УСТЬЕВОЙ БЛОК ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА В СКВАЖИНУ

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к компактным взрывобезопасным установкам для дозированной подачи химического реагента в скважину при всех способах эксплуатации скважин (фонтанном, газлифтном, УЭЦК, УСШК и др.), и может быть использована для малых объемов дозирования, например, поверхностно-активных веществ (ПАВ), ингибиторов соле- и парафиноотложений, ингибиторов коррозии, дэмульгаторов и др.
Известна установка для дозированной подачи ПАВ в нефтяные пласты, содержащая установленные на общей раме обогреваемую емкость для химического реагента, бак промежуточного подогрева и насос-дозатор, которые последовательно соединены между собой трубопроводами с арматурой (см. Авт. свид. СССР №827756 кл. E 21 B 43/00, от 1979 г.). При этом емкость для химического реагента обогревается за счет установки в ее полости электронагревателей, которые размещены в герметичных камерах, заполненных термостойкой, взрывобезопасной жидкостью. Это создает безопасные условия работы известной установки при использовании взрыво- и пожароопасных реагентов.
Однако указанная известная установка является очень громоздкой, предназначенной для дозирования больших объемов реагентов.
Кроме того, такое конструктивное выполнение известной установки, предполагает ее использование только в относительно теплый период времени, т.к. при минусовых температурах возможно замерзание реагента в трубопроводах, соединяющих емкость с насосом-дозатором.
Еще одним недостатком известной установки является недостаточная взрывобезопасность установки в целом, т.к. при аварийных ситуациях
(например, при порыве трубопровода, разгерметизации емкости) взрывоопасные химические реагенты могут попасть в зону электрооборудования, в зону насоса-дозатора, что может привести к пожару. Чтобы исключить это, требуется применять взрывозащищенное оборудование, что приводит к увеличенным материальным затратам.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является установка дозирования химических реагентов, включающая обогреваемую системой обогрева емкость для химического реагента, насос-дозатор, размещенный в герметичном отсеке, и систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью, при этом герметичный отсек с насосом-дозатором расположен внутри емкости для химического реагента (см. Авт. свид-во СССР №926243, кл. Е 21 В 43/00, от 1979 г.)
Для указанной известной установки характерны те же недостатки, что и для аналога, а именно:
- предназначена для больших объемов дозирования;
- площадь размещения известной установки хоть и несколько меньше, чем у аналога, но содержит дополнительные специальные узлы ввода реагента в емкость, что также делает ее громоздкой;
- не является взрыво- и пожаробезопасной вследствие размещения отсека с насосом-дозатором прямо в емкости в среде химического реагента. В результате коррозии отсек может разгерметизироваться, и жидкость попадет в зону электрооборудования, что может привести к взрыву или пожару. Это делает работу известной установки ненадежной, а также требует проведения постоянного контроля за состоянием материала герметичного отсека на предмет его коррозии.
Техническая задача, на которую направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании компактного устьевого блока подачи
химического реагента в скважину, характеризующегося эксплуатационной надежностью и практически полной взрывопожаробезопасностью при использовании в конструкции стандартного взрывонезащищенного оборудования, при одновременном обеспечении удобства управления процессом дозирования, снижении материальных затрат и возможностью осуществления функционирования блока как в летний, так и в зимний период.
Указанная техническая задача решается предлагаемым устьевым блоком подачи химического реагента в скважину, включающем обогреваемую системой обогрева емкость для химического реагента, насос-дозатор, размещенный в герметичном отсеке, и систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью, при этом новым является то, что блок дополнительно содержит шкаф, ящик или подобный корпус со стенками, крышкой и дверьми, состоящий из двух отсеков, в одном из которых, выполненном герметично, размещены насос-дозатор с механизмом подачи реагента, электрошкаф с электрооборудованием, электрически связанный с механизмом подачи реагента насоса-дозатора и с системой обогрева емкости, датчик температуры химического реагента и манометр для определения давления подачи химического реагента в скважину, а во втором отсеке размещены обогреваемая емкость для реагента, снабженная датчиком уровня, электрически соединенным с электрооборудованием электрошкафа, и система гидравлики, соединяющая посредством трубопроводов емкость с механизмом подачи реагента насоса-дозатора, при этом датчик температуры химического реагента соединен с обогреваемой емкостью, а манометр - с системой гидравлики и с механизмом подачи реагента насоса-дозатора.
