Система для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе, на участках со сложным рельефом местности (варианты)

Изобретения относятся к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для предотвращения образования отложений в магистральных трубопроводах и выкидных линиях. Система включает трубопровод, гидравлически соединенный с ним ответвленный узел ввода реагента, содержащий жестко соединенный с трубопроводом корпус с размещенным внутри него реагентным модулем. В корпусе узла ввода реагента выполнено окно с заглушкой для загрузки реагентного модуля и контроля за наличием в нем твердого реагента. Реагентный модуль выполнен съемным, гидравлически проницаемым и состоящим, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с горизонтальной или вертикальной загрузкой реагента и закреплен непосредственно в корпусе узла ввода реагента или на заглушке окна упомянутого корпуса. По второму варианту корпус узла ввода реагента выполнен в виде байпасной линии. По третьему варианту узел ввода реагента размещен внутри трубопровода и закреплен на заглушке окна, выполненного на трубопроводе для размещения узла ввода. Повышается надежность, экономичность и функциональность системы. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретения относятся к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для предотвращения образования отложений в трубопроводе, и могут быть использованы как в магистральных трубопроводах, так и в выкидных линиях на нефтяных месторождениях, т.е. там, где требуется пропорциональный ввод твердого реагента-ингибитора в транспортируемый поток.

Принцип действия предлагаемых изобретений заключается в обеспечении предотвращения отложений, например асфальтосмолопарафиновых, солевых, гидратных и т.п., в трубопроводах путем смывания перекачиваемой в них продукцией твердого реагента-ингибитора с растворением последнего. Учитывая, что твердые реагенты-ингибиторы появились сравнительно недавно, предотвращение ими отложений в трубопроводном транспорте требует определенной наработки (предотвращение отложений в трубопроводе жидкими реагентами происходит целым рядом известных дозировочных устройств, разработанных и применяемых на месторождениях при транспорте и подготовке нефти).

Кроме того, эта проблема предотвращения отложений в трубопроводах особенно актуальна на участках со сложным рельефом местности (овраги, возвышенности, препятствия и т.п.). В трубопроводе, пролегающем на этих участках, вследствие отхода от горизонтального проложения происходит изменение скорости транспортируемой продукции, в результате чего изменяется ее равновесное состояние и происходит повышенное образование отложений на стенках трубопровода. Это приводит к изменению проходного сечения трубопровода. Вот почему решение проблемы предотвращения таких отложений является очень важной проблемой в трубопроводном транспорте.

Известна система для одоризации газа (заявка РФ №95110413, кл. В01F 3/02 от 1995 г.) (выбрана в качестве аналога, т.к. имеет общие признаки по техническому подходу с предлагаемой системой), содержащая диафрагму, установленную в трубопроводе, устройство одорирования - реагентный модуль, регулятор температуры, нагреватель и датчики давления и температуры.

Известна система для предотвращения образования отложений в трубопроводе - дозатор для жидких реагентов (Патент РФ №2249795, кл. G01F 11/00, от 2003 г.), содержащая контейнер с жидким реагентом, соединенный двумя патрубками с трубопроводом, при этом трубопровод выполнен по дуге окружности. Один патрубок, предназначенный для подачи замещающей жидкости из трубопровода, присоединен к внешней стороне дуги. Другой патрубок, присоединенный к нижней части контейнера и служащий для доставки реагента в трубопровод, присоединен к внутренней части дуги.

Недостатком указанного дозатора является то, что для эффективной работы его необходимо устанавливать на участке трубопровода, выполненного по дуге окружности в горизонтальной плоскости, что вызывает технологические трудности и повышенные материальные затраты. Кроме того, его невозможно использовать на трубопроводе, проложенном на участках со сложным рельефом местности.

