РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ И ВЫДАЧИ СЫРОЙ НЕФТИ С БОЛЬШИМ СОДЕРЖАНИЕМ ВОДЫ

Предлагаемая полезная модель относится к средствам хранения нефти, и может быть применена в нефтяной промышленности для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей большое количество воды, а также растворенный в нефти газ.
Под сырой нефтью подразумевается жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит воду, растворенный газ, минеральные соли и механические примеси [ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия. М.: ГОССТАНДАРТ, 2002].
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 вертикального стального резервуара (РВС). При этом наносится материальный ущерб нефтяному предприятию, загрязняется окружающая среда, а также повышается пожарная опасность объекта.
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 мм. 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 [И.А. Еланский, Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №55971 от 27.08.2006 года].
Универсальное устройство работает следующим образом.
Цилиндр при помощи ручки рулетки через замерной люк  опускается в резервуар, при этом он за счет своего веса достигает границы раздела фаз нефть-вода. С помощью груза цилиндр принимает вертикальное положение, при этом начало замерной ленты совпадает с границей раздела фаз. Определение уровня воды производится вычитанием от значения базовой высоты резервуара показания, полученного на замерной ленте рулетки.
Также уровень воды может определяться с помощью устройства для определения уровня нефти, воды и льда в вертикальных наземных резервуарах [А.Ю. Богданов, Ю.А. Матвеев Патент на полезную модель №201521 от 21.12.2020 года].
Устройство работает следующим образом.
Оператор опускает лот, соединенный с замерной рулеткой и электронным блоком, в резервуар. При этом оператор опускает лот медленно и следит за показаниями сопротивления жидкости на электронном блоке. Лот проходит паровоздушное пространство, нефть и касается воды. Удельное электрическое сопротивление нефти имеет значительно большее значение, чем сопротивление воды. По мере опускания лота и достижения воды значения сопротивления жидкостей резко изменяются. Началом уровня воды является значительный скачок (уменьшение) значения сопротивления.
Применение второго и третьего дополнительных раздаточных патрубков совместно с трубопроводными коммуникациями, находящихся выше основного раздаточного патрубка позволяет решить задачу более эффективной выдачи сырой нефти из вертикального стального 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 резервуара для приема, хранения и отделения сырой нефти от воды являются
1.Отсутствие устройства, предотвращающего выброс нефтяной пены на крышу и стенки резервуара.
2. Отсутствие счетчиков жидкости на трубопроводах приема и выдачи нефти, а также на трубопроводе выдачи воды.
3. Отсутствие термометров на трубопроводах выдачи нефти и воды.
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №74206 от 20.06.2008 года].
На резервуар, имеющий приемный и раздаточный патрубки, трубопровод для приема и выдачи нефти, задвижки, световой и замерной люки, вентиляционный патрубок, дыхательный клапан, трубопровод для отвода воды, люк-лаз, внутренние секционные подогреватели, сифонные краны дополнительно вертикально устанавливаются патрубок, оборудованный трубопроводом с задвижкой и тарельчатым клапаном, а также резинотканевый резервуар МР-4. Резинотканевый резервуар герметично соединен с трубопроводом за счет фланцев с помощью прокладки и хомута.
Техническое устройство работает следующим образом.
Через приемный патрубок и соответствующую задвижку сырая нефть с растворенным газом поступает в резервуар.
При поступлении сырой нефти с большим содержанием газа в резервуаре образуется слой нефтяной пены 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 и по трубопроводу поступает в резинотканевый резервуар, который герметично соединен с трубопроводом с помощью фланцев, прокладки и хомута. В резервуаре происходит отстаивание и разгазирование нефтяной пены.
Одновременно при помощи внутренних подогревателей в РВС подается горячий пар. После этого открывается дренажная задвижка для откачки воды по трубопроводу. Определив уровень воды в резервуаре, оператор открывает необходимую задвижку дополнительного раздаточного патрубка для откачки сырой нефти по трубопроводу.
В процессе выдачи нефти оператор периодически определяет уровень воды в резервуаре и регулирует процесс откачки нефти с помощью дополнительных и основного раздаточных патрубков, соответствующих задвижек и трубопроводов.
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 резинотканевый резервуар. В связи с этим не происходит пролива нефти на крышу и стенки резервуара.
Недостатками резервуара для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ являются
1. Отсутствие счетчиков жидкости на трубопроводах приема и выдачи нефти, а также на трубопроводе выдачи воды.
2. Отсутствие термометров на трубопроводах выдачи нефти и воды.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения точности количественного учета нефти, принятой и выданной с резервуара при приеме сырой нефти с большим содержанием воды в целях ее дальнейшей подготовки для производства товарной нефти. Также при этом повышается точность количественного учета воды при ее выдаче из резервуара.
Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар включает трубопровод для выдачи воды, причем на трубопроводы резервуара для выдачи нефти и воды дополнительно устанавливаются счетчики жидкости и термометры, соответственно на каждый трубопровод по одному счетчику жидкости и одному термометру, а также трубопровод приема нефти оборудуется счетчиком жидкости.
