Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к экспериментальным стендам для проведения исследования агентов снижения гидравлического сопротивления углеводородной жидкости (нефти и/или нефтепродуктов) (АСГС). Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу включает в себя: блок насосных агрегатов, содержащий по меньшей мере один насос винтового типа и по меньшей мере один насос центробежного типа, снабженные частотно-регулируемым приводом; расходную емкость с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования; расходную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости, выполненные с возможностью вытеснения испытуемой жидкости с заданной скоростью и снабженные системой терморегулирования; трубную обвязку, образующую замкнутый контур для циркуляции нефти или нефтепродуктов и включающую в себя измерительную систему, состоящую по меньшей мере из трех параллельных измерительных участков различного диаметра, снабженную системой терморегулирования, и по меньшей мере одного съемного измерительного участка, содержащего съемные вставки, имитирующие различные гидравлические сопротивления движению нефти или нефтепродуктов; устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, подсоединенное к трубной обвязке; средства измерения, установленные на каждом измерительном участке; систему управления и контроля, выполненную с возможностью управления приводами насосов и приема и обработки информации со средств измерения; запорную арматуру, установленную на трубной обвязке, запорную арматуру, установленную на трубной обвязке с возможностью подключения измерительных участков в соответствии с заданными режимами исследований. Технический результат - создание многофункционального стенда для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке жидкости, обеспечивающего циркуляцию исследуемой жидкости с АСГС через измерительную линию с помощью насосов, что позволяет оценить растворение и деградацию АСГС, и возвратно-поступательное движение исследуемой жидкости через измерительную линию с помощью поршней, что позволяет избежать деградации АСГС в насосах и имитировать течение жидкости по длинному трубопроводу. 19 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к экспериментальным стендам для проведения исследования агентов снижения гидравлического сопротивления углеводородной жидкости (нефти или нефтепродуктов) (далее - АСГС).

Оценка работоспособности и эффективности химических реагентов для снижения гидравлического сопротивления на магистральных трубопроводах, например, противотурбулентных присадок (ПТП), поверхностно-активных веществ (ПАВ) (далее - реагенты) связана с рядом трудностей, такими как: продолжительность испытаний, необходимость приобретения большого количества реагента для заполнения трубопровода и опробования режимов работы, внесение изменений в нормальный технологический режим работы трубопровода, опасность ухудшения качества перекачиваемого продукта при применении нового реагента.

Результаты лабораторных испытаний указанных реагентов часто не могут быть применимы для оценки их применимости на требуемом трубопроводе.

Известны способы оценки ПТП с помощью ротационных вискозиметров (дисковых, цилиндрических и т.д.), основанные на изменении реологии жидкости при введении присадок.

Недостатки известных способов заключаются в том, что оценка исследуемого реагента осуществляется косвенным методом, при оценке реализуется вращательное движение исследуемой жидкости, а не поступательное, как в трубопроводе, сложность интерпретации результатов из-за непостоянного числа Re, скорости течения жидкости и других факторов.

Известен способ оценки эффективности реагентов с помощью турбулентного реометра, содержащего установленные на штативе расходную емкость, снабженную трубкой Мариотта для поддержания постоянного давления в расходной емкости при истечении из нее жидкости, причем в верхней части расходной емкости расположен шаровой кран для приема маловязкой углеводородной жидкости или маловязкой углеводородной жидкости с введенной в нее противотурбулентной присадкой (ПТП) в определенной концентрации; трубку малого внутреннего диаметра для прохождения маловязкой углеводородной жидкости в турбулентном режиме течения, верхний конец которой подсоединен к расходной емкости; электромагнитный клапан, расположенный на нижнем конце трубки малого внутреннего диаметра, выполненный с возможностью задания отрезка времени, в течение которого он будет открыт, посредством подключенного к нему реле времени; приемную емкость, вход которой расположен под нижним концом трубки малого внутреннего диаметра, выходящим из электромагнитного клапана, и технические весы для измерения массы жидкости, прошедшей через трубку малого внутреннего диаметра в приемную емкость за отрезок времени, заданный посредством реле времени (патент RU 2577797, дата публикации 20.03.2016).

Недостаток исследования с помощью реометра заключается в том, что исследования проводятся на модельной маловязкой жидкости - нефрасе, что не позволяет оценить эффективность на требуемых жидкостях.

Известен гидродинамический стенд для испытания противотурбулентных присадок для нефти и нефтепродуктов, который содержит расходную емкость для углеводородной жидкости, снабженную входным и выходным шаровыми кранами, термостат, соединенный с расходной емкостью, замкнутый контур движения углеводородной жидкости, узел ввода противотурбулентной присадки, винтовой насос, измерительный узел и расходомер, при этом измерительный узел включает в себя измерительный участок замкнутого контура движения углеводородной жидкости, снабженный по меньшей мере одним дифференциальным датчиком давления, датчиком температуры и таймером для измерения времени прохождения углеводородной жидкости по замкнутому контуру (патент RU 151950 U1, дата публикации 20.04.2015).

