УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ДЕМОНТИРОВАННЫХ ТРУБ НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА ОТ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Достигаемый технический результат: снижение себестоимости очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Известен плазмотрон [1] содержащий корпус, два незамкнутых электрода соответствующими токоотводящими концами и канал для подачи плазмообразующего газа. Каждый электрод выполнен криволинейной формы, огибающей сечение обрабатываемой поверхности, причем электроды расположены параллельно друг другу.
Недостатком [1] является необеспеченность концентрации и стабилизации потока плазмы [2] для более эффективной обработки.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, прототипом, является устройство [3] термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащее индукционный нагреватель, подключенный к источнику переменного тока. Индукционный нагреватель очищаемой трубы выполнен в виде независимых катушечных секций, намотанных на теплоизолирующий кожух, распределенных по всей его длине, источником питания катушечных секций индукционного нагревателя является преобразователь частоты, вход которого подключен к сети переменного тока промышленной частоты, выход - к индукционному нагревателю через электронный регулятор, блок управления которым соединен с термодатчиками, расположенными в контрольных точках поверхности очищаемой трубы.
Недостатком устройства [3] является высокая энергоемкость процесса вследствие одновременного нагревания всей площади очищаемой трубы, сложный монтаж установки на очищаемою трубу, дорогостоящие оборудование, длительный процесс нагревания.
Целью заявляемого изобретения является удешевление процесса термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и расширения области применения устройства на трубы с любой степенью забитости асфальтосмолопарафиновыми отложениями в устройство.
Цели достигают тем, что для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений, включающее нагреватель, отличающиеся тем, что устройство содержит прижимные колеса и минимотор-редуктора с частотным преобразователем, а нагреватель выполнен в виде кольцевого плазмотрона, подключенного к источнику переменного тока, с выходным диффузором, двигаясь соосно нагревает очищаемую трубу с асфальтосмолопарафиновыми отложениями с наружной стороны, тем самым расплавляя асфальтосмолопарафиновые отложения за счет высокой теплопроводности материала трубы, источником питания кольцевого плазмотрона является понижающий трансформатор.
Заявляемое устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений представлен на фигурах: на Фиг. 1 - схема устройства, на Фиг. 2 - рабочее положение устройства.
Кольцевой плазмотрон 1 состоит из корпуса 2, двух кольцевых электродов 3, между которыми зажигается электрическая дуга с плазменным потоком 4, камеры подачи плазмообразующего газа 5 и диффузора 6, который обжимает электрическую дугу, концентрирует и стабилизирует поток плазмы и увеличивает пятно нагревания трубы нефтяного сортамента с асфальтосмолопарафиновыми отложениями.
Устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений включает в себя нагреватель выполненный в виде кольцевого плазмотрона 1, который приводиться в движение с помощью прижимных колес 7 и минимотора-редуктора с частотным преобразователем 8, соосно нагревая очищаемую металлическую трубу 9 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями 10. Понижающий трансформатор является источником питания 11 кольцевого плазмотрона, который питается от сети переменного тока промышленной частоты, компрессор 12 осуществляет подачу плазмообразующего газ (воздуха). Приемная тара 13 служит для приема извлеченных из трубы асфальтосмолопарафиновых отложений.
Заявляемое устройство работает, например, следующим путем.
Кольцевой плазмотрон 1 устанавливается соосно на очищаемую трубу 9 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями 10. Труба с асфальтосмолопарафиновыми отложениями устанавливается на рабочее положение под углом 20° к горизонтальной поверхности. Производится запуск кольцевого плазмотрона 1 и подача плазмообразующего газа с помощью компрессора 12. Кольцевой плазмотрон с помощью прижимных колес 7 и мини мотора-редуктора с частотным преобразователем 10 начинает соосное очищаемой трубе движение с низу вверх, тем самым прогревая всю площадь труб (Фиг. 2.). Скорость движения кольцевого плазмотрона 1 задается в зависимости от наружного диаметра трубы9 и толщины стенки трубы. Например, для труб Ду 70 и толщиной стенки 5 мм скорость составляет 0.42 м/мин. Размягчение и оплавление тонкого пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений с внутренней поверхности очищаемой трубы достигается за счет наружного нагрева плазменным потоком.4 и высокой теплопроводности материала очищаемой трубы. Расплавленная часть пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений частично стекает в приемную тару 13, при этом обеспечивается свободный выход образующихся газов.
Основная масса асфальтосмолопарафиновых отложений в центре нагретой области очищаемой трубы 9 не расплавляется из-за низкой теплопроводности асфальтосмолопарафиновых отложений.
Постепенный нагрев очищаемой трубы 9, начиная с нижней части, приводит к последовательному оплавлению пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений вдоль очищаемой трубы, в результате которого обеспечивается свободный выход образующихся газов и продуктов плавления асфальтосмолопарафиновых отложений, не вызывая взрывов при газообразовании и температурном расширении пристеночного слоя асфальтосмолопарафиновых отложений в замкнутом пространстве. Оплавленный пристеночный слой асфальтосмолопарафиновых отложений способен выполнять роль смазки при выходе из очищаемой трубы 9 оплавленной твердой массы асфальтосмолопарафиновых отложений под действием силы тяжести.
После выхода из очищенной трубы 9 оплавленной твердой массы асфальтосмолопарафиновых отложений, в случае необходимости подогрев очищаемой трубы осуществляется путем нескольких проходов кольцевого плазмотрона 1, и продолжается до стекания всех расплавленных остатков асфальтосмолопарафиновых отложений в приемную тару 13.
Технический результат при реализации заявленного устройства термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается следующим образом: снижение себестоимости термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений происходит за счет снижения энергоемкости процесса, за счет уменьшения времени очистки и за счет использования не дорогостоящего оборудования.
Уменьшение времени процесса термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается благодаря быстрому прогреву поверхности трубы концентрированным потоком плазмы и увеличенным пятном.
Снижение энергоемкости термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается благодаря очищению от этих отложений без расплава всей их массы, т.к. энергия тратится только на расплав их пристеночного слоя и нагрев трубы. Поскольку толщина выходящей из очищаемой трубы нерасплавленной массы асфальтосмолопарафиновых отложений не снижает результативность выхода асфальтосмолопарафиновых отложений из трубы, устройство обеспечивает очистку труб с любой степенью забитости асфальтосмолопарафиновых отложений.
Снижение энергоемкости термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается также благодаря использованию плазмотрона малой мощности.
Приведенный пример осуществления предполагаемой полезной модели показывает его полезность для термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений. Применение предлагаемого устройства способствует снижению энергоемкости процесса термической очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений.
Предполагаемая полезная модель удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.
Заявляемое устройство имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данной полезной модели, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.
Заявляемое устройство термической очистки демонтированных труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений можно реализовать в условиях ремонта скважин по очистке забоя и эксплуатационной колонны от парафина, гидратных отложений, солей и песчаных пробок. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемой к полезной модели.
Использованные источники
1. Патент РФ №2363119, МПК (2006.01) Н05Н 1/26. Приоритет от 03.07.2006 г. Опубликовано 27.07.2009 г. Описание патента.
2. Клименко Г.К., Ляпин А.А. Конструкции электродуговых плазмотронов. 2010 г.
3. Патент РФ №2437726, МПК (2006.01) В08В 9/00. Приоритет от 14.04.2010 г. Опубликовано 27.12.2011 г. Описание патента.