Меню Рубрики

Установка по вводу присадок в нефтепроводы

RU89883U1 — Установка для ввода противотурбулентной присадки в трубопровод — Google Patents

Links

Abstract

Description

Полезная модель относится к технике дозирования химреагентов в нефтяной промышленности и может быть использована, например, для повышения пропускной способности нефтепроводов путем снижения гидравлического сопротивления турбулентного потока нефти в процессе перекачки, с помощью ввода в нефтепровод однокомпонентной присадки.

Известна установка дозирования химреагентов [А.с. СССР №926243, МПК Е21В 37/06, з. 11.03.1979., оп. 09.05.1982.], включающая накопительную емкость с электронагревателями, дозировочный насос, узел ввода реагента с запорной арматурой. При этом узел ввода реагента выполнен в виде связанной через запорную арматуру с источником сжатого воздуха П-образной трубки, верхняя часть которой размещена над уровнем химреагента в накопительной емкости.

Данная установка позволяет свести к минимуму утечки реагентов при заправочных операциях и эксплуатации установки, когда арматура в местах расположения клапанов теряет герметичность, однако отличается рядом технических сложностей. Так, например, дозировочный насос размещается непосредственно внутри накопительной емкости в герметичной камере. Такая компоновка затрудняет техническое обслуживание оборудования.

Известна установка для дозирования химреагентов [Пат. РФ №1070993, МПК Е21В 43/00, Е21В 37/06, G01F 11/00, з. 25.05.1982., оп. 10.03.2000.], включающая емкость с нагревателем, дозировочный насос и приемный патрубок, в которой для повышения надежности работы установки за счет предотвращения закупоривания приемного патрубка нерасплавленным реагентом и механическими примесями, приемный патрубок снабжен заборным устройством, содержащим заборный патрубок и коническую крышку с загнутыми кверху краями, которая установлена над нагревателем и заборным патрубком вершиной вверх.

К недостаткам известной установки можно отнести наличие риска растекания реагента через коническую крышку.

Известна установка для дозирования подачи поверхностно-активных веществ в нефтяные пласты [А.с. СССР №651117, МПК Е21В, з. 08.06.1977., оп. 05.03.1979.], содержащая накопительную емкость с электронагревателями с выходным патрубком, промежуточный бак подогрева и дозировочный насос, соединенные между собой трубопроводами. Для сокращения затрат энергии на предпусковой подогрев реагента и времени на подготовку установки к пуску верхняя часть промежуточного бака подогрева выполнена в виде конуса, вершина которого расположена ниже выходного патрубка накопительной емкости. Кроме того, из описания следует, что оборудование для перекачки реагента (промежуточный бак подогрева и дозировочный насос) установлены внутри утепленного помещения (контейнера).

К недостаткам данного аналога можно отнести тот же недостаток, что и у предыдущего аналога. Кроме того, две вышеуказанных установки предназначены преимущественно для использования при добыче полезных ископаемых, а не при их транспортировке.

В качестве прототипа выбрана установка для дозированной подачи реагента [Свидетельство РФ №39910 U1, МПК Е21В 43/00, з. 05.05.2004., оп. 20.08.2004.], содержащая соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительную емкость с электронагревателями и размещенное в утепленном контейнере оборудование для подачи реагента, в том числе дозировочный насос, при этом оборудование для подачи реагента дополнительно содержит второй дозировочный насос, подключенный параллельно первому и два подающих насоса, установленные параллельно во всасывающий трубопровод дозировочных насосов совместно с трубопроводом возврата излишков реагента в накопительную емкость, в контейнере размещен рециркуляционный насос, всасывающий и нагнетающий патрубки которого подсоединены к накопительной емкости, причем всасывающий патрубок выполнен с параллельным отводом, а участки трубопроводов между накопительной емкостью и стенкой контейнера выполнены из гибких рукавов. Предусмотрено, что в контейнере может быть смонтирована система отопления, вентиляции, автоматического пожаротушения, контроля уровня реагента в накопительной емкости, сигнализатор взрывоопасных концентраций, узел отбора воздуха и электрооборудование с системой управления и контроля, а в нагнетающем трубопроводе дозировочных насосов — расходомер и манометр

Задачей полезной модели являлось создание эффективной установки для дозированной подачи присадки (реагента), характеризующейся широким спектром применения (как в зависимости от необходимого расхода присадки, так и в зависимости от ее физических характеристик, например, вязкости), быстротой развертывания, и обладающей при этом высокой степенью точности и надежности работы и соответствующей современным требованиям к безопасности.