На поведение ПТП в той или иной степени влияют режим перекачки (напряжение сдвига, число Рейнольдса), характеристики трубопровода (длина, диаметр), условия перекачки (температура перекачиваемого продукта). Указанный стенд позволяет оценить эффективность присадок в реальных жидкостях, но при этом не позволяет широко варьировать режимы течения жидкости: диаметр измерительного участка, производительность насосов, температуру по длине трубопровода и т.д.

Кроме того, испытания на стенде связаны с циркуляцией и прохождением потока исследуемой жидкости через насос, что приводит к повышенной деградации вводимого реагента.

Для устранения указанных недостатков предлагается стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке нефти и/или нефтепродуктов (углеводородной жидкости).

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в проведении комплексных исследований агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке нефти и/или нефтепродуктов.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в создании многофункционального стенда для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке нефти и/или нефтепродуктов (углеводородной жидкости), обеспечивающего циркуляцию исследуемой жидкости с АСГС через измерительную линию с помощью насосов, что позволяет оценить растворение и деградацию АСГС, и возвратно-поступательное движение исследуемой жидкости через измерительную линию с помощью поршней, что позволяет избежать деградации АСГС в насосах и имитировать течение жидкости по длинному трубопроводу.

Технический результат достигается за счет того, что стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов включает в себя блок насосных агрегатов, содержащий по меньшей мере один насос винтового типа и по меньшей мере один насос центробежного типа, снабженные частотно-регулируемым приводом; расходную емкость с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования; расходную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости, выполненные с возможностью вытеснения испытуемой жидкости с заданной скоростью и снабженные системой терморегулирования; трубную обвязку, образующую замкнутый контур для циркуляции нефти или нефтепродуктов и включающую в себя измерительную систему, состоящую по меньшей мере из трех параллельных измерительных участков различного диаметра, снабженную системой терморегулирования, и по меньшей мере одного съемного измерительного участка, содержащего съемные вставки, имитирующие различные гидравлические сопротивления движению нефти или нефтепродукта; устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, подсоединенное к трубной обвязке; средства измерения, установленные на каждом измерительном участке; систему управления и контроля, выполненную с возможностью управления приводами насосов, и приема и обработки информации со средств измерения; запорную арматуру, установленную на трубной обвязке с возможностью подключения измерительных участков в соответствии с заданными режимами исследований.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения насосы центробежного типа выполнены с возможностью обеспечивать производительность перекачки испытуемой жидкости по трубной обвязке DN 30 от 3 до 30 м3/ч, DN 50 до 80 м3/ч, DN 100 до 150 м3/ч.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве средств измерения используют датчики температуры, датчики давления, датчики измерения дифференциального давления и расходомеры.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения насосы винтового типа выполнены с возможностью обеспечивать производительность перекачки испытуемой жидкости по трубной обвязке DN 30 до 20 м3/ч, DN 100 до 100 м3/ч.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расходные и приемная емкости выполнены из коррозионно-стойкой стали.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расходные и приемная емкости выполнены с конусообразным дном, снабженным патрубком с шаровым краном.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расходные и приемная емкости снабжены средствами сигнализации аварийных уровней нефти или нефтепродуктов.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения расходные и приемная емкости выполнены со съемными крышками, исключающими искрообразование и снабженными газоуравнительной системой с предохранительным клапаном для минимизации потерь и испарений легких фракций нефти или нефтепродуктов, сокращения выбросов газо-воздушной смеси в помещение.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения система вытеснения испытуемой жидкости расходной емкости и система вытеснения испытуемой жидкости приемной емкости выполнена в виде поршня с приводом, обеспечивающим заданную скорость хода с производительностью 3 м3/ч до 40 м3/ч.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения измерительные участки выполнены диаметром DN 30, DN 50, DN 100 и длиной для каждого типоразмера не менее 15 м.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения съемный измерительный участок включает в себя набор съемных вставок, представляющих собой прямой участок трубопровода, выполненный равного, меньшего или большего диаметра, чем диаметр съемного измерительного участка, или участок с изгибом трубопровода, или участок трубопровода с запорной или регулирующей арматурой.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения трубная обвязка снабжена предохранительным клапаном для защиты от превышения давления.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения трубная обвязка, запорная и регулирующая арматура выполнены из коррозионно-стойкой стали.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения петли трубной обвязки выполнены с радиусом не менее пяти диаметров трубопровода.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения трубная обвязка включает в себя сливные патрубки, обеспечивающие ее полное опорожнение от нефти или нефтепродукта после проведения испытаний, и патрубки для выпуска воздуха при заполнении трубной обвязки нефти и нефтепродукта.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления выполнено с возможностью равномерного ввода агентов снижения гидравлического сопротивления в трубную обвязку в количестве, обеспечивающем их концентрацию в нефти или нефтепродуктах до 2000 ppm.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения датчики измерения дифференциального давления выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от 0 до 6,0 МПа.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения датчики давления выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от 0 до 6,0 МПа, при этом на входе в насосы установлены датчики давления, выполненные с возможностью измерения вакуумметрического давления.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения датчики температуры выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от минус 10°С до 60°С.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения датчики давления установлены на входе и выходе расходной емкости с устройством перемешивания, выходах расходной емкости с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемной емкости, на входе и выходе измерительной системы, на входе и выходе каждого измерительного участка, на входе и выходе каждого из насосов.

