Установка для дозированной подачи жидкого химического реагента

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для дозированной подачи жидких ингибиторов коррозии в нефтяные скважины, технологические и магистральные водоводы и продуктопроводы, эмульгаторов в систему сбора продукции скважины, преимущественно для малых расходов. Обеспечивает бесперебойную подачу жидкого химического реагента по назначению в предусмотренной регламентом дозе, автоматический контроль работы насоса-дозатора и сигнализацию оператору или диспетчеру в случае его неисправности. Сущность изобретения: установка включает технологическую емкость, соединенный с ней через запорный элемент насос-дозатор, вмонтированный на линии подачи жидкости, выкидная линия которого соединена с технологической линией, снабженной расходомером, линия заправки технологической емкости, фильтр тонкой очистки, вентили, обратный клапан, манометр и указатель уровня. Согласно изобретению установка снабжена измерительной емкостью, соединенной с технологической емкостью через запорный элемент электромагнитного действия и насосом-дозатором, привод которого снабжен преобразователем частоты. Фильтр тонкой очистки вмонтирован перед запорным элементом электромагнитного действия. Каждая из емкостей снабжена датчиками верхнего и нижнего уровней. Линия заправки технологической емкости снабжена шестеренчатым насосом и сообщена с линией подачи, а также с линией, соединяющей днище технологической емкости через вентили. Установка снабжена наперед заданной программой процессором, электрически связанным с блоком управления, датчиками уровней в емкостях, шестеренчатым насосом, насосом-дозатором, запорным элементом электромагнитного действия, преобразователем частоты, датчиком расходомера технологической линии и манометром. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для дозированной подачи жидких ингибиторов коррозии в нефтяные скважины, технологические и магистральные водоводы и продуктопроводы, эмульгаторов в систему сбора продукции скважины, преимущественно для малых расходов.

Известна установка для дозирования реагента при добыче нефти из скважины (см. патент RU №2242586, МПК Е21В 37/06, опубл. в Б.И. №35, 20.12.2004 г.), содержащая горизонтально установленный контейнер с размещенным внутри поршнем со штоком, штоковая полость которого сообщена с дозировочной и выкидной линией, а безштоковая - только с выкидной. Поступление реагента в контейнер осуществляется с помощью патрубка. Шток снабжен индикатором хода для измерения расхода реагента. Дозировочная линия снабжена дросселем, иглой которого регулируют необходимое количество жидкого реагента, подаваемого в затрубное пространство. Все линии связи снабжены задвижками, включая и линию стравливания газа из межтрубного пространства.

Недостатком известной установки является ненадежность в работе. Объясняется это тем, что с реагентом поступивший в контейнер шлам, вытесняясь поршнем, из него попадает в зону дросселя и, постепенно накапливаясь там, забивает его без того малое проходное его сечение, приводя всю установку в неработоспособное состояние, а оперативная очистка его не предусмотрена. Кроме того, поршень с течением времени также теряет герметичность, что отрицательно сказывается на достоверности расхода реагента.

Известна также установка для дозированной подачи реагента (см. патент RU №2238393, МПК7 Е21В 37/06, опубл. в Б.И. №29, 20.10.2004 г.). Она содержит технологическую емкость для жидкого реагента - ингибитора или деэмульгатора, соединенный с ней насос-дозатор через запорный элемент, вмонтированный на линии подачи реагента, линия заправки технологической емкости, фильтр тонкой очистки, вентили, обратный клапан для предотвращения обратного движения реагента и уровнемеры. Известная установка по технологической сущности более близка к предлагаемой и может быть принята в качестве прототипа.

В этой установке недостатки вышеописанного аналога частично устранены, однако и она не лишена недостатков.

В частности, размещение фильтра тонкой очистки реагента непосредственно перед насосом-дозатором в случае засорения фильтра шламом отрицательно сказывается на показателе объемного расхода реагента в сторону уменьшения и требует остановки насоса для устранения неполадки. При этом для бесперебойной подачи реагента подключение резервного насоса не предусмотрено. Кроме того, жидкий реагент в технологической емкости с течением времени расслаивается, а его периодическое перемешивание техническим средством установки также не предусмотрено.