При этом электрошкаф с электрооборудованием и насос-дозатор могут быть расположены в герметичном отсеке этажно.
Емкость в предлагаемом блоке снабжена сливным краном, а также горловинами для установки датчика уровня и для заливки реагента в емкость, и при этом в крышке шкафа выполнены отверстия для вывода горловин емкости.
Предлагаемый устьевой блок может быть дополнительно снабжен визуальным уровнемером, размещенным во втором отсеке и закрепленным на стенке емкости. Визуальный уровнемер соединен с указанной емкостью через шаровой кран и фильтр. При этом визуальный уровнемер выполнен из стальной и стеклянной трубок, первая из которых снабжена шкалой для визуального определения объема химического реагента в емкости и шкалой для определения точного расхода реагента за определенный промежуток времени.
Датчик температуры химического реагента в предлагаемом блоке соединен с обогреваемой емкостью посредством капиллярной трубки, пропущенной через отверстия в разделительной перегородке, разделяющей отсеки шкафа, и при этом отверстия в разделительной перегородке, разделяющей отсеки шкафа, герметизированы посредством резиновой шайбы, обжимающей капиллярную трубку ввинчиваемыми штуцерами.
В качестве манометра в предлагаемом блоке может быть использован электроконтактный манометр, и при этом манометр соединен с системой гидравлики через разделитель сред. При этом трубопровод от разделителя сред до манометра заполнен взрывобезопасной жидкостью.
Стенки, крышка и двери шкафа могут быть выполнены утепленными.
Отсеки в шкафе снабжены отдельными дверьми.
Указанная техническая задача достигается за счет следующего. Благодаря тому, что предлагаемый блок дополнительно содержит шкаф со стенками, крышкой и дверьми, состоящим из двух отсеков, обеспечивается гарантированная их изоляция этих отсеков друг от друга.
А благодаря тому, что в указанных разных отсеках размещены отдельно друг от друга, электрооборудование и емкость с системой
гидравлики, исключается попадание жидкого реагента в зону электрооборудования, а значит, исключается вероятность взрыва, пожара. Размещение между манометром и системой гидравлики разделителя сред, а также заполнение трубопровода от этого разделителя сред до манометра взрывобезопасной жидостью также работает на эту задачу и создает еще одну ступень защиты от попадания жидкости в отсек с электрооборудованием.
Размещение в герметичном отсеке наряду с электрошкафом и насосом-дозатором еще и датчика температуры химического реагента и манометра, позволяет обеспечить удобство управления процессом дозирования, т.к. цепь управления насосом-дозатором и системой обогрева емкости, размещенная в электрошкафу, напрямую связана с информативными датчиками. В результате, оператор легко осуществляет контроль за процессом дозирования по наблюдению за аппаратурой лишь одного отсека.
Благодаря выполнению блока компактным с оптимальным порядком расположения узлов и деталей, обеспечивается снижение материальных затрат. Также на этот технический результат работает и тот факт, что при конструировании предлагаемого устьевого блока может быть использовано стандартное, а не специальное (взрывозащищенное) оборудование, которое является очень дорогим.
Сущность предлагаемой полезной модели характеризуется фиг.1 и фиг.2, на которых изображен общий вид устьевого блока в разрезе: на фиг.1 - вид спереди, фиг.2 - вид сбоку.