Наличие насосного оборудования различного типа (винтовые насосы и центробежные) оказывает щадящее воздействие на исследуемую углеводородную жидкость (нефть или нефтепродукты), что позволяет пренебречь деградацией вводимых реагентов и оценить их максимальную эффективность, при этом центробежные насосы используются для оценки устойчивости к деградации реагентов при прохождении перекачивающих станций (ПС).

Использование насосов с частотно-регулируемым приводом, насосов различной производительности позволяет проводить испытания в широком диапазоне расходов, Re, напряжений сдвига, скоростей и т.д.

Наличие измерительных участков различного диаметра позволяет оценить динамику поведения АСГС при изменении диаметра и интерполировать результаты на магистральный трубопровод, а в совокупности с использованием насосов с частотно-регулируемым приводом различной производительностью расширяется диапазон условий проведения испытания.

Терморегулирование расходной емкости и измерительных участков трубной обвязки позволяет задавать широкие диапазоны температуры проведения испытаний, в том числе и по длине трубопровода.

Наличие съемного измерительного участка для установки съемных вставок, имитирующих местные сопротивления течению жидкости, позволяет оценить деградацию АСГС и влияние на него кривых участков трубопровода, сужений, расширений, наличия запорной арматуры.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема стенда для исследования АСГС трубопроводов при транспортировке жидкости.

На чертеже позиции имеют следующие обозначения:

1 - загрузочная емкость (не входит в состав экспериментального стенда); 2.1, 2.2 - винтовой насос; 3.1, 3.2 - центробежный насос; 4.1, 4.2 - система терморегулирования; 5 - расходная емкость с устройством перемешивания; 6 - расходная емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости; 7 - приемная емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости; 8.1-8.27 - запорная арматура; 9 - устройство ввода агента снижения гидравлического сопротивления; 10.1-10.23 - датчики давления; 11.1-11.9 - датчики температуры; 12.1 - расходомер; 13.1-13.3 - датчики измерения дифференциального давления; 14.1-14.4 - ваттметр; 15 - съемный участок для исследования деградации агента снижения гидравлического сопротивления на местных сопротивлениях; 16 - измерительный участок трубы DN 30; 17 - измерительный участок трубы DN 50; 18 - измерительный участок трубы DN 100; 19.1-19.5 - обратный клапан; 20.1 - предохранительный клапан.

Стенд для исследования АСГС при транспортировке жидкости содержит насосный блок, включающий в себя несколько насосных агрегатов различных типов, например, два винтовых насоса 2.1, 2.2 и два центробежных насоса 3.1, 3.2, расходную емкость 5 с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования 4.1, расходную емкость 6 с системой вытеснения испытуемой жидкости, приемную емкость 7 с системой вытеснения испытуемой жидкости, устройство 9 ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, трубную обвязку для циркуляции испытуемой жидкости, снабженную запорной арматурой 8.1-8.27 и средствами измерения (датчиками температуры 11.1-11.9, датчиками давления 10.1-10.23, датчиками дифференциального давления 13.1-13.3, расходомером 12.1).

Трубная обвязка состоит из всасывающей линии, напорной линии, измерительных участков и участка для испытаний деградации АСГС на местных сопротивлениях.

Всасывающая линия трубной обвязки (на чертеже не обозначена) представляет собой трубопровод диметром не менее DN 100 и длиной не более 5 м, проходящий от расходной емкости 5 до всасывающего патрубка (на чертеже не показано) насосов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2.

Измерительный участок трубной обвязки представляет собой три параллельных участка трубопровода 16, 17, 18 диаметром DN 30, DN 50, DN 100 и длиной для каждого типоразмера - не менее 15 м и измерительный участок 15 для испытания деградации АСГС на местных сопротивлениях.

Измерительный участок 15 для испытаний деградации АСГС на местных сопротивлениях представляет собой съемный участок трубопровода, позволяющий устанавливать на нем съемные вставки (на чертеже не показано), имитирующие различные местные сопротивления. Съемные вставки (на чертеже не показано) представляют собой участок трубопровода меньшего, равного и большего диаметра, чем диаметр основного участка трубопровода для испытаний деградации АСГС, повороты трубопровода, участки трубопровода с запорной или регулирующей арматуры.