Кроме того, при нестабильном давлении в трубопроводе поступление жидкого реагента в трубопровод также будет нестабильным, что снижает эффективность работы дозатора.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемым вариантам технических решений является система для дозированной подачи химического реагента (Патент РФ №2254448, кл. Е21В 43/00, от 2003 г.), состоящая из трубопровода и из гидравлически соединенного с ним ответвленного узла ввода реагента, содержащего жестко соединенный с трубопроводом корпус с размещенным внутри него реагентным модулем в виде эластичной камеры, заполненной жидким реагентом-ингибитором.

Работа известной системы заключается в следующем. Транспортируемая продукция из трубопровода поступает в корпус узла ввода реагента, сжимая эластичную камеру реагентного модуля и выдавливая из нее жидкий реагент в трубопровод.

Недостатком указанной известной системы является то, что при недостаточном давлении в трубопроводе выдавливается малый (недостаточный) объем жидкого реагента, который не обеспечит гарантированное предотвращение отложений. Кроме того, при возможных скачках давления в трубопроводе работа известной системы будет нестабильной.

Вместе с этим, цикл работы известной системы от заполнения камеры жидким реагентом до его полного использования будет непродолжительным, что является отрицательным моментом в технологическом плане.

Единый технический результат, достигаемый предлагаемыми вариантами изобретения, заключается в повышении надежности, экономичности и функциональности системы за счет возможности использования для предотвращения отложений твердого реагента-ингибитора, за счет равномерности его смывания транспортируемой средой с обеспечением пропорционального и технологически требуемого расхода и за счет увеличения периода работы без замены реагента в реагентном модуле.

Указанный технический результат обеспечивается по первым двум вариантам предлагаемой системой для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе на участках со сложным рельефом местности, состоящей из трубопровода и из гидравлически соединенного с ним ответвленного узла ввода реагента, содержащего жестко соединенный с трубопроводом корпус с размещенным внутри него реагентным модулем, новым по первому варианту является то, что в корпусе узла ввода выполнено окно с заглушкой для загрузки реагентного модуля и контроля за наличием в нем твердого реагента в процессе работы, при этом реагентный модуль выполнен съемным, гидравлически проницаемым и состоящим по меньшей мере из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с горизонтальной или вертикальной загрузкой в ней твердого реагента и закреплен непосредственно на корпусе узла ввода реагента или на заглушке окна упомянутого корпуса посредством фиксатора, по второму варианту корпус упомянутого узла выполнен в виде байпасной линии, установленной на трубопроводе, при этом реагентный модуль выполнен съемным и гидравлически проницаемым и состоящим, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с размещенным в ней твердым реагентом, при этом байпасная линия снабжена, по меньшей мере, одним окном с заглушкой для загрузки реагентного модуля и контроля за наличием в нем твердого реагента в процессе работы, причем на трубопроводе и/или байпасной линии дополнительно установлены запорно-регулирующие устройства, обеспечивающие возможность транспортирования по трубопроводу и байпасной линии одновременно или раздельно перекачиваемой продукции.

Указанный технический результат обеспечивается по третьему варианту предлагаемой системой для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе на участках со сложным рельефом местности, состоящей из трубопровода и из узла ввода реагента, при этом новым является то, что узел ввода реагента размещен внутри трубопровода и закреплен на заглушке окна, которое выполнено на трубопроводе для размещения в последнем узла ввода реагента, и выполнен съемным и гидравлически проницаемым в виде реагентного модуля, состоящего, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с размещенным в ней твердым реагентом.

В системе по трем вариантам автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатого и/или перфорированного контейнера с твердым реагентом, а контейнер выполнен из металлического или неметаллического материала. При этом шаг сетки сетчатого контейнера составляет 5-50 мм.

По всем вариантам твердый реагент размещен в автономной гидравлически проницаемой камере реагентного модуля в виде гранул-зерен, шашек, цилиндров.

По первому и третьему вариантам автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде полочного стеллажа, на полках которого горизонтально размещен твердый реагент либо в сетчатых или перфорированных контейнерах.

