СТЕНД ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТИЯ НА ПОТОК ВОДЫ, НЕФТИ, ГАЗА И ГАЗОКОНДЕНСАТА

Полезная модель относится к стендам и может быть использована для исследования влияния физического и химического воздействия на состав и свойства жидкости или газа.
Для исследования процессов физико-химического воздействия необходим стенд, который при минимальной стоимости и габаритам позволит моделировать практически любой технологический процесс, связанный с потоком жидкости или газа, в том числе в нефтегазовой отрасли.
Известен стенд гидравлический для экспериментальных и исследовательских работ, связанных с изучением сопротивлений трубопроводов и струеформирующих устройств [Патент RU 2275607, МПК G01F 25/00, 2006]. Стенд включает опытный трубопровод, основной бак, сливной бак, мерные баки, насос, стеклянные пьезометры для замера давления на участке опытного трубопровода, причем опытный трубопровод выполнен с участками поворота, сужения и расширения.
Недостатком данного стенда является ограничение функциональных возможностей, так как замеряется только перепад давлений на гидравлических сопротивлениях. Нет возможности оценки влияния химического воздействия на поток, а также магнитного поля, так как отсутствуют необходимые устройства и средства для их подключения. Кроме того отсутствует возможность исследовать газопровод.
Наиболее близким к заявляемому является учебный стенд «Гидравлический объект», содержащий основной бак, сливной бак, расходомер Вентури, ручные вентили, трубопроводы, насос, нагреватель, датчики температуры, расхода, давления. Данный стенд предназначен для построения автоматических систем регулирования гидравлических и термодинамических процессов различной степени сложности [Патент RU 100155, МПК F16B 19/00, 010].
Недостатком данного стенда является отсутствие возможности проведения оценки влияния магнитного, химического воздействия на поток, а также невозможность изменения режима течения жидкости или газа. Также отсутствует возможность исследовать влияние физико-химического воздействия на газ и газоконденсат, так как не обеспечивается пониженных температур, необходимых для перекачки газоконденсата.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей стенда, а также возможность исследовать физико-химическое воздействие на поток газа и газоконденсата.
Поставленная задача решается тем, что стенд для оценки эффективности физико-химического воздействия на поток воды, нефти, газа и газоконденсата включает бак, сливной бак, ручные вентили, основной трубопровод, насос, нагревательный элемент, датчики температуры, расхода и давления, газовый баллон с компрессором, установленные параллельно баку с насосом, а также байпасные линии для установки сменных блоков, в качестве которых используются узел ввода химического реагента, магнитная установка, турбулизатор, диффузор, конфузор, нагревательный элемент, блок охлаждения. Также стенд дополнительно включает узлы контроля коррозии. Датчики температуры, давления и узлы контроля коррозии установлены после каждого съемного блока.
На фиг.1 представлен заявляемый стенд, где
1 - основной трубопровод;
2 - байпасная линия;
Б - бак;
ГБ - газовый баллон;
СБ - сливной бак;
H1 - насос;
Н2 - насос для циркуляции;
К1 - компрессор;
К2 - компрессор для циркуляции;
М - датчик давления;
Т - датчик температуры;
Р - расходомер;
УЗК - узел контроля коррозии;
А - узел ввода химического реагента;
МУ - установка магнитной обработки;
Д - диффузор;
КД - конфузор;
ТП - турбулизатор;
НЭ - нагревательный элемент;
БО - блок охлаждения;
B1 - вентиль основного трубопровода;
В2 - вентиль байпасной линии.
На фиг.2 представлен блок охлаждения БО, где
БХ - бак с хладагентом;
Н3 - насос для циркуляции хладагента.
Стенд представляет собой контур из основного трубопровода 7 и байпасных линий 2, выполненных из химического стекла с показателем адгезии, сопоставимым со стальной трубой. Стенд оснащен баком Б для жидкостей, откуда жидкость насосом Н1 подается в контур, а также газовым баллоном ГБ, откуда газ компрессором К1 подается в контур. На контуре установлены контрольно-измерительные приборы - датчики давления М, температуры Т, узлы контроля коррозии УЗК. На байпасные линии 2 устанавливаются съемные блоки: узел ввода А, установка магнитной обработки МУ, диффузор Д или конфузор КД, турбулизатор ТП, нагревательный элемент НЭ или блок охлаждения БО. На трубопроводе после насоса Н1 и компрессора К1 установлен расходомер Р. На основной трубопровод 1 установлены ручные вентили В1, а на байпасные линии 2 установлены ручные вентили В2, с помощью которых поток жидкости или газа направляется в основной трубопровод 1 или ту или иную байпаснуюлинию 2. Для создания высоких температур на одну из байпасных линий устанавливается нагревательный элемент НЭ, а для создания низких температур потока устанавливается блок охлаждения БО. Для циркуляции потока по контуру стенд оснащен насосом для циркуляции H2 и компрессором для циркуляции К2. Стенд оснащен сливным баком СБ.