Напорная линия трубной обвязки (на чертеже не обозначена) представляет собой трубопровод диаметром не менее 50 мм и длиной не менее 5 м, проходящий от нагнетательного патрубка (на чертеже не показано) насосов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 до измерительного участка 16, 17, 18 и от измерительного участка 16, 17, 18 до расходной емкости 6. Для защиты от превышения допустимого давления в трубной обвязке стенда должны быть установлены предохранительные клапаны 20.1. Трубная обвязка, запорная и регулирующая арматура должны быть выполнены из коррозионно-стойкой стали. Повороты трубной обвязки должны быть радиусом не менее пяти диаметров трубопровода. Трубная обвязка также содержит сливные патрубки (на чертеже не показано), обеспечивающие ее полное опорожнение от исследуемой жидкости после проведения испытаний, и патрубки для выпуска воздуха при заполнении трубной обвязки испытуемой жидкостью (на чертеже не показано).

Трубная обвязка с участками измерительных линий 16, 17, 18 выполнена с теплоизоляцией.

Насосы центробежного типа 3.1, 3.2 должны обеспечивать производительность перекачки испытуемой углеводородной жидкости по трубной обвязке DN 30 от 3 до 30 м3/ч, DN 50 до 80 м3/ч, DN 100 до 150 м3/ч. Насосы винтового типа 2.1, 2.2 должны обеспечивать производительность перекачки испытуемой жидкости по трубной обвязке DN 30 до 20 м3/ч, DN 100 до 100 м3/ч.

Кроме того, насосы 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 снабжены частотно-регулируемым приводом (на чертеже не показано), что обеспечивает плавное изменение производительности и расширяет диапазон изменения параметров течения для проведения исследований. Трубная обвязка (на чертеже не показано) насосного блока должна обеспечивать возможность параллельного соединения насосов одного типа.

Электродвигатели насосов 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 должны быть снабжены датчиками измерения потребляемой мощности.

В предпочтительном варианте реализации изобретения емкости 5, 6, 7 выполнены из коррозионно-стойкой стали. Емкости 5, 6, 7 выполнены с конусообразным дном, которое заканчивается патрубком с шаровым краном (на чертеже не показано), предназначенным для полного опорожнения емкости от жидкости. Емкости 5, 6, 7 снабжены градуировкой для контроля объема находящейся в ней жидкости, датчиками и сигнализацией аварийных уровней жидкости (минимального и максимального) (на чертеже не показано). Емкости 5, 6, 7 закрываются съемными крышками, исключающими искрообразование, и снабжены газоуравнительной системой с предохранительным клапаном для минимизации потерь и испарений легких фракций нефти/нефтепродуктов, сокращения выбросов газовоздушной смеси в помещение (на чертеже не показаны).

Расходная емкость 6 и приемная емкость 7 снабжены поршнем с приводом, обеспечивающим заданную скорость вытеснения испытуемой углеводородной жидкости (нефти/нефтепродукта) из емкости для обеспечения турбулентного режима течения. Производительность жидкости, вытесняемой поршнем, должна изменяться в диапазоне от 3 м3/ч до 40 м3/ч.

В предпочтительном варианте реализации изобретения расходная емкость 5, 6 и запорная арматура 8.1-8.27 выполнены с теплоизоляцией.

Устройство 9 подачи испытуемого АСГС обеспечивает равномерный ввод АСГС в трубную обвязку в количестве, обеспечивающем концентрацию в нефти/нефтепродукте до 2000 ppm.

Датчики дифференциального давления 13.1-13.3 выполнены с функцией индикации с диапазоном измерений от 0 до 6,0 МПа.

Датчики давления 10.1-10.23 выполнены с функцией индикации с диапазоном измерений от 0 до 6,0 МПа, при этом на входе в насосные агрегаты установлены датчики давления 10.2, 10.4, 10.6, 10.8, имеющие возможность измерения вакуумметрического давления.

Датчики температуры 11.1-11.9 выполнены с функцией индикации с диапазоном измерений от минус 10°С до 60°С.

Расходомеры для измерения объемного расхода от 1 до 140 м3/ч и пределами допускаемой относительной погрешности не более 0,5% для расхода до 15 м3/ч, не более 0,15% для расхода свыше 15 м3/ч. Расходомер 12.1 целесообразно устанавливать на прямолинейных участках трубной обвязки.

Стенд включает в себя систему очистки для удаления отложения (на чертеже не показано) с внутренней поверхности емкостей 5, 6, 7, трубной обвязки, насосного оборудования, запорной и регулирующей арматуры при помощи рециркуляции промывочной жидкости.

