности в среднем составляет до 4,0 МПа, а для газовой промышленности значительно выше до 16 МПа и более, при рециркуляции развиваемое давление плунжерного насоса не превышает 0,05 МПа.
В основу настоящей полезной модели положена задача создать мобильный блок, позволяющий снизить эксплуатационные расходы при его использовании, в том числе путем обеспечения автоматического сбора утечек в самом блоке, а также путем обеспечения безопасной работы оператора мобильного блока.
Другой задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции блока.
Поставленная задача решается тем, что в мобильном блоке для подачи рабочей жидкости к внешнему устройству в затрубное пространство скважины и/или в трубопровод, выполненном с возможностью установки на транспортном средстве и содержащем технологическое оборудование, включающее, по крайней мере, одну емкость для рабочей жидкости, линию циркуляции рабочей жидкости к указанной емкости от внешнего источника и/или к внешнему приемнику, систему подачи рабочей жидкости к внешнему устройству, содержащую плунжерный насос, соединенный приемной линией с указанной емкостью для рабочей жидкости и нагнетательной линией с внешним устройством, согласно предлагаемой полезной модели, плунжерный насос выполнен герметичным, блок снабжен средством для сбора утечек рабочей жидкости с плунжерного насоса, выполненным с возможностью подачи собранных утечек на вход плунжерного насоса или в емкость для рабочей жидкости.
Средство для сбора утечек образует с герметичным плунжерным насосом в мобильном блоке замкнутую гидравлическую систему, обеспечивающую сбор утечек и их циркуляцию в нагнетательной линии плунжерного насоса, что позволяет экономить дорогостоящий химреагент т.к. все утечки при работе дозировочного плунжерного насоса идут для обработки скважин или закачки в трубопроводы, и таким образом снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, отпадает необходимость сбора утечек и их утилизации вне блока, что также снижает эксплуатационные расходы. При этом также исключается попадание токсичных химреагентов в окружающую среду.
В частности, средство для сбора утечек может содержать дренажную емкость, соединенную трубопроводами, снабженными запорной арматурой, с приемной линией плунжерного насоса и со входом емкостей для рабочей жидкости.
Предлагаемая схема средства для сбора утечек обеспечивает замкнутую циркуляцию утечек рабочей жидкости в мобильном блоке, а именно, сбор утечек и подачу собранных утечек на вход плунжерного насоса или в емкость для рабочей жидкости. При этом все утечки при работе дозировочного насоса и при заключительных работах, собранные в дренажном баке, идут для обработки скважин или закачки в трубопроводы.
Целесообразно, чтобы мобильный блок содержал по крайней мере две емкости для рабочей жидкости, при этом линия циркуляции выполнена с возможностью соединения с внешним источником промывочной жидкости и содержит самовсасывающий циркуляционный насос для циркуляции рабочей жидкости и промывочной жидкости и запорную арматуру, выполненную с возможностью соединения линии циркуляции с каждой из емкостей для ее заполнения и отключения для откачки из емкости рабочей или промывочной жидкости.
Наличие нескольких емкостей, которые могут быть использованы как для циркуляции рабочей жидкости, так и для промывочной, позволяет использовать в технологическом процессе разные рабочие жидкости, химические реагенты, а также осуществлять чистку этих емкостей нейтральной (промывочной) жидкостью.
Кроме того, использование циркуляционного насоса для циркуляции рабочей и промывочной жидкостями дает возможность эффективно использовать плунжерный насос. При этом, заполнение емкостей рабочей жидкостью и их промывка могут осуществляться на небольших заправочных станциях, где отсутствуют стационарные насосы.
Для упрощения конструкции мобильного блока, целесообразно чтобы для управления циркуляционным и плунжерным насосами использовался один привод, приводимый в движение от коробки отбора мощности транспортного средства.
Целесообразно, чтобы привод представлял собой насосную станцию с системой переключения, выполненной с возможностью попеременного воздействия на циркуляционный насос и на плунжерный насос.
Использование насосной станции снижает трудоемкость и эксплуатационные расходы на обслуживание электрооборудования т.к. исключает наличия напряжения 380 В, что увеличивает надежность работы мобильного блока и повышает технику безопасности при проведении работ.
Поставленная задача решается также тем, что в мобильном блоке, содержащем установленный на транспортном средстве кузов - фургон, выполненный с возможностью установки в нем технологического оборудования, согласно предлагаемой полезной модели, кузов-фургон разделен герметичной перегородкой на технологический отсек для технологического оборудования, а второй отсек, предназначенный для оператора.