Полезная модель работает следующим образом. Заявляемый лабораторный стенд используется для исследования влияния химического и физического воздействия на поток жидкости и газа. В качестве исследуемой среды может быть нефть, нефтепродукты, вода, газ, газоконденсат.
Насосом Н1 жидкость из бака Б подается в основной трубопровод 1, в случае исследования газового потока газ из газового баллона ГБ в основной трубопровод 1 подается компрессором К1. Далее поток проходит через датчики М, Т, Р, где замеряется давление, температура, расход потока, а также при исследованиях коррозионной активности среды в узел контроля коррозии УЗК устанавливаются образцы-свидетели.
Далее поток направляется в основной трубопровод 1 и при соответствующем положении вентилей В1 и В2 поток может циркулировать по контуру за счет работы насоса для циркуляции Н2 или компрессора для циркуляции К2 (в случае перекачки газового потока) или сливаться в сливной бак СБ.
Поток направляется по основному трубопроводу 1 или в байпасные линии 2 путем открытия или закрытия вентилей В1 и В2. Так на байпасные линии устанавливаются съемные блоки. После каждой байпасной линии установлен датчики давления М и температуры Т а также узлы контроля коррозии УЗК.
При установке узла ввода химического реагента А исследуется влияние химического реагента на свойства перекачиваемой среды. По образцам-свидетелям, установленным в узлах контроля коррозии УЗК, гравиметрическим методом возможна оценка коррозионной активностисреды, а также процессов отложения асфальтеносмолопарафиновых соединений и неорганических солей.
При монтаже установки магнитной обработки МУ оценивается воздействие магнитного поля на коррозионную активность среды, процессы отложения асфальтеносмолопарафиновых соединений и неорганических солей. Кроме того, известно, что магнитные установки при перекачке потока жидкости или газа с примесями, являются фильтрами или коагуляторами, поэтому по перепаду давления можно судить работе установки магнитной обработки МУ как фильтра, а при установке в сливной бак СБ набора фильтров - как коагулятора.
Кроме показания датчиков, изменения в потоке после обработки можно визуально качественно оценить, так как трубки выполнены стеклянными.
Для моделирования процессов перекачки при низких или высоких температурах, а также оценки влияния температуры на свойства потока на одну из байпасных линий может устанавливаться нагревательный элемент НЭ или блок охлаждения БО. Блок охлаждения БО укомплектован емкостью с хладагентом БХ, где за счет циркуляции хладагента с помощью насоса Н3 создаются температуры до -20°С. Данный блок позволяет не только моделировать перекачку нефти в холодное время года, но и работать с газоконденсатом.
Так как режим течения может оказывать влияние на коррозионное разрушение или образования стойких эмульсий, то для изменения режима течения среды на одну из байпасных линий устанавливается или турбулизатор ТП, или диффузор Д, или конфузор КД. Данные съемные блоки могут устанавливаться одновременно на разные байпасные линии в различных комбинациях в зависимости от цели исследования.
Каждый из сменных блоков может быть подключен к основному трубопроводу на байпасные линии как одиночно, так и в комплексе с другими.
Заявляемый стенд позволяет моделировать практически любой технологический процесс в нефтегазовой отрасли, проводить исследования физико-химического воздействия на перекачиваемые среды.
На заявляемом стенде могут производиться следующие виды исследований:
- оценка коррозионной агрессивности жидкостей, газов и газоконденсата (гравиметрическим методом по образцам-свидетелям);
- оценка эффективности ингибиторов коррозии (гравиметрическим методом по образцам-свидетелям);
- оценка эффективности ингибиторов отложений АСПО, неорганических солей, (гравиметрическим методом по приросту массы образца-свидетеля); очистка от механических и вязких примесей;
- влияние магнитной обработки на образование отложений;
- влияние магнитной обработки на коррозионные процессы;
- совместное физико-химическое воздействие на воду, нефть, газ и газоконденсат.
Источники информации:
1. Патент RU 2275607, МПК G01F 25/00, 2006
2. Патент RU 100155, МПК F16В 19/00, 2010