По первому и третьему вариантам автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде полочного стеллажа, на полках которого горизонтально размещен твердый реагент либо в виде сетчатой кассеты с гидравлически проницаемыми вертикальными перегородками, между которыми размещен твердый реагент.

По первому и второму вариантам на ответвленном узле ввода реагента и/или на трубопроводе установлено запорно-регулирующее устройство, также ответвленный узел ввода реагента снабжен регулятором давления.

По второму варианту автономная гидравлически проницаемая камера с размещенным в ней твердым реагентом установлена на участке байпасной линии, параллельном направлению потока в трубопроводе.

По первому и второму вариантам при наличии в качестве реагентного модуля нескольких автономных гидравлически проницаемых камер с твердым реагентом они размещены в корпусе узла ввода с зазором друг к другу.

По второму варианту реагентный модуль закреплен в байпасной линии фиксатором, установленным на заглушке.

По третьему варианту на трубопроводе, рядом с окном для размещения в трубопроводе узла ввода реагента, установлено смотровое окно.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Благодаря тому что в корпусе узла ввода реагента выполнено окно с заглушкой, появилась возможность беспрепятственно загружать или вынимать реагентный модуль и осуществлять контроль за наличием реагента в процессе работы.

Благодаря тому что реагентный модуль выполнен съемным, появилась возможность его ремонта, замены или демонтажа в случае отсутствия необходимости в нем, а также обеспечивается простота заполнения его реагентом.

Выполнение реагентного модуля гидравлически проницаемым создает условия для равномерного смывания в нем реагента транспортируемой по трубопроводу продукцией, что в свою очередь приводит к вымыванию оптимального количества реагента, необходимого для предотвращения образования отложений.

Благодаря тому что реагентный модуль состоит, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры, появляется возможность загрузки повышенного количества твердого реагента и причем весь он будет омываться транспортируемой продукцией, что повышает экономичность системы.

Благодаря тому что твердый реагент загружается в гидравлически проницаемые камеры горизонтально или вертикально, создается значительное местное гидравлическое сопротивление, которое сильно возмущает поток, вызывая завихрения, которые в свою очередь приводят к более полному смыванию реагента транспортируемой жидкостью и высоким показателям эффективности по предотвращению образования отложений.

Благодаря тому что камера реагентного модуля закреплена непосредственно на корпусе узла ввода реагента или с помощью фиксатора на заглушке окна упомянутого корпуса, исключается возможность ее незапланированного перемещения в корпусе или смещения относительно оси, что повышает надежность работы системы в целом.

Благодаря тому что камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатого и/или перфорированного контейнера, твердый реагент омывается равномерно и в транспортируемую среду поступает необходимое для предотвращения образования отложений количество реагента.

Благодаря тому что контейнер выполнен из металлического или неметаллического материала, упрощается процесс подбора материала для изготовления этого контейнера.

Благодаря тому что шаг сетки сетчатого контейнера составляет 5-50 мм, вымывание реагента происходит более равномерно.

Равномерности вымывания способствует также то, что реагент размещен в виде зерен-гранул, шашек, цилиндров, благодаря чему реагент поступает в оптимальном количестве в транспортируемую жидкость.

Благодаря установлению на ответвленном узле ввода реагента запорно-регулирующего устройства контроль за реагентом и его загрузка происходят без остановки транспорта продукта.

При снабжении корпуса ответвленного узла ввода реагента регулятором давления появилась возможность выравнивать давление в системе и трубопроводе для более успешного процесса транспортирования.

Благодаря использованию байпасной линии (по второму варианту) возникает симметричная схема изменения потока: восходящий → горизонтальный → нисходящий потоки. Это способствует более интенсивному омыванию реагента с сохранением оптимального давления и равномерному поступлению реагента в общий поток.

Благодаря установке гидравлически проницаемой камеры на участке байпасной линии, параллельном направлению потока в трубопроводе, реагент вымывается равномернее.

