Установка дозирования реагента в трубопровод
REAGENT DOSING UNIT TO PIPELINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к устройствам для наблюдения и управления операциями для введения в трубопровод различных составов с использованием дозаторов с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов жидких химических реагентов (деэмульгаторов) в трубопроводную систему транспорта скважинной продукции, и может использоваться при промысловой подготовке скважинной продукции.
Уровень техники
Известно автоматическое устройство дозирования реагентов (патент РФ №93495, кл. МПК F17D 3/12, дата публ. 27.04.2010, состоящее из установленного на трубопроводе расходомера, электрически связанного с контроллером, насоса-дозатора, производящего дозирование реагента в трубопровод, электрически связанного с контроллером, датчика давления, установленного на трубопровод, электрически связанного с контроллером, при этом на трубопроводе установлен электрохимический датчик, электрически связанный с контроллером. Область применения данной технологии распространяется на теплотехнические и гидравлические системы подачи воды. Алгоритм завязан на определении свойств воды и подборе необходимого расхода ингибитора коррозии. При этом определение свойств нефти, и следовательно, поверхностного межфазного натяжения на границе раздела нефть-вода в данном алгоритме не заложено, поэтому технология не может быть применена для подачи деэмульгатора при промысловой подготовке нефти и подтоварной воды.
Известно устройство дозирования реагента в трубопровод (патент РФ №170785, кл. МПК F17D 3/12, дата публ. 11.05.2017), состоящее из установленного на трубопроводе расходомера, электрически связанного с контроллером, насоса-дозатора, снабженного входным и выходным шлангами, производящего дозирование реагента в трубопровод, электрически связанного с контроллером, при этом на трубопровод после точки ввода реагента установлен электрохимический датчик, электрически связанный с контроллером. Недостатком данной технологии является то, что ее нельзя применить для подачи деэмульгатора при промысловой подготовке нефти и подтоварной воды.
Известно устройство для автоматического дозирования жидких реагентов (варианты) (заявка №2016144622 на изобретение, кл. МПК G01G 17/00, дата публ. 17.05.2018), включающее расходную емкость, тензодатчик, дозирующее устройство и систему управления. В качестве дозирующего устройства установлена по меньшей мере одна мерная емкость, оснащенная тензодатчиком и линией подачи жидкого реагента, на которой расположены дозирующий насос и форсунка, а расходная и мерная емкости соединены линиями уравнивания давления и периодической подачи жидкого реагента. Недостатком данного устройства является отсутствие автоматизированного регулирования удельного расхода реагента с помощью алгоритма, который основан на физических процессах деэмульсации скважиной продукции.
Известно автоматизированное устройство для дозирования реагентов, блок управления которого реализован на удаленном Web-сервере, сигналы к которому от датчиков, входящих и не входящих в состав устройства, направляются по GPRS-протоколу GSM сети через сеть Интернет (патент РФ №129627, кл. МПК G01F 11/16, дата публ. 27.06.2013), включающее в себя блок дозирования, в который входит емкость с реагентом, дозировочный насос с электродвигателем, а также датчики расхода и/или других параметров работы Устройства и блок управления производительностью насоса, который изменяет ее по запрограммированному алгоритму, реагирующему на сигналы, поступающие от внешних от АУДР датчиков контроля производственных процессов, для регулирования которых предназначен реагент, и контролирует исполнение своих команд по сигналам, поступающим от датчика расхода и других датчиков, контролирующих работу АУДР. Блок управления АУДР реализован на любом компьютере подключенном к сети интернет в виде Web-сервера (иное название HTTP-сервер), сигналы к которому от датчиков, входящих и не входящих в состав Устройства, направляются по GPRS-протоколу GSM сети через сеть Интернет. Недостатком данного устройства является то, что данная технология описана лишь с технической точки зрения. В технологии описана возможность регулировки расхода и автоматизация подачи реагента с помощью удаленного Web-сервера, сигналы к которому от датчиков, входящих и не входящих в состав Устройства, направляются по GPRS-протоколу GSM сети через сеть Интернет». При этом отсутствует описание алгоритмов подачи реагента, которые могут быть применены и использованы в различных технологических процессах.
Наиболее близким по технической сущности является система автоматического регулирования подачи жидких химических реагентов в продуктопровод (патент РФ 78516, дата публ. 27.11.2008, кл. МПК Е21В 37/06), включающая насос-дозатор с электродвигателем, емкость с химическим регентом, расходомер с унифицированным электрическим выходом, систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью и продуктопроводом. С целью возможности регулирования расхода жидкого химического реагента использован частотный регулируемый электропривод плунжерного насоса-дозатора. Частота оборотов электродвигателя зависит от мгновенного расхода жидкости, проходящей через расходомер, а в емкости для химического реагента установлен датчик гидростатического давления (уровнемер). В электрическую схему подключен контроллер с возможностью передачи информации по радиоканалу на пульт диспетчера о текущем расходе перекачиваемой жидкости и об изменяющемся количестве химического реагента в емкости. Недостатком данной системы является отсутствие автоматизированного регулирования удельного расхода реагента.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом установки дозирования реагента в трубопровод является снижение расхода реагента-деэмульгатора при подготовке скважинной продукции за счет повышения точности регулирования удельного расхода реагента.