Разделение кузова-фургона герметичной перегородкой на два отсека позволяет отделить технологическое оборудование от места оператора, и таким образом сократить эксплуатационные расходы при использовании предлагаемого блока и упростить соблюдение требуемых условий техники безопасности при эксплуатации мобильного блока. При этом, технологический отсек может быть выполнен в взрывозащищенном исполнение, а операторный - в общепромышленном, исполнении. Благодаря герметичной перегородке исключены перетоки с тенологического отсека в операторный.
Предпочтительно, чтобы кузов - фургон был выполнен теплоизолированным, а в указанном втором отсеке были размещены автономные отопители с выходом и разводкой теплого воздуха в технологический отсек.
В данном случае обеспечиваются более комфортные условия работы оператора и обогрев химических реагентов в случае работы блока при минусовых температурах.
Целесообразно выполнение кузова-фургона съемным и разборным чтобы облегчить ремонтнопригодность всех узлов мобильного блока.
Целесообразно, чтобы кузов-фургон был снабжен системой газового анализа с автоматическим управлением вентиляцией.
Система газового анализа с автоматическим управлением вентиляцией при достижении нижнего порога включает вентиляцию, а при достижении верхнего порога отключает работу плунжерного насоса, тем самым выполняя требования охраны труда и техники безопасности.
Поставленная задача также решается тем, что в мобильном блоке для подачи рабочей жидкости к внешнему устройству в затрубное пространство скважины и/или в трубопровод, выполненном с возможностью установки на транспортном средстве и содержащем технологическое оборудование, включающее, по крайней мере, одну емкость для рабочей жидкости, линию циркуляции рабочей жидкости к указанной емкости от внешнего источника и/или к внешнему приемнику, систему подачи рабочей жидкости к внешнему устройству, привод, приводимый в движение от коробки отбора мощности транспортного средства, согласно предлагаемому решению, привод выполнен в виде насосной станции.
Насосная станция, работающая от коробки отбора мощности транспортного средства, предназначенная для технологического оборудования, снижает трудоемкость и эксплуатационные расходы на обслуживание электрооборудования т.к. исключает наличия напряжения 380 В. При этом, благодаря исключению напряжения в 380 В повышается надежность работы мобильного блока и техника безопасности при проведении работ.
В дальнейшем предполагаемая полезная модель будет более подробно раскрыта на конкретных примерах ее выполнения со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схему мобильного блока,
Фиг. 2 изображает схему насосной станции.
Предлагаемый мобильный блок, предпочтительно предназначен для дозированного ввода рабочей жидкости, например жидких химреагентов и метанола в скважины и/или в трубопроводы для обеспечения защиты колонн скважин, внутрискважинного и нефтегазопромыслового оборудования, трубопроводов от коррозии, отложения солей, парафина и гидратообразований.
Мобильный блок, схема которого приведена на Фиг. 1, представляет собой кузов - фургон 1, разделенный герметичной перегородкой 11 на технологический отсек 12 для технологического оборудования, а второй отсек 13, предназначенный для оператора. Кузов-фургон 1 выполнен с возможностью крепления на шасси транспортного средства (не показано) повышенной проходимости (например, шасси КамАЗ 43118 или болотоходе). В предпочтительном варианте, кузов-фургон выполнен теплоизолированным, съемным и разборным. Изготовление кузова-фургона съемным и разборным обеспечивает ремонтнопригодность всех узлов мобильного блока.
Возможны различные варианты конструкции разборного кузова - фургона, например, основание кузова-фургона выполнено несущим, на котором монтируется все технологическое оборудование, боковые стены, перегородка и крыша выполнены съемными и крепятся к основанию, что позволяет свободно их демонтировать при ремонтных работах (например, при замене или ремонте емкостей).
В другом варианте, основание кузова-фургона выполнено также несущим, на котором монтируется все технологическое оборудование, боковые стены и перегородка крепятся к основанию стационарно, и только крыша выполнена съемной и крепится к боковым стенам кузова фургона, что также позволяет производить ремонтные работы внутри кузова-фургона без осложнений.
Варианты исполнения кузова-фургона выбираются в зависимости от комплектации и оснащения мобильного блока необходимым оборудованием.
В предпочтительном варианте кузов - фургон 1 и перегородка 11 выполнен из сэндвич панелей, с утеплителем между наружной и внутренней облицовкой. Возможно иное исполнение кузова - фургона.