Далее, конструкция установки не позволяет контролировать работу насоса-дозатора в части подачи реагента в выкидную линию необходимого объема за равные промежутки времени, то есть определить неисправность плунжера насоса-дозатора, при котором он начинает подавать реагент в уменьшенном объеме. Расход транспортируемой продукции скважины или воды при нагнетании ее в пласт для поддержания пластового давления (ППД) по технологической линии по объективным причинам может быть нестабильным, например, резким снижением нефтеотдачи пластов или по причине снижения приемистости пласта. Автоматическое регулирование подачи реагента в технологическую линию насосом-дозатором в зависимости от изменения расхода транспортируемой жидкости в технологической линии также не предусмотрено прототипом, что отрицательно сказывается на качестве проводимых технологических работ или в случае повышенного расхода, чем предусмотрено регламентом, экономически не выгодно.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа.

Поставленная задача решается описываемой установкой для дозированной подачи жидкого химического реагента (жидкости), включающей технологическую емкость, соединенный с ней через запорный элемент насос-дозатор, вмонтированный на линии подачи жидкости, выкидная линия которого соединена с технологической линией для транспортирования нефти или водо- и продуктопроводов, снабженной расходомером, линия заправки технологической емкости, фильтр тонкой очистки, вентили, обратный клапан для предотвращения обратного движения жидкости, манометр и указатель уровня для визуального контроля уровня жидкости в емкости.

Новым является то, что, с целью выявления отклонения подачи жидкости насосом-дозатором от расчетного путем периодического и автоматического измерения его расхода, установка снабжена измерительной емкостью, соединенной с технологической емкостью через запорный элемент электромагнитного действия и насосом-дозатором, привод которого снабжен преобразователем частоты для регулирования его оборотов, фильтр тонкой очистки вмонтирован перед запорным элементом электромагнитного действия, причем каждая из емкостей дополнительно снабжена датчиками верхнего и нижнего уровней, линия заправки технологической емкости снабжена шестеренчатым насосом для принудительного заполнения ее жидкостью и сообщена с линией подачи, а также с линией, соединяющей днище технологической емкости через вентиль для периодического создания в ней круговой циркуляции жидкости с целью ее перемешивания, при этом установка дополнительно снабжена наперед заданной программой процессором, электрически связанным с блоком управления, датчиками уровней в емкостях, шестеренчатым насосом, насосом-дозатором, запорным элементом электромагнитного действия, преобразователем частоты, датчиком расходомера технологической линии и манометром.

Новым является и то, что она снабжена вторым резервным насосом-дозатором, соединенным через вентили с линией подачи параллельно первому, а технологическая емкость снабжена электронагревателем жидкости, при этом для измерения расхода транспортируемой жидкости по технологической линии выбран расходомер накладного типа.

Представленный чертеж поясняет сущность изобретения, где схематически изображена заявляемая установка.

Установка для дозированной подачи жидкого химического реагента включает технологическую емкость 1 с указателем уровня 2 для визуального контроля уровня жидкости и датчиком 3 уровней, соединенный с ней с помощью линии 4 подачи жидкости с вмонтированным запорным элементом 5 электромагнитного действия - электромагнитный клапан, насос-дозатор 6 поршневого типа и второй резервный насос-дозатор 7 аналогичной конструкции, подключенный параллельно первому.

Установка снабжена измерительной емкостью 8 с датчиком 9 уровней для периодического контроля за точностью подаваемого объема жидкости насосом-дозатором 6 или 7, подключенной в линию 4 подачи жидкости в промежутке между насосом-дозатором 6 и электромагнитным клапаном 5. В линию 4 подачи подключен фильтр 10 тонкой очистки, установленный впереди электромагнитного клапана 5. Выкидная линия 11 снабжена обратным клапаном 12 для предотвращения обратного движения реагента и соединения с технологической линией 13 для транспортирования продукции скважины в систему сбора и подготовки нефти или воды для нагнетания в пласт через скважину для поддержания пластового давления (ППД). Технологическая линия 13 снабжена накладным расходомером 14, содержащим датчик 15 (датчик 15 на чертеже показан условно). Линия 16 заправки технологической емкости 1 снабжена шестеренчатым насосом 17 для принудительного заполнения ее жидкостью и сообщена с линией 4 подачи, а также с линией 18, соединяющей днище технологической емкости через вентиль 19 для периодического создания в ней круговой циркуляции жидкости с целью ее перемешивания. Установка также снабжена наперед заданной программой микропроцессором, электрически связанным с блоком управления (на чертеже блок управления не показан), датчиками 3 и 9 уровней в емкостях 1 и 8 с приводом-электродвигателем 21 шестеренчатого насоса 17, датчиком 15 расходомера 14 технологической линии 13, электромагнитным клапаном 5 с приводом-электродвигателем 22 насоса-дозатора 6 через его преобразователь частоты 23 (в качестве которого может быть использован производимый фирмой Vacon NXL, типа NXL 00035C1NSSS) для регулирования его оборотов и тем самым обеспечения согласно заданной программе необходимой подачи дозировочного насоса в зависимости от расхода нефти или воды в технологической линии 13. Внутри технологической емкости 1 установлен электронагреватель 24, в ее нижней части предусмотрен вентиль 25 для слива жидкости-дренажа, а ее крышка 26 снабжена дыхательным клапаном 27. Линия 4 подачи и выкидная линия 11 снабжены вентилями 28, 29 и 30, 31 соответственно, а линия 16 заправки - вентилями 32 и 33. Микропроцессор электрически связан и с манометром для контроля давления на выкиде насоса-дозатора.