При установлении нескольких автономных гидравлически проницаемых камер с твердым реагентом с зазором друг к другу смывание указанных камер происходит более интенсивно, а соотношение «вымытый реагент - транспортируемая продукция» является наиболее оптимальным.

Расположение по третьему варианту узла ввода реагента в полости трубопровода позволяет потоку, не изменяя направления движения, интенсивно омывать проницаемые камеры.

Благодаря тому что проницаемая камера выполнена в виде стеллажа с горизонтальной загрузкой в него твердого реагента, омывание последнего происходит без снижения давления в трубопроводе.

Благодаря размещению твердого реагента между вертикальными перегородками сетчатой кассеты происходит возмущение потока с образованием завихрений, а следовательно, реагент вымывается интенсивнее.

При установлении на трубопроводе, рядом с узлом ввода реагента, смотрового окна появилась возможность контроля за количеством реагента без демонтажа основной конструкции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3 изображен общий вид системы по первому, второму и третьему вариантам соответственно.

Предлагаемая система по всем трем вариантам состоит из трубопровода 1 и из узла 2 ввода реагента, причем в первом и во втором вариантах этот узел 2 выполнен ответвленным, а в третьем варианте установлен внутри трубопровода 1. Узел 2 ввода реагента системы (по первому и второму вариантам) содержит корпус 3 (фиг.1 и 2), в котором размещен реагентный модуль 4. Указанный модуль 4 по всем трем вариантам включает автономные гидравлически проницаемые камеры 5, выполненные, например, в виде полочного стеллажа или сетчатой кассеты с горизонтальной или вертикальной загрузкой в ней твердого реагента 6. Реагентный модуль 4 может быть закреплен непосредственно на корпусе 3 или на заглушке 7 окна 8, которое служит для загрузки реагентного модуля 4 и контроля за расходованием твердого реагента 6.

По третьему варианту реагентный модуль 4 (фиг.3) закреплен на заглушке 9 окна 10, которое вырезано на трубопроводе 1.

По второму варианту на корпусе 3 может быть выполнено смотровое окно 11.

По всем трем вариантам для регулирования направления потока и его интенсивности установлены запорно-регулирующие устройства 12, 13.

Предлагаемая система по первому и по второму вариантам работает следующим образом.

На проблемном участке трубопровода 1 (например, на участке, где трубопровод проходит по оврагу) производят врезку корпуса 3 ответвленного узла 2 ввода реагента (при этом диаметр корпуса 3 по первому варианту выбирают таким, чтобы при транспортировании перекачиваемой продукции по трубопроводу 1 эта продукция заходила в корпус 3 и омывала там твердый реагент). В корпусе 3 выполняют окно 8 и снабжают его заглушкой 7. В случае, если корпус 3 выполняют в виде байпасной линии (фиг.2), то на ней может быть дополнительно выполнено еще и смотровое окно 11 для контроля за содержанием твердого реагента в реагентном модуле 4. Затем к заглушке 7 присоединяют реагентный модуль 4 (в байпасной линии он фиксируется к стенкам корпуса 3 держателями 14), состоящий, по меньшей мере, из одной гидравлически проницаемой камеры 5, например, в виде сетчатого контейнера, заполненного гранулированным твердым реагентом 6. Далее на трубопроводе 1 открывают запорно-регулирующее устройство 12 (задвижку) и поток транспортируемой продукции 15 проходит по трубопроводу 1 через узел 2 ввода реагента, омывает твердый реагент 6, частично растворяя его, и уходит далее в трубопровод 1. Варьируя количество камер 5 в реагентном модуле 4, можно гарантированно обеспечить требуемый период времени защиты трубопровода от отложений (например, на месяц, квартал, полгода или год). По истечении этого времени замену камер 5 производит персонал, обслуживающий трубопровод, путем перекрытия заглушек 12 или 13, извлечения пустой камеры 5 через окно 8, заполнения этих камер 5 новым твердым реагентом 6 и установку их в корпусе 3 узла 2 ввода реагента. Затем заглушки 12 или 13 открывают и процесс транспортировки среды 15 по трубопроводу 1 продолжается.

