Горизонтальная факельная установка для сжигания жидких углеводородов при пробной эксплуатации и исследовании скважин
Владельцы патента RU 2563943:
Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи жидких углеводородов, в частности для вынужденного бездымного сжигания жидких углеводородов, в том числе нефти, накапливаемой в период пробной эксплуатации и исследования нефтяных скважин непосредственно на промысле, а также на морских нефтяных платформах. Горизонтальная факельная установка для сжигания жидких углеводородов содержит трубопроводы подвода нефти и сжатого воздуха, поворотное устройство, которое выполнено в виде шарнира поворотного трубного и установлено с возможностью позиционирования оголовка факельной установки при изменении направления ветра, расположенные горизонтально и установленные параллельно друг другу, оснащенные оголовком факельные стволы подачи нефти и сжатого воздуха, дежурную горелку, закрепленную к факельным стволам, раму-основание, на которой смонтированы все элементы установки. Каждый из стволов подачи нефти и сжатого воздуха соединен с поворотным устройством, которое установлено с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270°, при этом соотношение диаметра факельных стволов к их длине составляет не менее 1:25, кроме того, установка содержит защитный экран, установленный на факельных стволах установки. Изобретение позволяет достичь полного сжигания сырой нефти. 3 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи жидких углеводородов, в частности для вынужденного бездымного сжигания жидких углеводородов, в том числе нефти, накапливаемой в период пробной эксплуатации и исследования нефтяных скважин непосредственно на промысле, а также на морских нефтяных платформах.
При добыче нефти эксплуатируются факельные установки, которые предназначены для сжигания сбросных газов. Сжигание газов позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды токсичными и горючими веществами.
В состав факельной установки обязательно входят факельная труба (ствол), трубопроводы сбросных газов и система зажигания [И.И. Стрижевский, А.И. Эльтанов «Факельные установки», Москва, Издательство «Химия», 1979 г. с. 24-36].
Но в период пробной эксплуатации, исследований и освоения нефтяных скважин непосредственно на промысле возникает необходимость вынужденного сжигания накапливаемых жидких углеводородов, например нефти.
Аналогов разработанных факельных установок для сжигания жидких углеводородов, например нефти, из литературных источников не обнаружено.
Прототипом, т.е. одной из них, наиболее близкой к заявляемой горизонтальной факельной установке для сжигания жидких углеводородов, например нефти, при пробной эксплуатации и исследовании скважин, является горизонтальная факельная установка для сжигания нефти, включающая экологичную горелку «Дервент» для бездымного сжигания нефти. Эта конструкция принята в качестве прототипа [Приложение - Рекламный проспект «Экологичная горелка «Дервент» для сжигания нефти», стр. 1, 3].
Горизонтальная факельная установка «Дервент» для сжигания нефти содержит трубопроводы подвода нефти 1 и сжатого воздуха 2, которые соединены с поворотным устройством 3, выполненным в виде шарнира поворотного трубного и установленным с возможностью дистанционного позиционирования головки горелки (оголовка) 4 на 120° при изменении направления ветра. К поворотному устройству 3 присоединены установленные горизонтально и расположенные параллельно друг другу оснащенные горелкой головки (оголовком) факельные стволы подачи нефти 5 и сжатого воздуха 6, оснащенные головкой горелки (оголовком) 4, дежурную горелку 7, закрепленную к факельным стволам 5 и 6. Дежурная горелка 7 совмещена с системой дистанционного розжига и контроля наличия пламени (на фиг. 1 не показаны). Установка содержит также раму-основание 8, на которой смонтированы все элементы установки [Фиг. 1 - Горизонтальная факельная установка для сжигания нефти «Дервент»].
Недостатком установки является то, что факельные стволы подачи нефти и сжатого воздуха незначительной длины, что создает условия для перегрева, прогорания уплотнения поворотных устройств и возможной утечки нефти.
Технический результат - обеспечение безопасного и полного вынужденного сжигания жидких углеводородов, например нефти, накапливающейся в период пробной эксплуатации и исследования скважин, а также снижение вероятности выхода из строя конструктивных элементов вследствие их теплового перегрева.
Указанный технический результат достигается тем, что известная горизонтальная факельная установка для сжигания жидких углеводородов, например нефти, накапливаемой при пробной эксплуатации и исследовании скважин, содержащая трубопроводы подвода нефти и сжатого воздуха, поворотное устройство, которое выполнено в виде шарнира поворотного трубного и установлено с возможностью позиционирования оголовка при изменении направления ветра, установленные горизонтально и расположенные параллельно друг другу оснащенные оголовком факельные стволы подачи нефти и сжатого воздуха, дежурную горелку, закрепленную к факельным стволам, при этом дежурная горелка 7 совмещена с системой дистанционного розжига и контроля наличия пламени (на фиг. 2 не показаны), раму-основание, на которой смонтированы все элементы установки, причем каждый из стволов подачи нефти и сжатого воздуха соединен с поворотным устройством, который установлен с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270°, при этом соотношение диаметра факельных стволов к их длине составляет не менее 1:25, кроме того, установка содержит защитный экран, установленный на факельных стволах установки.
На фиг. 2 представлена принципиальная конструкция предлагаемой факельной установки.