В состав заявляемого стенда входит система автоматизированного управления и контроля, включающая в себя АРМ оператора (на чертеже не показаны), программируемый логический контроллер (ПЛК) (на чертеже не показаны) и оборудование нижнего уровня (на чертеже не показаны).

Система автоматизированного управления и контроля заявляемого стенда обеспечивает: сбор и обработку сигналов в импульсной, аналоговой форме от средств измерений, а также передачу полученной информации в АРМ оператора средствами ПЛК; обмен данными между АРМ оператора и ПЛК; формирование команд управления запорной арматурой, приводами ЧРП насосных агрегатов и системой терморегулирования; контроль выполнения команд управления запорной арматурой, приводами ЧРП насосных агрегатов и системой терморегулирования; защиту насосных агрегатов и системы терморегулирования путем их выключения при достижении предельных значений давления или температуры; защиту емкостей путем выключения насосного оборудования и системы терморегулирования при достижении предельных значений уровней и температуры; сигнализацию аварийных и предупредительных состояний и параметров, оборудования.

Работа стенда осуществляется следующим образом.

Заявляемый стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке углеводородной жидкости (нефти и/или нефтепродуктов) по трубопроводу позволяет осуществлять две основные схемы проведения испытаний:

- циркуляцию жидкости с реагентом по трубной обвязке с помощью насосов, что позволяет оценить растворение и деградацию реагента;

- возвратно-поступательное движение жидкости через измерительные линии с помощью поршней, что позволяет избежать деградации реагентов в насосах и имитировать течение жидкости по длинному трубопроводу.

В зависимости от схемы проведения испытаний экспериментальный стенд может работать в режиме циркуляции, однопроходном и челночном режимах.

Испытания в режиме циркуляции позволяют проводить испытания с целью оценки динамики растворения АСГС и ее деградации.

Однопроходной режим испытаний применяется с целью определения максимальной эффективности АСГС (без деградации АСГС при прохождении насосов и линейной части).

Челночный режим испытаний применяется с целью определения деградации АСГС при течении по трубопроводу (без прохождения насосов).

Последовательность операций для проведения измерений снижения гидродинамического сопротивления углеводородной жидкостью в режиме циркуляции.

Заполняют расходную емкость 5 нефтью или нефтепродуктом до заданного уровня. Для этого используют вспомогательную емкость 1 с углеводородной жидкостью (не входит в состав стенда) и винтовой насос 2.1 при открытых задвижках 8.1 и 8.2 и закрытых задвижках 8.3, 8.5 и 8.6.

Устанавливают с помощью системы терморегулирования 4.1 заданную температуру углеводородной жидкости в расходной емкости 5. Подготавливают необходимый для циркуляции насос, например, винтовой насос 2.1. Для этого открывают задвижки 8.5 и 8.6, при этом задвижки 8.1, 8.2, 8.7-8.14 находятся в закрытом положении. Подключают измерительный участок трубы, например, участок 17. Для этого открывают задвижки 8.17 и 8.21, при этом задвижки 8.16, 8.18-8.20, 8.22 и 8.23 находятся в закрытом положении. Подготавливают линию циркуляции путем открытия задвижки 8.3, 8.26, при этом задвижки 8.27, 8.14 и 8.24 находятся в закрытом положении. Запускают насос/насосы (винтовой 2.1 и/или 2.2; центробежный 3.1 и/или 3.2), и после установления стационарного режима работы фиксируют показания расходомера 12.1, датчиков температуры 11.1, 11.3, 11.6, 11.7 и давления 10.1-10.9, 10.12, 10.19, 10.23, 13.2, ваттметра 14.1-14.4 для необработанной присадкой углеводородной жидкости.

Не прекращая циркуляцию углеводородной жидкости, заполняют емкость устройства ввода присадки 9 расчетным количеством АСГС (при необходимости АСГС в среде нерастворителя), открывают кран 8.27 для ввода АСГС и начинают ввод АСГС в поток нефти с помощью дозировочного насоса устройства ввода присадки 9.

После ввода требуемого объема АСГС кран 8.27 закрыть. После ввода АСГС в поток датчики фиксируют изменение расхода 12.1, 12.2, давления 10.12, 10.19, 13.2. Ваттметр 14.1 фиксирует изменение потребляемой мощности насосного агрегата.

Циркуляцию проводят до полной деградации АСГС, т.е. до полного возвращения расхода и давления к исходным значениям, полученным на нефти без АСГС, после чего насосы выключают.

Для опорожнения установки углеводородную жидкость из емкости 5 через открытую задвижку 8.4 сливают в емкость для утилизации (на схеме не показана), опорожняется трубопроводная обвязка через сливные патрубки (на схеме не показаны).

Последовательность операций для проведения измерения снижения гидродинамического сопротивления углеводородной жидкости в однопроходном режиме.