По третьему варианту узел 2 ввода твердого реагента размещается внутри трубопровода 1 и учитывая, что его реагентный модуль состоит из гидравлически проницаемых камер 5 (например, в виде полочного стеллажа с размещенными на его полках сетчатыми контейнерами с твердым реагентом 6), транспортируемый поток свободно омывает твердый реагент, частично растворяя его, и уходит далее в трубопровод 1.

Предлагаемые системы (по второму и третьему вариантам) были испытаны на магистральном трубопроводе, проходящем на территории Пермского Прикамья, и на выкидных линиях скважин.

Результаты, полученные в ходе испытаний, приведены в таблице.

Таблица
Результаты испытаний предлагаемых систем по предотвращению отложений в нефтегазовой среде
№ п/п	Испытуемая система	Место установки	Вид и объем транспорт. продукции	Кол-во камер в узле ввода и название твердого реагента	Период работы трубопровода без ремонта
до устан. системы	после устан. системы
1	Система по второму варианту	На выкидных линиях трубопровода	V=60 м3/сут. добываемая жидкость из скважины	1 камера с ИКД	138	165
2 камеры с ИКД	138	192
2	Система по третьему варианту	Внутри трубопровода транспорта нефти	V=200 м3/сут. перекачиваемая жидкость	2 камеры с ИКД	230	284
4 камеры с ИКД	230	340
Примечание: твердый реагент ИКД предназначен для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемые системы надежно и гарантированно обеспечивают предотвращение отложений асфальтосмолопарафиновых веществ.

Учитывая, что предлагаемые системы могут работать более продолжительное время без замены твердого реагента-ингибитора, то это позволит говорить об их экономичности и простоте обслуживания

Предлагаемая система позволяет без использования сложных технических средств (насосы, приводы) пропорционально и равномерно дозировать твердый реагент (путем вымывания) на любом участке трубопровода, в том числе на участках со сложным рельефом местности.

При этом предлагаемая система является простой, дешевой и надежной и обеспечивает оптимальное и постоянное отношение дозы реагента к расходу транспортируемой продукции в трубопроводе.

1. Система для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе, на участках со сложным рельефом местности, состоящая из трубопровода и из гидравлически соединенного с ним ответвленного узла ввода реагента, содержащего жестко соединенный с трубопроводом корпус с размещенным внутри него реагентным модулем, отличающаяся тем, что в корпусе узла ввода реагента выполнено окно с заглушкой для загрузки реагентного модуля и контроля за наличием в нем твердого реагента в процессе работы, при этом реагентный модуль выполнен съемным, гидравлически проницаемым и состоящим, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с горизонтальной или вертикальной загрузкой в ней твердого реагента, и закреплен непосредственно в корпусе узла ввода реагента или на заглушке окна упомянутого корпуса.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что при наличии в качестве реагентного модуля нескольких автономных гидравлически проницаемых камер с твердым реагентом, они размещены в корпусе узла ввода реагента с зазором друг к другу.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде полочного стеллажа, на полках которого горизонтально размещен твердый реагент.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатой кассеты, с гидравлически проницаемыми вертикальными перегородками, между которыми размещен твердый реагент.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатого и/или перфорированного контейнера с твердым реагентом.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что сетчатый или перфорированный контейнер выполнен из металлического или неметаллического материала.

7. Система по п.5 или 6, отличающаяся тем, что шаг сетки сетчатого контейнера составляет 5-50 мм.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что твердый реагент размещен в автономной гидравлически проницаемой камере реагентного модуля в виде гранул-зерен, шашек, цилиндров.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что на ответвленном узле ввода реагента или на трубопроводе установлено запорно-регулирующее устройство.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус ответвленного узла ввода реагента снабжен регулятором давления.