В отсеке 13 размещены автономные отопители 14 с выходом и разводкой теплого воздуха в технологический отсек 12. Также в отсеке 13 могут быть размещены шкаф управления 15, стол 16 оператора, инструментальный шкаф 18 и верстак 19. Возможна установка и иного оборудования оператора. Вход в отсек оператора производится через боковую дверь 17.
В технологическом отсеке 12 установлено технологическое оборудование мобильного блока, которое включает три емкости 2 для рабочей и промывочной жидкостей, линию 3 циркуляции рабочей жидкости к указанным емкостям 2 от внешнего источника 31 и/или к внешнему приемнику 32, систему 4 подачи рабочей жидкости к внешнему устройству 5, соединенному с затрубным пространством скважины и/или с трубопроводом и привод 6 (Фиг. 2) технологического оборудования от коробки 60 (Фиг. 1) отбора мощности транспортного средства.
Возможно выполнение модуля с одной емкостью, если предполагается использование одного химического реагента в модуле, а также и с другим количеством емкостей, в зависимости от назначения модуля.
Линия 3 циркуляции рабочей жидкости выполнена с возможностью соединения емкостей 2, с внешним источником 31 рабочей жидкости (или промывочной жидкости) и внешним приемником 32 (слив рабочей жидкости). Линия 3 циркуляции содержит самовсасывающий циркуляционный насос 33, систему магистралей 34 с запорной арматурой 35.
В качестве запорной арматуры могут быть использованы крановые шары, однако возможно использование и других устройств. Далее в описании в качестве термина «запорная арматура» будет использоваться термин «крановый шар», обозначающий конкретное исполнение запорной арматуры. Однако следует учесть, что возможно использование других известных устройств в качестве запорной арматуры.
Каждая цистерна 2 на входе 21 и выходе 22, соединена магистралями 34 через запорную арматуру 35 с линией 3 циркуляции рабочей жидкости.
Система 4 подачи рабочей жидкости к внешнему устройству 5 содержит плунжерный насос 41, например дозировочный плунжерный насос, приемную линию 42 на входе 411 насоса 41 и нагнетательную линию 43 на его выходе 412.
Плунжерный насос 41 выполнен герметичным, например, как описано в патенте RU №88076.
Приемная и нагнетательная линии 42 и 43 включают запорную арматуру 44, например в виде шаровых кранов, через которую осуществляется соединение входа 411 и выхода 412 плунжерного насоса 41 с выходами 22 емкостей 2 и внешним устройством 5, соответственно.
Кроме того, приемная линия 42 герметичного плунжерного насоса 41 содержит фильтр 421 тонкой очистки, расходомер 422. Нагнетательная линия 43 плунжерного насоса 41 содержит предохранительный клапан 431, гаситель пульсаций пневмогидроаккумулятор 432, электроконтактный манометр 433, обратный клапан 434, рукав 435 высокого давления с устройством 436 для подключения к внешнему устройству 5 и инерционный барабан 437 для рукава высокого давления.
При этом модуль снабжен средством 7 для сбора утечек рабочей жидкости с герметичного плунжерного насоса 41, выполненным с возможностью подачи собранных утечек на вход 411 плунжерного насоса 41 или в одну из емкостей 2 для рабочей жидкости. В преимущественном исполнении, средство 7 для сбора утечек содержит дренажную емкость 71, соединенную магистралями 72 с запорной арматурой 73, например шаровыми кранами, с приемной линией 42 герметичного плунжерного насоса 41 и линией 3 циркуляции рабочей жидкости.
В преимущественном варианте, магистрали лини циркуляции 3, системы 4 подачи рабочей жидкости, средством 7 для сбора утечек выполнены из нержавеющей стали, за исключением участков магистралей от выходов 22 емкостей 2 выполнены из гибкого рукава.
Открытие/закрытие запорной арматуры 35, 44 и 73 модуля производит оператор в соответствии с инструкцией.
Привод 6 технологического оборудования выполнен в виде насосной станция 6 (Фиг. 2), работающей от коробки 60 отбора мощности транспортного средства (не показана).
Насосная станция содержит гидронасос 61 (Фиг. 2), гидрораспределитель 62 с предохранительным клапаном 63, гидромоторы 64 и 65, маслобак 66, напорные рукава 67, рукава 68 низкого давления, всасывающие рукава 69, сливной фильтр 610 и обратные клапаны 611.
Гидромоторы 64 и 65 соединены, соответственно, с самовсасывающим циркуляционным насосом 33 и герметичным плунжерным насосом 41 для их запуска и отключения.