Заполняют углеводородной жидкостью расходную емкость 5 до заданного уровня. Для этого используют загрузочную емкость с нефтью 1 и винтовой насос 2.1 при открытых задвижках 8.1 и 8.2 и закрытых задвижках 8.3, 8.5 и 8.6.

Заполняют из расходной емкости 5 расходную емкость 6 и измерительные линии, например 17, углеводородной жидкости в режиме самотека (для заполнения емкости 6 может использоваться обратный ход поршня). Для этого открыть задвижки 8.3; 8.9; 8.14; 8.17; 8.21. При этом задвижки 8.4-8.8; 8.10-8.13; 8.15; 8.16, 8.18-8.20, 8.22, 8.26 в закрытом положении. Задвижку 8.24 закрыть при появлении первой порции углеводородной жидкости в емкости 7. После заполнения закрыть задвижки 8.3, 8.9.

Открывают задвижку 8.24, при заранее заданной скорости поршня вытесняют углеводородную жидкость под давлением из расходной емкости 6 в приемную емкость 7, фиксируя при этом на измерительном участке 17 характеристики потока необработанной АСГС углеводородную жидкость (расход - посредством расходомеров 12.1, 12.2, перепад давления - посредством дифференциального датчика 13.2, температуру - посредством датчиков температуры 11.3 и 11.6). По окончании измерений закрывают задвижку 8.24, открывают задвижку 8.25 и жидкость из приемной емкости 7 сливают для последующей утилизации.

Далее заполняют расходную емкость 6 углеводородной жидкостью с введенным расчетным количеством АСГС. После чего, при заранее заданной скорости поршня вытесняют углеводородную жидкость из расходной емкости 6 в приемную емкость 7, фиксируя при этом на измерительном участке 17 характеристики потока углеводородной жидкости с АСГС (расход -посредством расходомеров 12.1, 12.2, перепад давления - посредством дифференциального датчика 13.2, температуру - посредством датчиков температуры 11.3 и 11.6).

По перепаду давления и расходу углеводородной жидкости без АСГС и с АСГС рассчитывается величина снижения гидродинамического сопротивления при данной концентрации АСГС.

Последовательность операций для проведения измерения снижения гидродинамического сопротивления углеводородной жидкости в челночном режиме

Заполняют из расходной емкости 5 расходную емкость 6 и измерительные линии, например 17, углеводородной жидкостью в режиме самотека (для заполнения емкости 6 может использоваться обратный ход поршня). Для этого открыть задвижки 8.3; 8.9; 8.14; 8.17; 8.21. При этом задвижки 8.4-8.8; 8.10-8.13; 8.15; 8.16, 8.18-8.20, 8.22, 8.26 в закрытом положении. Задвижку 8.24 закрыть при появлении первой порции углеводородной жидкости в емкости 7. После заполнения закрыть задвижки 8.3, 8.9.

Открывают задвижку 8.24 и с помощью поршня вытесняют углеводородную жидкость из расходной емкости 6 в приемную емкость 7 по измерительному участку 17. Вытеснение углеводородной жидкости происходит при равномерной заданной скорости поршня, обеспечивающей турбулентный режим течения углеводородной жидкости на измерительном участке 17. Скорость поршня регулируется приводом и предварительно рассчитывается исходя из параметров углеводородной жидкости. Создание турбулентного режима течения углеводородной жидкости необходимо для проявления эффекта Томса и проверки эффективности снижения гидравлического сопротивления. С помощью дифференциального датчика давления 13.2 измеряют перепад давления при движении углеводородной жидкости по измерительному участку 17. После проведения измерений углеводородную жидкость сливают из приемной емкости 5 посредством шарового крана 8.25.

Затем в расходную емкость 6 заливают углеводородную жидкость с растворенным в ней АГСГ. Затем открывают задвижку 8.14 и заполняют измерительный участок 17, после чего открывают задвижку 8.24 и с помощью поршня вытесняют углеводородную жидкость с АГСГ из расходной емкости 6 в приемную емкость 7 по измерительному участку 17. Вытеснение углеводородной жидкости происходит при равномерной заданной скорости поршня, аналогичной скорости поршня при испытании углеводородной жидкости без АСГС. С помощью расходомера 12.1 измеряют расход углеводородной жидкости, с помощью дифференциального датчика давления 10.16 измеряют перепад давления при движении жидкости по измерительному участку 17. После вытеснения углеводородной жидкости из расходной емкости 6 в приемную емкость 7 осуществляют обратное вытеснение жидкости из приемной емкости 7 в расходную емкость 6 с помощью установленного в приемной емкости 7 поршня. Вытеснение углеводородной жидкости происходит при равномерной заданной скорости поршня, аналогичной скорости поршня при вытеснении углеводородной жидкости из расходной емкости 6. С помощью расходомера 12.1 измеряют расход углеводородной жидкости, с помощью дифференциального датчика давления 6 измеряют перепад давления при движении жидкости по измерительному участку трубы 3.