Предлагаемый устьевой блок подачи химического реагента содержит шкаф 1 со стенками, крышкой 2 и дверьми 3 и 4, состоящий из двух отсеков 5 и 6. В отсеке 5, выполненном герметично, размещены насос-дозатор 7 с механизмом подачи реагента, состоящим из привода (гидравлического толкателя) и механизма возвратно-поступательного
движения плунжера, и этажно расположенный над ним электрошкаф 8 с электрооборудованием. В отсеке 5 также установлены датчик 9 температуры химического реагента и манометр 10 (преимущественно, электроконтактного типа) для определения давления подачи химического реагента в скважину. Во втором отсеке 6 размещены обогреваемая емкость 11 для реагента, имеющая в сечении, преимущественно, прямоугольную форму, и снабженная датчиком уровня 12, электрически соединенным с электрооборудованием электрошкафа 8, и система гидравлики 13, соединяющая посредством трубопроводов емкость 11 с механизмом подачи реагента насоса-дозатора 7. Основная функция датчика уровня 12 - это отключение привода насоса-дозатора 7 в случае снижения уровня химического реагента в емкости 11 ниже минимально допустимого уровня. Датчик уровня 12 состоит из поплавка с магнитом, который движется по направляющей трубке. В ней расположены два герконовых элемента для подачи сигнала в электрошкаф 8 на пульт управления. Датчик 9 температуры химического реагента, размещенный в отсеке 5, соединен с обогреваемой емкостью 11 капиллярной трубкой, а манометр 10 соединен с системой гидравлики 13 через разделитель сред 19. Емкость 11 снабжена сливным патрубком 14, а также - горловиной 15 для установки датчика уровня 12 и горловиной 16 для заливки химического реагента. В крышке 2 шкафа 1 также выполнены отверстия для вывода горловин 15 и 16 емкости 11. В отсеке 6 на стенке емкости 11 закреплен визуальный уровнемер 17, соединенный через шаровой кран и фильтр с емкостью 11. Для обеспечения герметичности отсеков 5 и 6 отверстия в разделительной перегородке, разделяющей отсеки 5 и 6 шкафа 1, герметизированы или посредством резиновой шайбы, обжимающей капиллярную трубку, или посредством штуцера, жестко соединенного с этой перегородкой.
Чтобы исключить утечки реагента через манометр 10 (в случае неисправности), и исключения попадания этого реагента в зону электрооборудования, манометр соединен трубопроводом с системой гидравлики 13 через разделитель сред 19. При этом указанный трубопровод от разделителя сред 19 до манометра 10 заполнен взрывобезопасной жидкостью.
В электрошкафу 8 расположены цепи управления насосом-дозатором 7 и системой обогрева емкости 11. Регулировка насоса-дозатора 7 осуществляется двумя реле времени, которые управляют частотой движения привода насоса-дозатора - штока гидротолкателя. Имеется возможность отслеживать с диспетчерского пульта оператора следующие параметры: наличие реагента в емкости 11 и работу насоса-дозатора 7.
Для безаварийной работы предлагаемого устьевого блока как в летний, так и в зимний период, стенки, крышка 2 и двери 3 и 4 шкафа 1 выполнены утепленными.
Работает предлагаемый устьевой блок подачи химического реагента следующим образом.
Производится установка блока на объекте, например, на скважине, подключается электропитание к электрошкафу 8, а система гидравлики 13 через патрубок 18 - к трубопроводу, сообщенному с полостью насосно-компрессорных труб скважины. Емкость 11 заполняют химическим реагентом. Определяют объем закачки реагента за одно качание насоса-дозатора 7. Настраивают реле времени генератора частоты блока управления, расположенного в электрошкафу 8 на требуемую частоту перемещения гидротолкателя насоса-дозатора 7. Колебательное движение гидротолкателя приводит в движение плунжер насоса-дозатора 7 и происходит закачка химического реагента в систему гидравлики 13 и далее по трубопроводу в скважину. В случае повышения давления в системе гидравлики 13 выше предельно
допустимого, манометр 10, соединенный трубопроводом с системой гидравлики 13, отключает электропитание насоса-дозатора 7.
В процессе работы производят за счет системы обогрева подогрев реагента в емкости 11 для уменьшения его вязкости и для обеспечения надежной работы всего блока в зимний период. При работе с предложенным устьевым блоком оператором отслеживаются следующие параметры: давление закачки, температура химического реагента, его наличие в емкости 11 и его расход при закачке.
Предлагаемый устьевой блок подачи химического реагента является компактным, обеспечивающим малые объемы закачки, что особенно важно при работе с малодебитными скважинами.
Указанный блок является практически полностью взрывобезопасным, и при этом он выполнен из стандартного оборудования, что существенно уменьшает его стоимость по сравнению со стоимостью установки, изготовленной из взрывозащищенного оборудования.
Благодаря особому выполнению конструктивных узлов и их расположению обеспечивается успешная работа предлагаемого блока как в летний, так и в зимний период.