Устройство для исследования динамики выпадения парафинов

Полезная модель относится к области гидродинамики жидкостей, а именно к устройствам для исследования процессов парафиноотложения.
Для оценки выпадения парафинов существует метод «холодного стержня», который основан на образовании органических отложений из нефти на охлаждаемых металлических трубках, с последующим подогревом трубок путем пропускания через трубки горячего теплоносителя и определением количества отмытого растворителем парафинов путем взвешивания с помощью лабораторных весов.
Недостатками указанной технологии является то, что условия оценки динамики выпадения парафинов методом «холодного стержня» значительно отличаются от условий магистрального трубопровода, метод не позволяет оценить динамику отложения парафинов по сечению трубопровода и динамику изменения температуры по сечению при остывании трубопровода.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является стенд, имеющий название «Flow loop», разработанный в лаборатории по исследованию динамики углеводородных систем «ДИУС-лаб» при РГУ нефти и газа им. Губкина [http://dms-lab.ru/flow-loop/].
Установка состоит из следующих систем:
- тестовая секция, где непосредственно протекают исследуемые процессы;
- система измерений и сбора данных;
- система циркуляции и обеспечения требуемых термобарических и скоростных режимов течения смеси нефтей.
Тестовая секция представляет собой охлаждаемый трубопровод, сконструированный по схеме «труба в трубе». По внутренней трубе движется исследуемая смесь при заданных температурных и скоростных режимах, по внешней трубе циркулирует теплоноситель, охлаждающий стенки внутренней трубы. Измерения толщины парафинового слоя производятся на основании измерений перепада давления в тестовой секции с последующим пересчетом в толщину слоя.
Недостатком наиболее близкого технического решения является отсутствие возможности проводить исследования динамики выпадения парафинов.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании устройства для исследования динамики выпадения парафинов, обеспечивающее моделировании процесса остывания трубопровода.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является увеличение точности определения выпадения парафинов при моделировании процесса остывания трубопровода, а также повышение безопасности и надежности проведения исследования.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что устройство для исследования динамики выпадения парафинов содержащее цилиндрический корпус, оборудованный теплообменником и смотровым окном, причем полость цилиндрического корпуса оборудована датчиками температуры.
Развитием и уточнением предлагаемой полезной модели являются следующие признаки:
- внутренний диаметр цилиндрического теплообменника составляет не менее 300 мм;
- теплообменник выполнен из коррозионностойкой стали;
- внешние поверхности цилиндрического теплообменника, фланцевых соединений, запорной арматуры покрыты негорючей теплоизоляцией;
- полость цилиндрического теплообменника оборудована по меньшей мере тремя датчиками температуры различной протяженностью, установленными на различные глубины погружения относительно друг друга.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для исследования динамики выпадения парафинов; на фиг. 2 изображен общий вид устройства для исследования динамики выпадения парафинов.
На чертежах позиции имеют следующие числовые обозначения:
1 - теплообменник;
2 - смотровое окно;
3 - съемная крышка с патрубками для налива/слива нефти;
4 - патрубок для подачи теплоносителя от термостата;
5 - теплоноситель;
6 - исследуемая нефть;
7 - датчики температуры.
Устройство для исследования динамики выпадения парафинов (фиг. 1) содержит цилиндрический теплообменник 1, смотровое окно 2 и съемную крышку 3 с патрубками для налива/слива нефти.
Теплообменник 1 выполнен в виде термостатирующей рубашки и снабжен патрубком 4 для подачи теплоносителя 5 от термостата (на фиг. 1 не показан) для поддержания заданной температуры исследуемой нефти 6.
Внутренний диаметр цилиндрического теплообменника 1 составляет не менее 300 мм.
Теплообменник 1 и запорная арматура (на фиг. не показана) выполнены из коррозионностойкой стали.
Внешние поверхности теплообменника 1, фланцевых соединений, запорной арматуры устройства покрыты негорючей теплоизоляцией.
В составе устройства для исследования динамики выпадения парафинов предусмотрены три датчика 7 температуры различной протяженностью, установленные в полости устройства на различные глубины погружения относительно друг друга.
Сигналы, измеряемые датчиками 7 температур, выводятся на экран персонального компьютера автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора установки и записываются не реже чем один раз в одну секунду.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Включают персональный компьютер (на фиг. не показан) и запускают винтовой насос (на фиг. не показан), обеспечивающий заполнение исследуемой нефтью 6 устройства для исследования динамики выпадения парафинов через патрубок 3 для налива исследуемой нефти съемной крышки.
Нефть в устройстве для исследования динамики выпадения парафина охлаждают до заданной температуры посредством теплоносителя 5 из расходного бака (на фиг. не показан), оборудованного циркуляционным термостатом.
Посредством трех датчиков 7 температуры, установленных на различные глубины погружения относительно друг друга, измеряют изменение температуры исследуемой нефти и отслеживают динамику изменения температуры остывания нефти посредством персонального компьютера.
При охлаждении теплоносителем покоящейся нефти осуществляют визуальное наблюдение через смотровое окно 2 и сопоставляют измеренные значения температуры нефти по сечению корпуса устройства.
При достижении требуемой температуры нефти, производится остановка работы термостата, незастывшая нефть сливается через сливной патрубок 3 устройства, после слива осуществляется качественная оценка застывшего парафина.
Во время визуальной оценки при необходимости осуществляется подсветка через смотровое окно 2 устройства.
При оценке фиксируются места отложения парафина (стенка корпуса, наибольшие отложения верху/внизу корпуса, скопления застывшего парафина в полости корпуса не связанного со стенкой и т.д.).
Количество выпавшего парафина (застывшей нефти) фиксируется как визуально, так и количественно после слива незастывшей нефти по разнице между массой устройства до и после проведения эксперимента.
После качественной оценки осуществляется нагрев устройства, в результате которого отложения нефти/парафина переходят в жидкое состояние, собираются в емкость и взвешиваются.
Заявленное устройство позволяет исследовать динамику выпадения парафинов при моделировании остывания трубопровода.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является повышение точности определения выпадения парафинов при моделировании остывания трубопровода.
Технический результат достигается за счет:
- использования теплообменника цилиндрической формы, имитирующего участок трубопровода;
- использования по меньшей мере трех датчиков температуры с различной протяженностью, установленные в полости цилиндрического теплообменника на различные глубины погружения относительно друг друга для определения температуры нефти по всему сечению устройства;
- использования смотрового окна, обеспечивающего визуальное наблюдение;
- выполнения теплообменника из коррозионностойкой стали и покрытием негорючей теплоизоляцией.