Указанная задача решается установкой для ввода противотурбулентной присадки в трубопровод, содержащей утепленный контейнер, соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительную емкость, и оборудование для подачи реагента, в том числе, по меньшей мере, два установленных параллельно дозировочных насоса, сигнальную, контрольную, измерительную и управляющую аппаратуру, в которой, согласно предложению, установлены дозировочные насосы разной производительности, в контейнере размещена, по меньшей мере, одна расходная емкость, связанная с накопительной емкостью и с всасывающим патрубком каждого дозировочного насоса, и выполненная с возможностью создания в ней избыточного давления посредством компрессора.

Целесообразно, для обеспечения непрерывной работы, для каждого дозирующего насоса устанавливать, по меньшей мере, один дублирующий насос.

Предпочтительным вариантом является также размещение (установка) двух расходных емкостей.

Для перекачки присадки из накопительной(ых) емкости(ей) в расходную может быть установлен шланговый насос, характеризующийся надежностью, простотой эксплуатации, в том числе простотой замены рабочего органа, возможностью реверсивной работы и т.п.

Компрессор предпочтительно размещается в отдельном контейнере с максимальным удалением от утепленного контейнера установки на 40 м.

Установка может быть снабжена системами отопления, вентиляции и автоматического пожаротушения.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежом — схематичным изображением установки.

Установка для ввода противотурбулентной присадки в трубопровод, содержит утепленный контейнер 1, соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительную емкость 2, две пары дозировочных насосов 3 и 4 (предпочтительны плунжерные электронасосные агрегаты), отличающихся производительностью, расходные емкости 5 и 6, связанные с накопительной емкостью 2 шланговым насосом 7, компрессор 8, установленный в контейнере 9. Контейнер 1 оснащен системой отопления (обогреватели 10), может быть оснащен системами вентиляции и автоматического пожаротушения (не показаны). Система управления скомпонована в шкафу 11 управления. Нагнетающий трубопровод 12 дозировочных насосов 3 и 4 предназначен для подключения непосредственно к нефтепроводу. Основным измерительным прибором является расходомер 13.

Читайте также:  Установка подушки безопасности пассажира шкода

Установка работает следующим образом.

Посредством шлангового насоса 7 присадку из накопительной емкости 2 закачивают в расходные емкости 5 и 6. Затем запускают компрессор 8, поднимая давление до заданной величины в одной из расходных емкостей 5 или 6. В зависимости от необходимого количества присадки запускают один из насосов 3 или 4, нагнетающий присадку в трубопровод 12 и далее — непосредственно в нефтепровод. Каждый из насосов 3 может быть рассчитан, например, на производительность до 25 л/ч, а каждый из насосов 4 — на производительность от 25 до 40 л/ч. Требуемая подача реагента настраивается по показаниям расходомера 13. Включение-выключение насосов осуществляется соответствующими пусковыми элементами на шкафу управления 11. Перекачку присадки из накопительной емкости 2 в расходные емкости 5, 6, включение того или иного насоса 3 или 4 предваряет закрывание-открывание соответствующей запорной арматуры. Возможно также подсоединение выходного рукава шлангового насоса 7 поочередно к одной, а затем к другой расходной емкости 5 или 6. Практически непрерывная работа установки обеспечивается, в том числе, возможностью быстрого перехода на работу другого насоса 3 или 4, другой емкости 5 или 6.

Контейнеры 1 и 9 позволяют поддерживать рабочую температуру внутри, независимо от наружной температуры, защищают оборудование от атмосферных осадков и вандальных действий.

В целом установка для дозированной подачи реагента представляет собой модульную конструкцию (контейнер 1 и контейнер 9) и может транспортироваться на любое расстояние автомобильным и железнодорожным транспортом.