Горизонтальная факельная установка сжигания нефти содержит трубопроводы подвода нефти 1 и сжатого воздуха 2, установленные горизонтально и расположенные параллельно друг другу оснащенные оголовком 4 факельные стволы подачи нефти 5 и сжатого воздуха 6, при этом каждый из стволов 5 и 6 соединен с поворотным устройством 3 и 9 соответственно, который установлен с возможностью позиционирования оголовка 4 по дуге 270°, при этом соотношение диаметра стволов 5 и 6 их длине составляет не менее 1:25. Кроме того, установка содержит дежурную горелку 7, закрепленную к факельным стволам, к которой по трубопроводу 8 подводится топливный (природный) газ для создания дежурного пламени. Дежурная горелка 7 совмещена с системой дистанционного розжига и контроля наличия пламени (на фиг. 2 не показаны). Установка содержит также раму-основание 10, на которой смонтированы все элементы установки, защитный экран 11, установленный на факельных стволах установки.
Размещение на изгибе каждого из факельных стволов соответственно подачи нефти и сжатого воздуха поворотных устройств обеспечивает полное бездымное сжигание нефти за счет возможного регулирования соотношения нефть:воздух.
Размещение поворотного устройства с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270° обеспечивает достижение технического результата, а именно безопасное и полное сжигание жидких углеводородов, накапливающихся в период пробной эксплуатации и исследования скважин, обеспечивается за счет размещения поворотного устройства с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270°. Именно при таком расположении факельного ствола относительно подводящего трубопровода основные металлоконструкции установки находятся с подветренной стороны, что уменьшает тепловое воздействие на них огненного факела и обеспечивает безопасное и полное сжигание жидких углеводородов, накапливающихся в период пробной эксплуатации и исследования скважин. Тем самым снизится вероятность выхода из строя конструктивных элементов установки вследствие их теплового перегрева.
При размещении поворотного устройства с возможностью позиционирования оголовка по дуге 260° и 280° металлоконструкции установки не будут находиться с подветренной стороны и изменение направления ветра будет препятствовать полному и безопасному сжиганию жидких углеводородов, что увеличит тепловое воздействие на них факела.
Соотношение диаметра факельных стволов к их длине 1:25 обеспечивает возможность использования такой длины стволов, которая снижает вероятность нагрева жидких углеводородов, перегрева и возгорания уплотнения факельных стволов.
Соотношение диаметра факельных стволов к их длине 1:25 подобрано экспериментальным путем. Так, при изменении этого соотношения - 0,9:26 не обеспечится полное и безопасное сжигание жидких углеводородов, т.к. уменьшение диаметра не обеспечит пропорционального количества подаваемых на сжигание жидких углеводородов и сжатого воздуха, а изменение длины факельного ствола не обеспечит необходимой скорости подаваемых на сжигание жидких углеводородов и сжатого воздуха.
Размещенный на факельных стволах защитный экран 11 защищает металлоконструкции установки от воздействия высоких температур.
Расположение поворотного устройства 3 с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270° в процессе изменения направления ветра способствует снижению температуры, воздействующей на металлоконструкции установки.
На фиг. 3 представлены различные положения факельного ствола.
Положение 1 - транспортное. Устанавливается во время транспортировки факельной установки на период его технического обслуживания.
Положение 2 - рабочее. Факельный ствол повернут на 90° относительно подводящего трубопровода.
Положение 3 - рабочее. Факельный ствол повернут на 180° относительно подводящего трубопровода.
Положение 4 - рабочее. Факельный ствол повернут на 270° относительно подводящего трубопровода.
Поворот факельного ствола осуществляется против часовой стрелки относительно входящего трубопровода при виде сверху. Выбор рабочего положения 2, 3 или 4 зависит от направления ветра и выставляется таким образом, чтобы основные металлоконструкции установки находились с подветренной стороны, что уменьшает тепловое воздействие на них огневого факела.
Установка работает следующим образом.
Подаваемая на сжигание нефть и сжатый воздух по соответствующим трубопроводам подачи нефти 1 и сжатого воздуха 2 через поворотные устройства 3 и 9 факельных стволов подачи нефти 5 и сжатого воздуха 6 поступает в оголовок 4 и поджигается дежурной горелкой 7, к которой по трубопроводу 8 подводится сжатый воздух, для создания дежурного пламени. В предлагаемой факельной установке реализуется принцип пневматического распыления нефти. Подача сжатого воздуха по трубопроводу 6 осуществляется компрессором (на фиг. 2 не показан) пропорционально количеству подаваемой на сжигание нефти.
Оголовок 4 обеспечивает диспергирование нефти, смешивание ее с воздухом в количестве, необходимом для полного и бездымного сжигания. Поворотное устройство 3, выполненное в виде шарнира поворотного трубного, установлено с возможностью позиционирования головки по дуге 270° в процессе изменения направления ветра с целью минимизации теплового воздействия огневого факела на конструктивные элементы установки.
Предлагаемая установка находит промышленное применение, а именно используется для вынужденного сжигания жидких углеводородов, например нефти, накапливаемой в период исследования и освоения скважин. При этом обеспечивается полное сжигание нефти до конечных продуктов горения - оксида углерода (IV) и паров воды.
Горизонтальная факельная установка для сжигания жидких углеводородов при пробной эксплуатации и исследовании скважин, содержащая трубопроводы подвода нефти и сжатого воздуха, поворотное устройство, которое выполнено в виде шарнира поворотного трубного и установлено с возможностью позиционирования оголовка факельной установки при изменении направления ветра, расположенные горизонтально и установленные параллельно друг другу, оснащенные оголовком факельные стволы подачи нефти и сжатого воздуха, дежурную горелку, закрепленную к факельным стволам, раму-основание, на которой смонтированы все элементы установки, отличающаяся тем, что каждый из стволов подачи нефти и сжатого воздуха соединен с поворотным устройством, которое установлено с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270°, при этом соотношение диаметра факельных стволов к их длине составляет не менее 1:25, кроме того, установка содержит защитный экран, установленный на факельных стволах установки.