Установка работает следующим образом.

Перед заправкой технологической емкости 1 вентиль 19 линии 18 для круговой циркуляции жидкости закрыт, закрыт и электромагнитный клапан 5. При открытых вентилях 32 и 33 линии 16 заправки запускают в работу шестеренчатый насос 18. Идет заполнение технологической емкости 1. При достижении жидкости верхнего уровня поплавок 34 становится на уровне верхнего геркона 35, который срабатывает и дает команду на отключение шестеренчатого насоса 17. При этом по заданной программе одновременно открывается электромагнитный клапан 5 и жидкость из технологической емкости начинает поступать в линию 4, далее через фильтр тонкой очистки 9 поступает в измерительную емкость 8 и заполняет ее до верхнего уровня, при котором поплавок 36 находится на уровне верхнего геркона 37, который дает команду микропроцессору 20 на включение насоса-дозатора 6. При открытых вентилях 29 и 31 насос-дозатор подает жидкость на выкидную линию 11 и далее в линию 13, если ингибитор коррозии - в скважину, если деэмульгатор - в трубопровод промысловой системы транспорта и подготовки нефти.

Жидкость в емкости 1 постепенно убывает, и когда поплавок 34 технологической емкости дойдет до нижнего геркона 38, он срабатывает и дает команду на включение шестеренчатого насоса 17, идет заполнение емкости 1. Далее цикл повторяется.

С течением времени насос-дозатор 4 начинает подавать жидкость на выкидную линию 11 в меньшем объеме, чем расчетный из-за нарушения, например, герметичности поршня насоса-дозатора, что отрицательно сказывается на состоянии скважинного оборудования или не обеспечивается необходимое качество деэмульсации нефти, в случае подачи жидкости-реагента в систему транспортировки и подготовки нефти.

Для контроля и принятия меры по обеспечению подачи расчетного объема жидкости насосом-дозатором процессор 20 по заранее заданной программе, или по каналам телемеханики от диспетчера нефтепромысла, дает команду на периодическое закрытие электромагнитного клапана, при котором поступление жидкости из технологической емкости в линию 4 временно прекращается, но насос-дозатор 6 продолжает отбор жидкости из измерительной емкости 8, постепенно снижая ее уровень. В положении поплавка 39 на уровне верхнего геркона 40 он срабатывает и подает команду микропроцессору, и его таймер с этого момента ведет отсчет времени. При дальнейшем отборе жидкости из измерительной емкости 8 уровень реагента в ней снижается до нижнего значения, поплавок 39 становится на уровне нижнего геркона 41, который и дает команду на отключение таймера микропроцессора. Таким образом, зная объем жидкого реагента, заключенного между герконами верхнего и нижнего уровней, и за какое время насосом-дозатором этот объем пропущен в выкидную линию, определяется расход реагента. Микропроцессор считывает, обрабатывает эти информации и отображает полученный результат на цифровом дисплее, который сохраняется в памяти микропроцессора до следующего замера объема реагента, пропущенного через насос-дозатор. Полученная информация по каналам телемеханики может быть передана и диспетчеру нефтепромысла. Как только поплавок 39 достигает нижнего геркона 41, одновременно дается команда на открытие электромагнитного клапана 5, и далее реагент снова начинает перетекать из технологической емкости по линии 4 подачи в измерительную емкость 8 и далее в прием насоса-дозатора. По времени расхода жидкости из измерительной емкости судят об отклонениях работы насоса-дозатора от расчетного. Если время отбора жидкости из измерительной емкости 8 превысит установленное расчетное значение, то микропроцессор выдает сигнал о неисправности насоса-дозатора. Тогда оператор запускает в работу резервный насос-дозатор 7, открыв вентили 28 и 30, предварительно закрыв вентили 29 и 31.