Опытный образец установки прошел испытания на предприятии-разработчике. Результаты испытаний доказали надежность и бесперебойность работы как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.

источник

Информация

Технология ввода присадок

На сегодняшний день состояние сырьевой базы нефтяной отрасли существенно отличается от более ранних периодов развития нефтепереработки: многие разрабатываемые месторождения истощаются, увеличивается обводненность, вязкость, плотность, содержание смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов в добываемой нефти. Эти факторы создают трудности на протяжении всей технологической цепочки при получении из нефти конечной продукции. Поэтому особенно актуальным становится применение различных присадок и реагентов. И, конечно, во многом они отличаются. Это касается как влияния на показатели конкретного продукта, так и непосредственно технологии введения.

В условиях добычи и транспортировки нефти

Существует огромное количество реагентов, способствующих более эффективной добыче нефти. И все они вводятся на разных этапах. Для удаления воды, попавшей в нефть во время добычи сырья, и упрощения транспортировки нефти в первую очередь применяют деэмульгаторы (например, Difron 9425/9579). Подача реагентов может осуществляться на устье скважины, на путевых трубопроводах и непосредственно на установке по подготовке нефти (УПН) до сброса подтоварной воды периодическим или постоянным методом через дозировочный насос непосредственно из емкостей. Способ и объем закачки реагента определяется и рассчитывается, учитывая технологические параметры работы скважины. А подбор конкретного продукта и его дозировка осуществляется в процессе проведения лабораторных испытаний.

Для облегчения транспортировки парафинистых нефтей с целью понижения их температуры застывания и кинематической вязкости используют депрессорно-реологические присадки. Например, Difron 3971/9579. Закачка реагента осуществляется в затрубное пространство скважин, выкидные линии, сборные коллекторы, напорные нефтепроводы, магистральные нефтепроводы. Введение такой присадки в нефть улучшает низкотемпературные и реологические свойства и осуществляется напрямую в трубопроводную систему. При этом присадка подается в нагретую нефть, температура которой должна быть не ниже температуры плавления парафинов. Для лучшего распределения присадки в нефти рекомендуется подавать реагент до перекачивающего насоса.

При переработке сырья

Дизельное топливо. Подача присадок в дизельное топливо осуществляется с помощью дозировочных насосов и других аналогичных приспособлений. Среди прочих в дизтопливо для улучшения низкотемпературных свойств добавляются депрессорные присадки, например, Difron 315. Особенностью их применения является то, что при нормальных условиях присадки обладают высокой вязкостью и в неразбавленном виде для смешения с горючим необходимо их нагревать до температуры 40-50°С. При этом температура дизельного топлива должна быть минимум на 5°С выше температуры помутнения (оптимально – 40-50°С).

После добавления присадки необходимо также обеспечить тщательное перемешивание товарного топлива. Поэтому одним из вариантов здесь может служить циркуляция топлива в резервуаре «на кольцо».

Бензин. Технологический процесс в данном варианте представляет собой тщательное перемешивание ингредиентов топлива. В частности, с использованием установок смешения компонентов бензина (УСБ). А высокое качество получаемого нефтепродукта достигается при условии, что компоненты бензина и дозируемые присадки полностью соответствуют требованиям, установленным техническим регламентом.

Газ. Как и в дизельное топливо или бензины, в сжиженный углеводородный газ (СУГ) могут подаваться присадки (Difron LPG 65 или многофункциональный пакет Difron LPG 60) для улучшения эксплуатационных свойств. В частности, для снижения влияния воды, растворенной в газе, на состояние резервуаров для хранения и топливных систем. Присадки данного типа технологически вводится непосредственно в поток топливного газа после регулирующего механизма перед емкостью для товарного продукта. В данном случае присадка образует с водой стабильные соединения, предотвращает образование гидратов и не допускает помутнения горючего.