11. Система для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе на участках со сложным рельефом местности, состоящая из трубопровода и из гидравлически соединенного с ним ответвленного узла ввода реагента, содержащего жестко соединенный с трубопроводом корпус с размещенным внутри него реагентным модулем, отличающаяся тем, что корпус упомянутого узла выполнен в виде байпасной линии, установленной на трубопроводе, при этом реагентный модуль выполнен съемным и гидравлически проницаемым и состоящим, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с размещенным в ней твердым реагентом, при этом байпасная линия снабжена, по меньшей мере, одним окном с заглушкой для загрузки реагентного модуля и контроля за наличием в нем твердого реагента в процессе работы, причем на трубопроводе и/или байпасной линии дополнительно установлены запорно-регулирующие устройства, обеспечивающие возможность транспортирования по трубопроводу и байпасной линии одновременно или раздельно перекачиваемой продукции.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера с размещенным в ней твердым реагентом установлена на участке байпасной линии, параллельном направлению потока в трубопроводе.

13. Система по п.11, отличающаяся тем, что при наличии в качестве реагентного модуля нескольких автономных гидравлически проницаемых камер с твердым реагентом, они размещены в полости байпасной линии с зазором друг к другу.

14. Система по п.11, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатого и/или перфорированного контейнера с твердым реагентом.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что сетчатый или перфорированный контейнер выполнен из металлического или неметаллического материала.

16. Система по п.14 или 15, отличающаяся тем, что шаг сетки сетчатого контейнера составляет 5-50 мм.

17. Система по п.11, отличающаяся тем, что твердый реагент размещен в автономной гидравлически проницаемой камере реагентного модуля в виде гранул-зерен, шашек, цилиндров.

18. Система по п.11, отличающаяся тем, что реагентный модуль закреплен в байпасной линии фиксатором, установленным на заглушке.

19. Система по п.11, отличающаяся тем, что байпасная линия снабжена регулятором давления.

20. Система для предотвращения образования отложений в трубопроводе, в том числе, на участках со сложным рельефом местности, состоящая из трубопровода и из узла ввода реагента, отличающаяся тем, что узел ввода реагента размещен внутри трубопровода и закреплен на заглушке окна, которое выполнено на трубопроводе для размещения в последнем узла ввода реагента, и выполнен съемным и гидравлически проницаемым в виде реагентного модуля, состоящего, по меньшей мере, из одной автономной гидравлически проницаемой камеры с размещенным в ней твердым реагентом.

21. Система по п.20, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера с размещенным в ней твердым реагентом выполнена в виде полочного стеллажа, на полках которого горизонтально размещен твердый реагент.

22. Система по п.21, отличающаяся тем, что твердый реагент на полках полочного стеллажа размещен в сетчатых и/или перфорированных контейнерах.

23. Система по п.22, отличающаяся тем, что сетчатые или перфорированные контейнеры выполнены из металлического или неметаллического материала.

24. Система по п.20, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатой кассеты с гидравлически проницаемыми вертикальными перегородками, между которыми размещен твердый реагент.

25. Система по п.24, отличающаяся тем, что автономная гидравлически проницаемая камера реагентного модуля выполнена в виде сетчатого и/или перфорированного контейнера с твердым реагентом.

26. Система по п.22, или 23, или 24, или 25, отличающаяся тем, что шаг сетки сетчатого контейнера составляет 5-50 мм.

27. Система по п.20, отличающаяся тем, что твердый реагент размещен в автономной гидравлически проницаемой камере реагентного модуля в виде гранул-зерен, шашек, цилиндров.

28. Система по п.20, отличающаяся тем, что на трубопроводе рядом с окном для размещения в трубопроводе узла ввода реагента установлено смотровое окно.