Установка дополнительных счетчиков жидкости и термометров на трубопроводах выдачи (откачки) нефти и воды позволяет в постоянном режиме вести учет откаченного или слитого количества нефти и воды из резервуара. Также установка термометров на трубопроводах позволяет вести учет температур нефти и воды, которые выдаются или откачиваются с РВС. Указанные показатели особенно важны зимой при низких температурах окружающей среды. Оборудование счетчиком жидкости трубопровода приема нефти позволяет  вести учет принятого количества сырой нефти в резервуар.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, техническим результатом которой является повышение точности количественного учета нефти, принятой и выданной с резервуара, а также воды при ее выдаче из резервуара.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2), на которых изображены: резервуар в разрезе и вид спереди участков трубопровода и трубопровода выдачи нефти с установленными счетчиком жидкости и термометром.
На предлагаемый резервуар 1, имеющий приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема  нефти 3, задвижки 4, световой и замерной люки 5, 6, вентиляционный патрубок 7, дыхательный клапан 8, трубопровод для выдачи воды 9, трубопровод для выдачи нефти 10, внутренние секционные подогреватели 11, сифонные краны 12, люк-лаз 13, участки трубопроводов для выдачи нефти 14, патрубок, оборудованный трубопроводом 15 с задвижкой и тарельчатым клапаном, а также на резинотканевый резервуар 16 устанавливается дополнительное оборудование. Дополнительно на трубопроводы выдачи воды 9 и нефти 10 устанавливаются счетчики жидкости 17 и термометры 18. При этом на трубопровод выдачи воды устанавливается один счетчик жидкости и один термометр. Аналогичным образом один счетчик жидкости и один термометр устанавливается на трубопровод выдачи нефти. Также дополнительно на трубопровод приема нефти 3 устанавливается счетчик жидкости 17.
Необходимо отметить, что участки трубопроводов находятся на расстояниях 50 см друг от друга.
Полезная модель работает следующим образом.
Цикл работы включает заполнение резервуара 1, отделение нефти от воды, а также выдачу нефти и воды из резервуара.
Через трубопровод для приема нефти 3 и соответствующую задвижку 4, счетчик жидкости 17 сырая нефть 19 с водой 20 и растворенным газом поступает в резервуар 1. После заполнения резервуара оператор выключает насос и закрывает соответствующую задвижку 4 трубопровода 3. Затем оператор определяет по счетчику жидкости 17 количество сырой нефти, принятой в резервуар 1.
При поступлении сырой нефти с большим содержанием газа в резервуаре образуется слой пены 21 различной высоты. Пена, достигнув крыши резервуара, поднимает тарельчатый клапан и по трубопроводу 15 поступает в резинотканевый резервуар 16. В резервуаре 16 происходит отстаивание и разгазирование нефтяной пены.
Одновременно при помощи внутренних подогревателей 11 в РВС подается горячий пар. В резервуаре 1 за счет разной плотности и повышенной температуры происходит отделение нефти 19 от воды 20. При этом вода за счет большей плотности опускается в нижнюю часть резервуара 1. Определив с помощью сифонных кранов 12 уровень воды 20 в резервуаре, оператор открывает необходимую задвижку 4 дополнительного раздаточного патрубка 2 для выдачи нефти по трубопроводу 10.
После этого открывается дренажная задвижка 4 для выдачи воды по трубопроводу 9.
В процессе выдачи нефти оператор периодически определяет уровень воды в резервуаре с помощью универсального устройства для определения уровней различных жидкостей в резервуарах и сифонных кранов.
После этого оператор регулирует процесс откачки нефти с помощью участков трубопровода 14 раздаточных патрубков 2, соответствующих задвижек 4 и трубопровода выдачи нефти 10.
Откачка (выдача) нефти, отделение и выдача воды в отдельный резервуар или скважину позволяют снизить общий уровень нефти в РВС, что значительно снижает вероятность выброса нефтяной пены 21 в резервуар 16. В случае превышения пеной допустимого уровня, она попадает в резинотканевый резервуар. В связи с этим не происходит пролива нефти на крышу и стенки резервуара.
В процессе выдачи с помощью счетчиков жидкостей 17 производится количественный учет выданных (слитых) с резервуара 1 нефти и воды. Счетчики жидкости позволяют оператору производить количественный учет выданных из РВС нефти и воды за час, смену, сутки и другие временные промежутки, что повышает точность количественного учета нефти при ее приеме и выдаче, а также точность количественного учета выданной воды.
Оператор имеет возможность с помощью счетчиков жидкости определить:
1. Общее количество сырой нефти, принятой в резервуар за один цикл.
2. Общее количество нефти, выданной из резервуара за один цикл.
3. Общее количество воды, выданной из резервуара за один цикл.
При этом определяется обводненность (наличие воды) сырой нефти, поступившей в резервуар 1.
Значения температур выданных из резервуара нефти и воды особенно важны в зимнее время. Они позволяют оператору принять дополнительные меры по недопущению выхода из строя трубопровода для выдачи воды в связи с ее замерзанием. Также оператор осуществляет контроль за состоянием трубопровода выдачи нефти с целью недопущения выпадения в осадок высокомолекулярных углеводородов, парафинов, асфальтенов и других веществ.
К дополнительным мерам относятся
1. Повышение температуры пара во внутренних секционных подогревателях.
2. Обогревание трубопроводов дополнительными пароподогревательными устройствами.