На основании приведенных фактов можно заключить, что максимальная эффективность присадки связана, прежде всего, с правильностью используемого технологического решения ее применения. Как следствие, именно оптимизация данного процесса при участии опытных специалистов Топливного Региона позволит избежать большого ряда трудностей, возникающих как при добыче и транспортировке нефти или газа, так и при переработке и доставке сырья непосредственно к конечному потребителю.

Читайте также:  Установка подогрева задних сидений прадо 150

источник

Увеличение производительности нефтепроводов применением противотурбулентных присадок

студент 2 курса, кафедра Технологических машин и оборудования ПГТУ,

студент 2 курса, кафедра Технологических машин и оборудования ПГТУ,

студент 2 курса, Кафедра разработки нефтяных и газовых месторождений УдГУ,

INCREASING THE PRODUCTIVITY OF OIL PIPELINES USING ANTI-TURBULENT ADDITIVES

Wasea Amer Abdulhameed Shaif Ali

student 2 course, Department of Technological machines and equipment Pgtu,

Abdo Ahmed Abdulwahid Qaed

student 2 course, Department of Technological machines and equipment Pgtu,

Al-Shargabi Mohammed Abdulsalam Taha Sallam

2nd year student, Department of development of oil and gas fields UdSU,

Обеспечение эффективного функционирования трубопроводов — одна из основных задач нефтяных компаний. Одним из способов сниже­ния эксплуатационных затрат и улучшения работы нефтеперекачивающих систем является использование различных групп присадок и реагентов, в связи с ростом цен на электроэнергию особо актуальным становится вопрос повышения эффективности работы трубопроводов с целью снижения эксплуатационных затрат при перекачке нефти и нефте­продуктов. Одним из способов решения данной проблемы является использование в качестве добавки к перекачиваемым нефтям и нефте­продуктам специальных полимерных присадок, снижающих гидравли­ческое сопротивление за счет гашения турбулентности вдоль стенок трубопровода.

Ensuring the effective functioning of pipelines is one of the main tasks of oil companies. One of the ways to reduce operating costs and improve the performance of oil pumping systems is to use different groups of additives and reagents. At this time, due to rising electricity prices, the issue of improving the efficiency of pipelines to reduce operating costs when pumping oil and oil products is of particular importance. ways to solve this problem is to use as an additive to pumped oils and petroleum products special polymer additives, reduce the hydraulic resistance due to damping turbulence along the walls of the pipeline.

Ключевые слова: противотурбулентные присадки; гидравли­ческого сопротивления; турбулентный; ламинарный; снижения трения.

Keywords: anti-turbulent additives; hydraulic resistance; turbulent; laminar; reduce friction.

Противотурбулентные присадки представляют собой высокомоле­кулярные вещества. Основным их предназначением является уменьшение гидравлического сопротивления жидких веществ в процессе их перекачки в турбулентных режимах. В процессе перекачивания нефти, которая обладает более высокой вязкостью, используют специальные полимер­ные добавки. Данные вещества в свою очередь позволяют избежать возникновения турбулентности в потоке жидкости. Главным пред­назначением противотурбулентных присадок является обеспечение ламинарного режима движения топлива в процессе его перекачивания по трубопроводу. При некоторых значениях плотности жидкости, а также скорости течения потока, спокойное ламинарное движение может изменяться на турбулентное. Турбулентное течение в свою очередь будет обуславливаться колебаниями давления в пристеночной зоне, что приведет к возникновению дополнительного сопротивления. Если говорить о жидкостях, обладающих малой вязкостью, то доля дополнительного сопротивления может достигать до 80 % от общего гидравлического сопротивления. Это приводит к увеличению затрат электроэнергии на перекачивании таких жидкостей.

Предварительный подбор трубопровода для перекачивания нефти должен осуществляться с учетом результатов, полученных в ходе проведения испытаний разных противотурбулентных присадок. При этом также должен учитываться и ряд следующих соображений:

  • использование противотурбулентных присадок будет наиболее эффективным только для трубопроводов, обладающих турбулентным режимом движения.
  • нефтепровод должен функционировать с максимальной (номи­нальной) или приближенной к ней производительностью перекачивания. Помимо этого, нефтепровод должен иметь техническую возможность увеличения производительности на 15-20 % на протяжении прохождения по нему нефти с присадкой.