Узлы насосной станций установлены в разных точках кузова - фургона 1: гидронасос 61 соединен с коробкой отбора мощности транспортного средства, гидромоторы 64 и 65, гидрораспределитель 62 с предохранительным клапаном и маслобак 66 находятся в технологическом отсеке 12 и все это соединено между собой рукавами, как показано на фиг. 2.
Кроме того, кузов - фургон 1 также может быть снабжен другим дополнительным оборудованием, а именно размещенными в технологическом отсеке 12 системой газового анализа, например в виде датчиков газа 7 с автоматическим управлением вентиляцией 71 и приводом плунжерного насоса 41, взрывозащищенными постами 8 управления, огнетушителями 9, взрывозащищенным светодиодным фонарем 10 и пр.
Питание электрических приборов оборудования модуля осуществляется от бортовой сети автомобиля, включающей собственный генератор.
Модуль работает следующим образом.
Перед началом работы мобильного блока емкости 2 с помощью циркуляционного насоса 33, от внешнего источника 31, заполняют рабочей жидкостью.
Приводом циркуляционного насоса 33 является насосная станция 6 (Фиг. 2), работающая от коробки 60 отбора мощности транспортного средства, на котором установлен кузов - фургон 1
При включении коробки 60 отбора мощности транспортного средства масло с маслобака 66 поступает в гидронасос 61 насосной станции 6, затем поступает под рабочим давлением в гидрораспределитель 62, избыточное давление сбрасывается через встроенный предохранительный клапан в маслобак 66.
Гидрораспределитель 62 управляется вручную оператором. В зависимости от положения переключателя гидрораспределителя 62 (на Фиг. 2 система управления насосной станцией не показана), масло поступает в гидромотор 64 или 65, осуществляя привод насосов 33 или 41, далее через обратный клапан 71 и сливной фильтр 70 в маслобак 66.
Для включения циркуляционного насоса 33 (Фиг. 1) и заполнения емкостей 2 оператор переключает гидрораспределитель 62 (Фиг. 2) насосной станции 6 на гидромотор 64 (Фиг. 1), который служит приводом циркуляционного насоса 33.
Возможно также заполнение, опустошение и промывку емкостей внешним насосом заправочной станции. При этом, модуль может быть выполнен без циркуляционного насоса.
Возможно также заполнение не всех а некоторых или одной емкости одним химреагентом, а также заполнение разных емкостей разными рабочими жидкостями.
Далее транспортное средство с кузовом - фургоном 1 перемещают на объект, где устанавливают на специальной площадке.
Оператор разматывают рукав 435 высокого давления с инерционного барабана 436 и подключают устройство 436 подключения на рукаве 435 к внешнему устройству 5, соединенному с затрубным пространством скважины и/или с трубопроводом.
Оператор открывает шаровые краны 35 на выходах 22 емкостей 2 и химреагент самотеком через открытые шаровые краны по приемной линии 42 герметичного плунжерного насоса 41, фильтр тонкой очистки 421, расходомер 422 поступает на вход 411 герметичного плунжерного насоса 41, привод которого выполнен от гидромотора 65 насосной станции.
При этом, в зависимости от технологических задач, могут быть открыты как выходы 22 всех емкостей 2, так и некоторых или одной.
После переключения оператором гидрораспределителя 63 насосной станции 6 на гидромотор 65, герметичный плунжерный насос 41 нагнетает рабочую жидкость (химреагент) по нагнетательной линии 43 и рукав 435 высокого давления на устройство 5 и в скважину или в трубопровод. Утечки, имеющие место при работе плунжерного насоса 41 для его смазывания и отвода тепла, откачиваются в дренажный бак 71, тем самым обеспечивая полную герметичность при работе плунжерного насоса и позволяя исключить безвозвратные потери дорогостоящего химреагента и выполнять работы на модуле с соблюдением природоохранных мероприятий. По мере заполнения дренажного бака 71, по линии 72 для откачки химреагента с дренажного бака 71, насосами 33 или 41 накопленный объем перекачивается в скважину (трубопровод) или в емкость 2. Перекачка рабочей жидкости в емкости 2 осуществляется при заполнении дренажного бака 71, в случае окончания работ и по другим технологическим причинам.
В случае необходимости слива рабочей жидкости из одной или всех емкостей 2, оператор, открывает соответствующие шаровые краны и циркуляционным насосом 33 рабочая жидкость по линии 3 перекачивается во внешний приемник 32. При необходимости промывки одной или всех емкостей 2 линию 3 циркуляции соединяют с источником промывочной жидкости.
Для проведения ремонтных работ, кузов - фургон может быть разобран полностью или частично.