В случае изменения технологического режима транспортирования продукции скважины или воды диспетчером по тем или иным обстоятельствам по технологической линии 13, то сразу передается эта информация от датчика 15 расходомера 14 микропроцессору, который дает команду преобразователю частоты для изменения оборотов электродвигателя 22 насоса-дозатора 6. Последний подает жидкий реагент в технологическую линию 13 в соответствии с расходом транспортируемой в ней продукции скважины или воды.

Кроме того, данная система оборудования позволяет провести диагностики работы дозировочного насоса. Для этого процессор 20 подает команду преобразователю частоты на установку номинального значения оборотов электродвигателя 22 насоса 6, при котором он имеет соответствующую подачу реагента. Далее процессор 20 подает команду на закрытие электромагнитного клапана 5, и при снижении уровня реагента в измерительной емкости 8 сработает геркон 40 верхнего уровня датчика 9, который включит таймер - диагност процессора. При этом таймер - диагност имеет уставку времени, соответствующую нормальной работе насоса 6. При достижении уровня реагента нижнего значения сработает датчик нижнего уровня - геркон 41, который остановит работу таймера - диагноста.

При этом, если время измерения уровня реагента в измерительной емкости от верхнего значения до нижнего будет меньше уставки времени таймера - диагноста, то насос-дозатор 6 считается исправным, о чем будет сигнализировать оператору и диспетчеру. Если указанное время будет больше времени уставки таймера - диагноста, то процессор будет сигнализировать о неисправности насоса 6.

Жидкий химический реагент (ингибитор коррозии, деэмульгатор) с течением времени расслаивается. Для периодического перемешивания его в установке предусмотрена система для круговой циркуляции через линию 18, сообщенную с днищем технологической емкости 1 через вентиль 19 и с помощью шестеренчатого насоса 17. Для этого при закрытом вентиле 32, электромагнитном клапане 5 и открытом вентиле 33 запускают в работу шестеренчатый насос 17 и, создавая тем самым круговую циркуляцию через линии 16, 4 технологической емкости 1, приводят жидкость в однородное состояние. Перемешиванию жидкости в емкости 1 способствует также запущенный в работу электронагреватель 24 за счет эффекта конвекции.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Установка обеспечивает бесперебойную подачу жидкого химического реагента по назначению в предусмотренной регламентом дозе и не снижая его качества за счет периодического перемешивания созданием круговой его циркуляции, что позволит достичь необходимый технологический результат в различных отраслях промышленности, в частности в нефтяной промышленности, в системе нагнетания воды в пласт для ППД или в системе транспортирования продукции в скважине для сбора и подготовки нефти.

Установка обладает расширенными функциональными возможностями и надежностью в работе за счет автоматизации и телемеханизации, возможности периодического автоматического контроля работы насоса-дозатора и сигнализации оператору или диспетчеру в случае его неисправности.

На дату подачи заявки установка испытана в стендовых условиях. Результаты положительные.

1. Установка для дозированной подачи жидкого химического реагента - жидкости, включающая технологическую емкость, соединенный с ней через запорный элемент насос-дозатор, вмонтированный на линии подачи жидкости, выкидная линия которого соединена с технологической линией для транспортирования нефти или водо- и продуктопроводов, снабженной расходомером, линия заправки технологической емкости, фильтр тонкой очистки, вентили, обратный клапан для предотвращения обратного движения жидкости, манометр и указатель уровня для визуального контроля уровня жидкости в емкости, отличающаяся тем, что, с целью выявления отклонения подачи жидкости насосом-дозатором от расчетного путем периодического и автоматического измерения его расхода, установка снабжена измерительной емкостью, соединенной с технологической емкостью через запорный элемент электромагнитного действия и насосом-дозатором, привод которого снабжен преобразователем частоты для регулирования его оборотов, фильтр тонкой очистки вмонтирован перед запорным элементом электромагнитного действия, причем каждая из емкостей дополнительно снабжена датчиками верхнего и нижнего уровней, линия заправки технологической емкости снабжена шестеренчатым насосом для принудительного заполнения ее жидкостью и сообщена с линией подачи, а также с линией, соединяющей днище технологической емкости через вентили для периодического создания в ней круговой циркуляции жидкости с целью ее перемешивания, при этом установка дополнительно снабжена наперед заданной программой процессором, электрически связанным с блоком управления, датчиками уровней в емкостях, шестеренчатым насосом, насосом-дозатором, запорным элементом электромагнитного действия, преобразователем частоты, датчиком расходомера технологической линии и манометром.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена вторым резервным насосом-дозатором, соединенным через вентили с линией подачи параллельно первому.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что технологическая емкость снабжена электронагревателем жидкости.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для измерения расхода транспортируемой жидкости по технологической линии выбран расходомер накладного типа.