Принцип снижения трения. В качестве основы при изготовлении противотурбулентных присадок используются полимеры, обладающие высокой молекулярной массой

(1¸10)×106. В результате добавления противотурбулентных присадок значительно увеличивается диапазон чисел Рейнольдса, в котором шероховатая поверхность будет выступать гидравлически гладкой. Максимальное уменьшение гидравлического сопротивления достигается спустя некоторое время после заполнения трубопровода нефтью, а не сразу после добавления присадок в поток. При прекращении добавления присадки в движущийся поток нефти будет наблюдаться восстановление первоначального гидравлического сопротивления. Происходит это непосредственно после того, как жид­кость, содержащая в своем составе присадку, покинет трубопровод. Необходимо отметить, что частичное разрушение присадки происходит в процессе прохождения узлов отбора проб, обратных клапанов, а полное ее разрушение происходит в магистральных насосах. В связи с этим, на трубопроводах, которые оснащены несколькими насосными стан­циями, ее введение осуществляется непосредственно после каждой из этих станций за регуляторами давления. Сглаживание пульсации давления обеспечивается при помощи длинных нитевидных молекул, которые размещаются вдоль прохождения жидкости. Следовательно, чем выше будет молекулярная масса полимера, тем большим эффектом будет обладать присадка. Обусловленное трением снижение давления напора происходит в результате сопротивления, с которым сталкивается поток жидкости при соприкосновении со стенкой трубопровода. В большинстве случаев создаются потоки 2-х видов:

Ламинарный поток обуславливается снижением давления, которое происходит в результате трения. Исключить данные потери без внесения изменений в физические свойства жидкости не представляется воз­можным. Однако большинство современных ПТП не способны изменять свойства жидкости. В связи с этим, наиболее эффективным их исполь­зование будет только в условиях турбулентного потока.

В большинстве нефтепроводов, как правило, наблюдается турбулентный поток. В результате этого, многие ПТП становятся наиболее эффективными именно в подобных нефтепроводах. Отметим, что в турбулентном потоке перемещение молекул жидкости происходит в хаотичном порядке. Это становится причиной напрасной потери существенной части энергии в вихревых потоках. Основной задачей современных ПТП является обеспечение взаимодействия молекул полимера с турбулентным потоком жидкости. Для того чтобы понять принцип работы противотурбулентных присадок в первую очередь следует описать структуру турбулентного потока в трубопроводе. На рисунке ниже изображен турбулентный поток в трубопроводе, включающий в свой состав 3 части. Центром потока выступает турбулентное ядро, которое охватывает наибольшее пространство и большую часть жидкости в трубопроводе. В месте его расположения формируются вихревые потоки, а движение молекул становится хаотичным. У стенки трубы располагается ламинарный промежуточный слой. В этом месте поперечное движение жидкости осуществляется полосами. Между отмеченными нами слоями образуется буферная зона.

Читайте также:  Установка и настройка openstack ubuntu

Введение присадок в жидкость осуществляется посредством разных способов, подбор которых производится в соответствии с объемами работ с присадкой. Помимо этого, при выборе способа введения при­садок в топливо должны приниматься во внимание физико-химические характеристики, назначение и особенности использования присадок. Все случаи предусматривают обеспечение эффективного смешивания присадки с нефтью при наименьших энергетических и трудовых издер­жках. Чаще всего, проблемы появляются в процессе обрабатывания больших объемов топлива. Зачастую реагент, способствующий умень­шению гидравлического сопротивления, вводится в нефтепровод уже спустя 3-5 минут после доставки насосной аппаратуры и противотурбу­лентной присадки на место проведения работ. Также стоит отметить, что трубопровод должен иметь средства для подключения нагнета­тельного оборудования. На выходе из НПС монтируется устройство, посредством которого осуществляется ввод присадки в магистральный трубопровод. Чаще всего, закачка присадки осуществляется после насосного оборудования, счетчиков и специальных регулирующих устройств. Это в свою очередь способствует снижению вероятности разрушения трубопровода. Для введения в магистральный трубопровод присадок используется специальная механическая установка. Типовая схема установки для закачки реагента приведена на рисунке 1.3.

где 1 — рециркуляционный насос; 2 — контейнер с присадкой; 3 — рецир­куляционный фланец; 4 — шаровой вентиль рециркуляционной линии; 5 — шаровой вентиль возвратной линии; 6 — выпускной клапан контейнера с присадкой; 7 — нагнетательная линия; 8 — возвратная линия; 9 — быстроразъемные фланцевые соединения; 10 — подающий насос; 11 — впрыскивающий насос с ручным регулятором хода поршня; 12 — манометр; 13 — расходомер; 14 — обратный клапан; 15 – датчик замера температуры; 16 — датчик замера давления; 17 — ультразвуковой расходомер; 18 – шаровой вентиль на трубо­проводе; 19 – магистральный трубопровод.

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема узла ввода товарной формы присадки в трубопровод

Введение противотурбулентной присадки в трубопровод должно выполняться в следующем порядке:

1. В первую очередь производится заполнение контейнера 2 самим реагентом. Для этого используются: насос 1 в узле приготовления, который оснащен нагнетательной линии 7, контейнер с реагентом 2, рециркуляционный фланец 3, шаровые вентиля 4, 5 рециркуляционной и возвратной линии соответственно, выпускной клапан контейнера с реагентом 6 и быстроразъемные фланцевые соединения 9.

2. На следующем этапе выполняется приготовление концентрата в реакторах. Данные устройства обязательно должны быть оснащены специальным перемешивающим устройством. Таковым может выступать циркуляционный контур.

Использование концентрата, являющегося раствором присадочного вещества в перекачиваемом топливе в соотношении 1:1 или 1:2, способствует приближению физико-химических свойств топлива и присадочного вещества. Кроме этого, обеспечивает более равномерное распределение присадочного вещества по всему объему перекачи­ваемого топлива. Также стоит отметить, что применение дозирующего насосного оборудования, обладающего высокой производительностью, позволяет сделать дозировку концентрата более точной, нежели дози­ровку присадочного вещества.

3. Посредством подающего насосного оборудования 10 и впрыс­кивающего устройства 11, оснащенного ручным регулятором хода поршня, приготовленный концентрат подается при помощи нагнета­тельной линии непосредственно в сам трубопровод с перекачиваемым топливом 19. Контроль над объемом подаваемого концентрата произ­водится расходомером 13 и манометром 12. Помимо этого, на трубо­проводе устанавливается шаровой вентиль 18. В этом месте контроль осуществляется посредством специального датчика замера темпера­туры 15, а также датчика замера давления 16 и ультразвукового расходомера 17.

Особенность работы дозирующего оборудования в целом заключается в создании условий, которые исключают высокоскоростное влияние на раствор полимера в процессе прохождении по соответствую­щим частям аппаратуры. Данное воздействие становится причиной деструкции макромолекул и приводит к уменьшению эффективности присадочного вещества.

Узел ввода присадочного вещества может оснащаться средствами автоматизации и контроля, обладающие машинным интерфейсом. Благодаря этим средствам можно отслеживать правильность протекания технологического процесса в режиме реального времени. К числу главных составляющих отмеченной системы относятся расходомер с электрическим выходящим сигналом. Его установка осуществляется непосредственно на выходе дозирующего насоса. Еще одним не менее важным компонентом указной нами системы выступает персональный компьютер, который оснащается специальным интерфейсом. Работа может быть организована как в диалоговом автоматизированном режиме, так и в автоматическом режиме, с применением специального программного обеспечения.

Список литературы:

  1. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефте­проводов. – СПб. Недра, 2008. – 488 с.
  2. Коршак А.А., Нечваль А.М. Трубопроводный транспорт нефти, нефте­продуктов и газа. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – 516 с.
  3. Коршак А.А. Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. – 192 с.
  4. Мастобаев Б.Н. История применения химических реагентов и технологий в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов: Автореферат диссертации доктора технических наук Мастобаева Б.Н. — Уфа, 2003.
  5. Тугунов П.И., Коршак А.А. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002. – 658 с.

источник

Добавить комментарий