Указанный технический результат достигается тем, что установка дозирования реагента включает блок подачи реагента, выполненный в виде емкости с реагентом, датчиком уровня, измерительной трубкой; частотный преобразователь, связанный через электродвигатель с дозировочным насосом; трубопровод транспортировки скважинной продукции, проходящий через узел учета нефти; трубопровод, связывающий емкость с реагентом с дозировочным насосом; трубопровод, связывающий дозировочный насос с трубопроводом транспортировки скважинной продукции, при этом узел учета нефти выполнен с возможностью измерения таких параметров как расход жидкости, плотность, температура, давление и обводненность, при этом установка дозирования реагента включает модуль передачи данных, выполненный с возможностью реализации алгоритма определения требуемой нормы подачи реагента в зависимости от обводненности продукции и оборудованный беспроводной системой сбора и передачи данных в режиме реального времени с помощью GPRS модема, при этом, трубопровод транспортировки скважинной продукции проходит через блок нагрева и гидравлически соединен с входом в блок отстойников, на выходе из которого установлен влагомер.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена схема установки дозирования реагента в трубопровод со скважинной продукцией.
Осуществление изобретения
Установка дозирования реагента в трубопровод включает блок подачи реагента 1, включающий емкость 2 с реагентом, измерительную трубку 3, датчик 4 уровня жидкости; дозировочный насос 7, гидравлически трубопроводом 6, связанный с емкостью 2 блока подачи реагента 1, а на выходе - гидравлически трубопроводом 8 связанный с трубопроводом 5 транспортировки скважинной продукции; частотный преобразователь 9, связанный через электродвигатель 10 дозировочным насосом 7; узел учета нефти 11, который беспроводным каналом 12 связан с входом модуля передачи данных 13; модуль передачи данных 13 (например, ИВЭ-50 мод. 14.611G), выход которого подключен к частотному преобразователю 9 беспроводным каналом 14, оборудован беспроводной системой сбора и передачи данных в режиме реального времени на удаленное рабочее место оператора с помощью GPRS модема; блок нагрева 15 и блок отстойников 16, гидравлически соединенных с трубопроводом 5 транспортировки скважинной продукции; влагомер 17, установленный на выходе из блока отстойников 16, соединенный беспроводным каналом 18 с входом модуля передачи данных 13.
Установка дозирования реагента в трубопровод работает следующим образом. Реагент находится в емкости 2 блока подачи реагента 1. Наличие реагента определяют с помощью измерительной трубки 3 и датчика уровня жидкости 4. Подачу реагента из емкости 2 в трубопровод 5 скважинной продукции осуществляют по трубопроводу 6, связывающему емкость 2 с дозировочным насосом 7, и далее -по трубопроводу 8 реагент нагнетают дозировочным насосом 7 в трубопровод 5 транспортировки скважинной продукции. Регулировку расхода реагента и производительность дозировочного насоса 7 осуществляют с помощью частотного преобразователя 9, связанного с электродвигателем 10.
Объем скважинной продукции, протекающей по системе внутреннего трубопроводного транспорта и трубопроводу 5 площадного объекта промысловой подготовки нефти, измеряют на узле учета нефти 11. К измеряемым параметрам относится: расход жидкости, плотность, температура, давление, обводненность. Информацию по данным параметрам потока скважинной продукции в режиме онлайн фиксируют в автоматизированной системе обработки данных и путем интеграционного контура по беспроводному каналу 12 направляют в модуль передачи данных 13 (ИВЭ-50 мод. 14.611G) на уровень обработки алгоритма подачи реагента. Алгоритм обрабатывает данные по фактическим параметрам входящей продукции и рассчитывает требуемую норму подачи реагента, при этом расчетным путем в алгоритме определяют вязкость жидкости и межфазное поверхностное натяжения на границе раздела «нефть-вода». Требуемую норму подачи реагента определяют исходя из условия достаточного размера глобул воды в объеме нефти для эффективной деэмульсации, а именно, в зависимости от обводненности продукции, высчитывают межфазное поверхностное натяжение на границе раздела «нефть-вода».
В зависимости от обводненности транспортируемой скважинной продукции, для подачи требуемого количества реагента, полученный сигнал направляют от модуля передачи данных 13 по беспроводному каналу связи 14 в частотный преобразователь 9, задающий необходимую частоту электродвигателя 10, регулирующего работу дозировочного насоса 7 подачи реагента по трубопроводу 8 в трубопровод 5 транспортировки скважинной продукции. Далее по трубопроводу 5 скважинная продукция проходит блок нагрева 15 и поступает в блок отстойников 16 для разделения эмульсии.
На выходе из блока отстойников 16 установлен влагомер 17, соединенный беспроводным каналом 18 с входом модуля передачи данных 13, на который поступают данные с влагомера 17.
В случае нарушения технологического процесса подготовки и превышения заданного процента воды на выходе с отстойников 16, определяемого влагомером 17, на модуль передачи данных 13 по беспроводному каналу 18 поступает сигнал для его повторной обработки алгоритмом и корректировки нормы подачи реагента в трубопровод 5 путем корректировки режима работы частотного преобразователя 9, задающего необходимую частоту электродвигателя 10, и регулирующего в свою очередь, работу дозировочного насоса 7, что позволяет оптимизировать расход реагента-деэмульгатора.
В результате проведенных опытно-промышленных испытаний системы управления дозированием реагента в транспортный трубопровод, проведенных на УПСВ «Уньва» ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», снижение расхода реагента без снижения качества промысловой подготовки скважинной продукции составило 14,4%.