РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ПРИЕМА СЫРОЙ НЕФТИ, ОБОРУДОВАННЫЙ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ НЕФТЯНОЙ ПЕНЫ

Предполагаемая полезная модель относится к средствам хранения нефти и нефтепродуктов, и может быть применена в нефтяной промышленности для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ.
Предполагаемая полезная модель наиболее применима при использование сырой нефти. Под сырой нефтью подразумевается жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит воду, растворенный газ, минеральные соли и механические примеси [1].
Растворенный в сырой нефти газ образует нефтяную пену, которая представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом и разделенных пленками нефти. Плотность нефтяной пены может колебаться в широких пределах от 0,5 плотности жидкости до значений близких к плотности газа. Высота нефтяной пены может достигать нескольких метров и зависит от содержания в нефти растворенного газа, температуры, давления, скорости подачи нефти в резервуар, а также от других факторов.
В определенные моменты времени, когда уровень нефти достигает 0,9-0,95% вместимости резервуара нефтяная пена через неплотности оборудования, вытекает на крышу и стенки резервуара. При этом наносится материальный ущерб нефтяному предприятию, загрязняется окружающая среда, а также повышается пожарная опасность объекта.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для темных нефтепродуктов (РВС) [2]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых и больших»
дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб горючего.
Для спуска подтоварной воды на нижнем поясе резервуара устанавливается сифонный кран.
С целью хранения и выдачи вязких нефтепродуктов резервуары для темных нефтепродуктов могут оборудоваться внутренними секционными подогревателями.
Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, вентиляционные патрубки, предохранительные клапаны).
Недостатками данного резервуара при приеме и выдаче сырой нефти с большим содержанием газа являются:
1. Низкая эффективность определения уровня раздела фаз нефть-нефтяная пена, а также низкая производительность при откачке нефти и воды из резервуара.
2. Отсутствие устройства, предотвращающего выброс нефтяной пены на крышу и стенки резервуара.
Также известен близкий по технической сущности предполагаемой полезной модели резервуар для приема, хранения и отделения сырой нефти отводы [3].
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 [4]. 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. Уровень воды между сифонными кранами может определяться с помощью универсального устройства для определения уровней различных жидкостей в резервуарах [5]. 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.
Недостатком указанного резервуара при приеме и выдаче сырой нефти с большим содержанием газа является отсутствие устройства, предотвращающего выброс нефтяной пены на крышу и стенки резервуара.
Также известен резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ [6].
В данном устройстве на крышу резервуара для приема, хранения и отделения сырой нефти от воды дополнительно устанавливаются патрубок
с тарельчатым клапаном, оборудованный трубопроводом с задвижкой, а также резинотканевый резервуар МР-4. Резинотканевый резервуар герметично соединен с трубопроводом с помощью прокладки и хомута. Резервуар МР-4 позволяет вместить 4000 л жидкости. Давление срабатывания тарельчатого клапана устанавливается 0,015 МПа, что значительно ниже давления срабатывания дыхательных клапанов марок СМДК и ППР, устанавливаемых на резервуары [7]. Необходимо отметить, что замерные и световые люки, вентиляционные патрубки, а также другие приборы, установленные на крыше резервуара, должны быть герметично закрыты.
Установка дополнительного оборудования позволяет в постоянном режиме принимать и откачивать сырую нефть с большим содержанием газа, находящуюся в резервуаре. Нефтяная пена в случае достижения крыши резервуара через патрубок, тарельчатый клапан, открытую задвижку и трубопроводные коммуникации попадает в резинотканевый резервуар, где отстаивается и разгазируется. При этом не будет происходить аварийной ситуации, связанной с выбросами нефтяной пены на крышу и стенки резервуара, а также с остановкой насосного оборудования.
Недостатками указанного резервуара при приеме и выдаче сырой нефти с большим содержанием газа являются:
1. Отсутствие устройства, позволяющего откачать разгазированную нефть из резинотканевого резервуара МР-4.
2. Утяжеление нагрузки на крышу вертикального стального резервуара, за счет суммарной массы МР-4 и нефти, находящейся в резервуаре.
3. Наличие дополнительных операций при работе с резервуаром МР-4, связанных с постоянными подъемами и спусками оператора на вертикальный стальной резервуар.
Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности приема и выдачи сырой нефти с большим содержанием газа из РВС в целях ее дальнейшей подготовки для
производства товарной нефти. Также при этом предотвращаются выбросы нефтяной пены на крышу и стенки резервуара, упрощаются действия оператора по откачке разгазированной нефти из резервуара, предназначенного для улавливания и приема нефтяной пены, уменьшается нагрузка на крышу стального вертикального резервуара.
Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар, предназначенный для улавливания и приема нефтяной пены (МР-4), заменяется на горизонтальный стальной резервуар большей вместимости и выносится с помощью дополнительных трубопроводных коммуникаций с крыши РВС на поверхность земли. При этом горизонтальный стальной резервуар оборудуется дыхательным клапаном, замерным люком и трубопроводом с задвижкой для удаления нефти.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность приема и выдачи сырой нефти содержащей растворенный газ, а также уменьшается экологическая и пожарная опасность объекта нефтяного предприятия, повышается эффективность работы оператора при приеме сырой нефти, уменьшается нагрузка на крышу РВС.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), на которых изображены: резервуар в разрезе и разрезы дополнительного оборудования.
На предлагаемый резервуар 1, имеющий приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефти 3, задвижки 4, световой и замерной люки 5,6, вентиляционный патрубок 7, дыхательный клапан 8, трубопровод для отвода воды 9, люк-лаз 10, внутренние секционные подогреватели 11, сифонные краны 12 дополнительно вертикально на крыше резервуара 13 устанавливаются патрубок 14, оборудованный трубопроводом 15 с задвижкой 4 и тарельчатым клапаном 16, а также горизонтальный стальной резервуар объемом 10 кубических метров Р-10. Стальной резервуар 17 герметично соединен с трубопроводом 15 и устанавливается на
поверхности земли 18, около РВС. Резервуар Р-10 оборудуется дыхательным клапаном 19 для удаления попутных нефтяных газов при разгазировании сырой нефти, замерным люком 20, а также трубопроводом 21 с задвижкой 22 для откачки разгазированой нефти.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный патрубок 2 и соответствующую задвижку 4 сырая нефть с растворенным газом поступает в резервуар 1.
При поступлении сырой нефти с большим содержанием газа в резервуаре образуется слой пены 23 различной высоты. С учетом крайне малой плотности пены и различной высоты пенного слоя оператору сложно определить момент, когда уровень пены превысит максимально допустимое значение. Пена, достигнув крыши резервуара, поднимает тарельчатый клапан 16 и по трубопроводу 15 поступает в горизонтальный стальной резервуар 17, который герметично соединен с трубопроводом. В резервуаре 17 происходит отстаивание и разгазирование нефтяной пены. При этом попутный нефтяной газ 24 за счет более низкой плотности по сравнению с нефтью будет скапливаться в верхней части резервуара и удаляться в атмосферу через дыхательный клапан 19, а разгазированная нефть 25 будет оставаться в нижней части резервуара Р-10.
Одновременно при помощи внутренних подогревателей 11 в РВС подается горячий пар. После этого открывается дренажная задвижка 4 для откачки воды по трубопроводу 9. Определив уровень воды 26 в резервуаре, оператор открывает необходимую задвижку 4 дополнительного раздаточного патрубка 2 для откачки сырой нефти по трубопроводу 3.
В процессе выдачи нефти оператор периодически определяет уровень воды в резервуаре и регулирует процесс откачки нефти с помощью дополнительных и основного раздаточных патрубков 2, соответствующих задвижек 4 и трубопровода 3.
Откачка сырой нефти, отделение и дренаж воды в отдельный резервуар или скважину позволяют снизить общий уровень нефти в РВС, что
значительно снижает вероятность выброса нефтяной пены в предложенное дополнительное оборудование. В случае превышения пеной допустимого уровня, она попадает в горизонтальный стальной резервуар Р-10. В связи с этим не происходит пролива нефти на крышу и стенки резервуара.
После разгазирования нефтяной пены в резервуаре Р-10 оператор определяет с помощью метрштока через замерной люк 20 количество нефти и при необходимости с использованием трубопровода 21 и задвижки 22 производит откачку нефти в автоцистерну или предусмотренный технологической схемой резервуар. При этом для выполнения данных операций оператору нет необходимости подниматься и спускаться на РВС.
Литература
1. ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия. М.: ГОССТАНДАРТ, 2002.
2. Л.А.Мацкин и др. Эксплуатация нефтебаз. М.: НЕДРА, 1975-392 с.
3. И.А.Еланский, Ю.А.Матвеев. Патент на полезную модель №62909. Резервуар для хранения выдачи и отделения сырой нефти от воды.
4. Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. М. (Постановление Госгортехнадзора России №76) 2003.
5. И.А.Еланский, Ю.А.Матвеев и др. Патент на полезную модель №46352. Устройство для определения уровня подтоварной воды в резервуаре.
6. Ю.А.Матвеев, О.Н.Ведьманов, Ю.П.Марцев. Патент на полезную модель №74206. Резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ.
7 А.Н.Волгушев и др. Оборудование автозаправочных станций. Учебное пособие. СПб.: Ватт, 2000 - 92 с.