УСТАНОВКА ГИДРАТАЦИОННАЯ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, а конкретно к технологическому оборудованию для приготовления геля на водной основе с использованием порошкообразного гелеобразователя непосредственно в процессе операций гидроразрыва пласта.
Известен агрегат смесительный для приготовления жидкости гидроразрыва и песчано-жидкостной смеси с заданными характеристиками с возможностью их изменения в результате проведения операции гидроразрыва пласта /1/. Агрегат содержит шасси автомобиля к раме которого прикреплена платформа с установленными на ней бункером со шнеком, смесителем с мешалкой и дозаторами для подачи сыпучего и жидкого химреагентов, диспергатором, песковым насосом, приемным и раздающим трубопроводами. На платформе установлены два центробежных насоса: для подачи воды и для подачи нефти, присоединенные нагнетательными патрубками к диспергатору. В кабине оператора размещен пульт управления.
Известное устройство не предназначено для приготовления геля на водной основе (гидратационных жидкостей), применяемых при использовании гидроразрыва пласта.
Известна гидратационная емкость, разработанная ОАО «Сибнефтемаш», предназначенная для приготовления и выдачи различных технологических жидкостей и их смесей (гелей, растворов солей и т.д.), которая используется в составе комплекса технологического оборудования гидроразрыва пласта (ГРП) /2/. Емкость установлена на трехосном прицепе совместно с насосным агрегатом, в состав которого входит центробежный насос и четырехцилиндровый дизельный привод, установленные на площадке обслуживания насоса с ограждениями и лестницей для подъема на площадку. Гидратационная емкость содержит площадку обслуживания емкости, по периметру которой выполнены перильные ограждения и лестницу для подъема на площадку обслуживания.
3
3
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является установка гидратационная УГ-50000, предназначенная для смешивания жидкости при гидроразрыве пласта с химическими реагентами и гуаровой смолой (сухой гелеобразователь) производительностью 5м/мин./3/. Установка расположена на шасси автомобиля с колесной формулой 6х6 и содержит гидратационный смеситель с пятью отсеками емкостью 25 м для приготовления геля, насосы для подачи воды и химических реагентов в гидратационный смеситель. Гидратационный смеситель выполнен в виде закрытой емкости с люками, по периметру которой сверху расположена площадка обслуживания с перилами. Для подъема на площадку обслуживания установлена лестница. На установке расположена система для дозированной подачи порошка гелеобразователя (сухого хим. реагента), включающая шнековый насос и эдуктор, система трубопроводов, сливной и всасывающий манифольды. В качестве насоса для подачи воды используется центробежный насос. Система автоматического управления установкой расположена в кабине оператора, расположенной за кабиной водителя. Управление осуществляется с помощью компьютерной программы, которая обеспечивает высокое качество и высокую производительность.
В настоящее время при операции гидроразрыва пласта используют широкий ассортимент материалов в больших объемах, что требует создания установки, производящей смешивание непрерывно в соответствии с установленной рецептурой непосредственно на месте гидроразрыва пласта. В известной установке гидратационной не предусмотрено наличие емкостей для жидких химических реагентов и бункера для сухих хим. реагентов (гелеобразователя), что снижает технологические возможности установки. Подачу сухих хим. реагентов (гелеобразователя) в эдуктор для предварительного перемешивания (затворения) подают дозирующим насосом (шнековым) из емкостей, расположенных на других транспортных средствах или производят вручную из мешков. Отсутствие емкостей для жидких хим. реагентов, которые добавляют в процессе ГРП для улучшения физических свойств гидратационных смесей, требует наличие дополнительных устройств, что усложняет процесс приготовления гелей.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение технологических возможностей установки путем размещения на одной мобильной базе необходимого оборудования для непрерывного приготовления геля.
Поставленная задача достигается тем, что установка гидратационная, содержащая шасси автомобиля, гидратационный смеситель, выполненный в виде закрытой емкости с установленными сверху по периметру емкости перилами, устройство для дозированной подачи сухого химического реагента, включающую шнековый дозатор и эдуктор, центробежный насос для подачи жидкости в гидратационный смеситель, систему трубопроводов, сливной и всасывающий манифольды, систему автоматического управления содержит емкости для жидких химических регентов, бункер для сухого хим. реагента, при этом емкости для жидких химических реагентов соединены между собой и гидратационным смесителем с помощью дозирующих насосов, бункер для сухого химического реагента снабжен несущей рамой и площадкой обслуживания с перилами и лестницей, а система автоматического управления включает резервный пульт управления, расположенный на установке и дистанционную систему управления. Бункер для сухих хим. реагентов имеет круглую форму с образованием конуса в верхней и нижней частях бункера и опирается на несущую раму с датчиками веса. Шнековый дозатор содержит два разрыхляющих и один дозирующий шнек. Емкости для жидких химических реагентов выполнены с термоизоляцией и системой подогрева и оснащены уровнемерами.
Введение в установку бункера для сухих хим. реагентов с возможностью дозированной подачи позволяет добавлять сухие хим. реагенты в процессе работы, обеспечивая точный уровень гидратации с возможностью регулирования концентрации геля в соответствии с требованиями заказчика. Введение в установку емкостей с жидкими хим. реагентами с возможностью их дозированной подачи в гидратационный смеситель или сливную магистраль установки позволяет готовить гели с различными физическими свойствами. Установка пригодна для замешивания самых современных жидкостных гелевых смесей на основе сухих и жидких хим. реагентов, что позволяет снижать объем запасов реагентов в полевых условиях. Использование установки не требует предварительного затворения, заправки емкостей раствором и последующей перекачки, и, как правило, сокращает время проведения операции ГРП. Наличие верхних площадок с перилами и лестниц для подъема на площадки делает установку более удобной в эксплуатации.
Конкретный пример выполнения заявляемой полезной модели представлен на чертежах, где:
На фиг.1 изображен общий вид установки справа;
На фиг.2 - общий вид установки слева;
На фиг.3 - общий вид установки сверху.
3
Установка гидратационная расположена на шасси 1 полноприводного автомобиля, например автомобиля МАН с колесной формулой 6х6, рассчитанного на эксплуатацию в условиях бездорожья. На раме шасси 1 смонтированы две емкости для жидких химических реагентов 2, бункер 3 для сухого хим. реагента (гелеобразователя), гидратационный смеситель 4, дозирующие насосы 5 для жидких химических реагентов и перекачивающий винтовой насос 6 для заполнения емкостей 2, центробежный насос 7, всасывающий 8 и сливной 9 манифольды и трубопроводная обвязка. За кабиной водителя на раме шасси 1 установлены емкости 2 для жидких химических реагентов объемом 450 л, которые устанавливаются по требованию заказчика. Емкости 2 оснащены термоизоляцией и системой подогрева. Подачу жидких химических реагентов из емкостей 2 осуществляют с помощью двух дозирующих насосов 5 непосредственно в гидратационный смеситель 4 или в сливную магистраль установки в зависимости от конкретной технологии приготовления жидкости для гидроразрыва пласта. Обвязка дозирующих насосов 5 с емкостями 2 обеспечивает работу по принципу «из любой емкости любым насосом». Переключение производят посредством шаровых кранов. В качестве двух дозирующих насосов применяют шестеренчатый насос производительностью 7-70 л/мин и винтовой насос производительностью 12-120 л/мин. Ввод химических реагентов производится автоматически по предварительно заданным параметрам. За емкостями 2 на раме шасси установлен бункер 3 объемом 3м для хранения сухого химреагента (гелеобразователя), выполненный в виде круглой емкости, имеющей в верхней и нижней частях конусную форму. Бункер 3 опирается на несущую раму 10, на которой установлены датчики веса для определения массы и расхода сухого хим. реагента. Данные о массе сухого хим. реагента и его расходе отображаются в системе управления. Для удобства загрузки сухого хим. реагента в бункер 3 над ним установлена рама, над которой расположена верхняя площадка 11 с перилами. Рядом с бункером 3 установлен аэратор 12 для разрыхления сухого хим. реагента. В нижней части бункера 3 закреплен шнековый дозатор 13, включающий два разрыхляющих и один дозирующий шнек, выходная труба которого соединена с эдуктором 14. Дозирующий шнек через систему управления имеет обратную связь с пропорциональным гидравлическим распределителем, который управляет оборотами гидромотора в зависимости от заданной концентрации сухого хим. реагента и текущей производительности установки. С правой стороны шасси между бункером 3 и гидратационным смесителем 4 установлен резервный пульт управления 15. Для доступа к верхней площадке 11 установлены раскладывающиеся лестницы 16 с перилами.
3
Гидратационный смеситель 4 объемом 25 м расположен в задней части шасси 1и представляет собой закрытую металлическую емкость с подъемным верхним настилом 17. Сверху по периметру съемного настила 17 установлены складные перила 18. Гидратационный смеситель 4 состоит из пяти циркуляционных отсеков, соединенных между собой с образованием вертикальных нисходящих и восходящих потоков и содержит пять миксеров, расположенных по одному во втором, третьем и четвертом отсеках и два в пятом отсеке. Между отсеками установлены заслонки для слива технологической жидкости. Отсеки оснащены уровнемерами, связанными с системой управления установки. Для устойчивости шасси автомобиля во время работы в задней части смесителя 4 установлены гидравлические опоры 19. Подачу жидкости в гидратационный смеситель 4 и эдуктор 14 осуществляют центробежным насосом 7, расположенным с правой стороны установки и соединенным с всасывающим манифольдом 8. На напорной линии центробежного насоса 7 установлен расходомер, который через систему управления имеет обратную связь с системами дозирования сухих и жидких хим. реагентов, а также с системой поддержания уровня в пятом отсеке гидратационного смесителя 4. После расходомера напорная линия разделяется: основной поток идет в первый отсек гидратационного смесителя 4, а остальная часть в эдуктор 14. Сливной манифольд 9 расположен с левой стороны установки. На сливном манифольде 9 установлен поточный вискозиметр, который отображает текущие значения вязкости, регистрируемые системой управления. Система автоматического управления включает пульт резервного управления 15, расположенный на установке и компьютер с сенсорным экраном, который размещается в станции контроля и управления и позволяет управлять установкой дистанционно по заданной программе. Пульт резервного управления 15 служит для управления установкой в нештатных ситуациях. В системе управления отображаются и регистрируются основные параметры работы установки: производительность и давление нагнетания центробежного насоса, регулятор производительности центробежного насоса, регулятор уровня в гидратационном смесителе, давление в пневмосистеме рабочего оборудования, давление во всех контурах гидросистемы, уровень в емкостях жидких хим. реагентов, концентрация и производительность подачи жидких хим. реагентов, температура жидкости на входе и выходе установки, динамическая и кинематическая вязкость, масса сухого хим. реагента в бункере, суммарный расход сухого хим. реагента, текущая концентрация, заданная концентрация, коэффициент заполнения дозирующего шнека.
Работа установки осуществляется непосредственно на месте проведения работ по гидроразрыву пласта.
Для приготовления гидратационного геля, в зависимости от заданной программы, из бункера 3 с помощью шнекового дозатора 13 сухой хим. реагент (гелеобразователь) подают в эдуктор 14, в который через всасывающий манифольд 8 с помощью центробежного насоса 7 поступает вода. В эдукторе 14 происходит смешивание сухих хим. реагентов с жидкостью. Затем смесь сухих хим. реагентов и воды (раствор) смешивается с основным потоком воды и поступает в первый отсек гидратационнного смесителя 4. В гидратационном смесителе 4 в пяти отсеках с помощью миксеров, восходящих и нисходящих потоков происходит перемешивание полученного раствора и образование гидратационного геля. Выпуск гидратационного геля происходит через сливной манифольд 9 смесителя 4. В зависимости от типа скважины для гидроразрыва пласта в состав гидратационного геля подают жидкие хим. реагенты из емкостей 2, которые в соответствии с технологическим процессом поступают непосредственно в сливную магистраль центробежного насоса 7 или в первый отсек гидратационного смесителя 4.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет разместить на одной мобильной базе все необходимое оборудование, которое обеспечивает непрерывное приготовление геля при проведении операции гидроразрыва пласта.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1. Патент РФ на полезную модель №10418, МПК Е21В 33/13, опубл. 16.07.99 г.
2. Оборудование для гидроразрыва пласта. Гидратационная емкость. ОАО «Сибнефтемаш» ГМС группа. Каталог нефтепромыслового оборудования, 2012 г.
1. Установка гидратационная УГ-5000. Нефтепромысловое оборудование производимое ЗАО «Траст-инжениринг», г.Ростов-на-Дону, 2012 г., Интернет: www.trust-ingineering.com