Последовательное вытеснение углеводородной жидкости из расходной емкости 6 в приемную емкость 7 и обратно производят до момента выравнивания значений перепада давления на измерительном участке 17 при вытеснении жидкости из расходной емкости 6 в приемную емкость 7 и перепада давления на измерительном участке 17 при вытеснении жидкости из приемной емкости 7 в расходную емкость 6.

Последовательность операций для проведения измерения снижения гидродинамического сопротивления углеводородной жидкости через сменный участок с местными сопротивлениями

Испытания проводят аналогично приведенным выше, при этом используется измерительный участок 15, содержащий сменные вставки, имитирующие местные сопротивления. Наличие измерительного участка для установки местных сопротивлений позволяет оценить деградацию АСГС и влияние на них поворотов, сужений, расширений, задвижек и т.д.

Оценка деградации АСГС с использованием измерительного участка 15 с местными сопротивлениями осуществляется в два этапа:

- определение динамики изменения величины снижения гидродинамического сопротивления при данной концентрации АСГС при прохождении измерительного участка 15 со сменной ставкой, представляющей трубку диаметра, равного диаметру трубопровода, смежного со сменным участком (испытания без местных сопротивлений);

- определение динамики изменения величины снижения гидродинамического сопротивления при данной концентрации АСГС при прохождении измерительного участка 15 со сменной ставкой с исследуемым местным сопротивлением (испытания с местным сопротивлением).

Разность (или ее относительная величина) между снижением гидродинамического сопротивления при испытаниях без местных сопротивлений и с местным сопротивлением является характеристикой деградации АСГС на местном сопротивлении.

1. Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу, включающий в себя:

блок насосных агрегатов, содержащий по меньшей мере один насос винтового типа и по меньшей мере один насос центробежного типа, снабженные частотно-регулируемым приводом;

расходную емкость с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования;

расходную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости, выполненные с возможностью вытеснения испытуемой жидкости с заданной скоростью и снабженные системой терморегулирования;

трубную обвязку, образующую замкнутый контур для циркуляции нефти или нефтепродуктов и включающую в себя измерительную систему, состоящую по меньшей мере из трех параллельных измерительных участков различного диаметра, снабженную системой терморегулирования, и по меньшей мере одного съемного измерительного участка, содержащего съемные вставки, имитирующие различные гидравлические сопротивления движению нефти или нефтепродуктов;

устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, подсоединенное к трубной обвязке;

средства измерения, установленные на каждом измерительном участке;

систему управления и контроля, выполненную с возможностью управления приводами насосов и приема и обработки информации со средств измерения;

запорную арматуру, установленную на трубной обвязке с возможностью подключения измерительных участков в соответствии с заданными режимами исследований.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что насосы центробежного типа выполнены с возможностью обеспечивать производительность перекачки испытуемой жидкости по трубной обвязке DN 30 от 3 до 30 м3/ч, DN 50 до 80 м3/ч, DN 100 до 150 м3/ч.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что насосы винтового типа выполнены с возможностью обеспечивать производительность перекачки испытуемой жидкости по трубной обвязке DN 30 до 20 м3/ч, DN 100 до 100 м3/ч.

4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что расходные и приемная емкости выполнены из коррозионно-стойкой стали.

5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что расходные и приемная емкости выполнены с конусообразным дном, снабженным патрубком с шаровым краном.

6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что расходные и приемная емкости снабжены средствами сигнализации аварийных уровней нефти или нефтепродуктов.

7. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что расходные и приемная емкости выполнены со съемными крышками, исключающими искрообразование и снабженными газоуравнительной системой с предохранительным клапаном для минимизации потерь и испарений легких фракций нефти или нефтепродуктов, сокращения выбросов газовоздушной смеси в помещение.

8. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что система вытеснения испытуемой жидкости расходной емкости и система вытеснения испытуемой жидкости приемной емкости выполнены в виде поршня с приводом, обеспечивающим заданную скоростью хода с производительностью от 3 м3/ч до 40 м3/ч.

9. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что измерительные участки выполнены диаметром DN 30, DN 50, DN 100 и длиной для каждого типоразмера не менее 15 м.

10. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что съемный измерительный участок включает в себя набор съемных вставок, представляющих собой прямой участок трубопровода, выполненный равного, меньшего или большего диаметра, чем диаметр съемного измерительного участка, или участок с изгибом трубопровода, или участок трубопровода с запорной или регулирующей арматурой.

11. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что трубная обвязка снабжена предохранительным клапаном для защиты от превышения давления.

12. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что трубная обвязка, запорная и регулирующая арматура выполнены из коррозионно-стойкой стали.

13. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что петли трубной обвязки выполнены с радиусом не менее пяти диаметров трубопровода.

14. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что трубная обвязка включает в себя сливные патрубки, обеспечивающие ее полное опорожнение от нефти или нефтепродуктов после проведения испытаний, и патрубки для выпуска воздуха при заполнении трубной обвязки нефтью или нефтепродуктами.

15. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления выполнено с возможностью равномерного ввода агентов снижения гидравлического сопротивления в трубную обвязку в количестве, обеспечивающем их концентрацию в нефти или нефтепродукте до 2000 ppm.

16. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что в качестве средств измерения используют датчики температуры, датчики давления, датчики измерения дифференциального давления и расходомеры.

17. Стенд по п. 16, отличающийся тем, что датчики измерения дифференциального давления выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от 0 до 6,0 МПа.

18. Стенд по п. 16, отличающийся тем, что датчики давления выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от 0 до 6,0 МПа, при этом на входе в насосы установлены датчики давления, выполненные с возможностью измерения вакуумметрического давления.

19. Стенд по п. 16, отличающийся тем, что датчики температуры выполнены с функцией индикации и имеют диапазон измерений от минус 10°С до 60°С.

20. Стенд по п. 16, отличающийся тем, что датчики давления установлены на входе и выходе расходной емкости с устройством перемешивания, выходах расходной емкости с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемной емкости, на входе и выходе измерительной системы, на входе и выходе каждого измерительного участка, на входе и выходе каждого из насосов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, а именно к устройствам (стендам) для исследования процессов прокачки смеси нефтей, парафиноотложения, остывания трубопровода при транспортировке тяжелой и битуминозной нефти.

Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом.

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, в частности к устройствам для изучения агентов снижения гидравлического сопротивления, например полимерных противотурбулентных присадок (ПТП) или поверхностно-активных веществ (ПАВ), и может быть использовано для создания гидродинамических стендов для изучения углеводородных жидкостей и испытания присадок к ним, снижающих гидродинамическое сопротивление.

Изобретение предназначено для непрерывного измерения вязкости жидкости в различных технологических процессах, в частности в процессе контроля производства олифы, пентафталевых и глифталевых лаков.

Изобретение относится к области измерения технологических параметров в скважине и может быть использовано для передачи информации с забоя скважины на поверхность посредством акустической связи.

Изобретение относится к области исследования реологических свойств неньютоновских жидкостей и может применяться при исследовании или автоматическом контроле и регулировании свойств различных жидкостей (например, буровых растворов).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электрокаплеструйных маркировочных принтерах. .

Изобретение относится к области изготовления изделий из высоконаполненной полимерной композиции, в том числе и изделий из смесевого твердого ракетного топлива, а конкретно - к способу определения параметров формования монолитного (без воздушных включений) натурного изделия осесимметричной формы из высоконаполненной полимерной композиции.

Изобретение относится к области исследования физических и химических свойств жидкостей. .

Изобретение относится к сахарной промышленности и предназначено к контролю вязкости нормальной мелассы. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к экспериментальным стендам для проведения исследования агентов снижения гидравлического сопротивления углеводородной жидкости. Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу включает в себя: блок насосных агрегатов, содержащий по меньшей мере один насос винтового типа и по меньшей мере один насос центробежного типа, снабженные частотно-регулируемым приводом; расходную емкость с устройством перемешивания, снабженную системой терморегулирования; расходную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости и приемную емкость с системой вытеснения испытуемой жидкости, выполненные с возможностью вытеснения испытуемой жидкости с заданной скоростью и снабженные системой терморегулирования; трубную обвязку, образующую замкнутый контур для циркуляции нефти или нефтепродуктов и включающую в себя измерительную систему, состоящую по меньшей мере из трех параллельных измерительных участков различного диаметра, снабженную системой терморегулирования, и по меньшей мере одного съемного измерительного участка, содержащего съемные вставки, имитирующие различные гидравлические сопротивления движению нефти или нефтепродуктов; устройство ввода агентов снижения гидравлического сопротивления, подсоединенное к трубной обвязке; средства измерения, установленные на каждом измерительном участке; систему управления и контроля, выполненную с возможностью управления приводами насосов и приема и обработки информации со средств измерения; запорную арматуру, установленную на трубной обвязке, запорную арматуру, установленную на трубной обвязке с возможностью подключения измерительных участков в соответствии с заданными режимами исследований. Технический результат - создание многофункционального стенда для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при транспортировке жидкости, обеспечивающего циркуляцию исследуемой жидкости с АСГС через измерительную линию с помощью насосов, что позволяет оценить растворение и деградацию АСГС, и возвратно-поступательное движение исследуемой жидкости через измерительную линию с помощью поршней, что позволяет избежать деградации АСГС в насосах и имитировать течение жидкости по длинному трубопроводу. 19 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх