ПЕРЕДВИЖНАЯ АЗОТНО-КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК F04B41/00 F04B41/06 

Изобретение относится к области приготовления и нагнетания под большим давлением газовых взрыво-пожаробезопасных смесей на основе азота и может быть использовано в горной промышленности при освоении скважин, бурящихся на нефть и газ, и их ремонте.

Известно устройство для приготовления и нагнетания газовых и газожидкостных взрыво-пожаробезопасных смесей на основе азота (Composite cotalog of oil and gas equipment servies, 1993-1994, v. 3, p. 2026), содержащее размещенные на транспортном средстве воздушный компрессор низкого давления, мембранный аппарат и компрессор высокого давления (дожимной аппарат), причем выход компрессора низкого давления соединен с входом мембранного аппарата, выход которого соединен с входом компрессора высокого давления, выход которого является выходом устройства.

Недостатком известного устройства являются его большие габариты (в состав устройства входят два компрессора).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбранным за прототип является устройство для приготовления и нагнетания газовых и газожидкостных взрыво-пожаробезопасных смесей на основе азота по патенту RU 2089750 C1, 6 F 04 В 35/02, 41/06, 1997, содержащее размещенные на транспортном средстве воздушный компрессор низкого давления, соединенный своим выходом с входом мембранного аппарата, дожимной аппарат, сепаратор с газовым и жидкостным выходами и емкость для жидкости, соединенную с насосом для подачи жидкости из емкости, причем дожимной аппарат выполнен в виде поршневого или плунжерного насоса с газовым и жидкостным входами, причем газовый вход поршневого насоса соединен с выходом мембранного аппарата, жидкостный вход - с насосом для подачи жидкости из емкости, а выход - с входом сепаратора, газовый выход которого является выходом устройства для получения газообразного азота, а жидкостный выход сепаратора соединен с емкостью для жидкости. Кроме того, поршневой или плунжерный насос содержит рабочий цилиндр с размещенным на нем поршнем или плунжером, по крайней мере одну пару всасывающих клапанов и один нагнетательный клапан, установленные соответственно на газовом и жидкостном входах и выходах насоса, причем всасывающий клапан газового насоса размещен между рабочим цилиндром и нагнетательным клапаном.

Недостатком известного устройства является ненадежность его работы при низких отрицательных температурах воздуха ввиду того, что в качестве дожимного аппарата используют поршневой или плунжерный насос с газовым и жидкостным входами (бустер). При отрицательных температурах воздуха жидкость, находящаяся в емкости, из которой поступает на поршневой насос, должна постоянно подогреваться, в противном случае она замерзнет и произойдет срыв работы всего устройства. В случае остановки устройства технологическая жидкость в емкости, соединенной с насосом для подачи жидкости, и водоподающих линиях замерзает. Установка не запустится в работу пока не будет произведен подогрев жидкости в емкости. Для этого необходимы дополнительное время и оборудование, например, передвижная паровая установка. Кроме того, устройство громозко (не компактно), т.к. включает большое количество узлов, таких как емкость для жидкости, водоподающий насос, дожимной аппарат (поршневой или плунжерный насос), сепаратор.

Задача изобретения - обеспечить работу передвижной азотно-компрессорной станции при низких отрицательных температурах воздуха и снизить ее габаритные параметры.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства при низких отрицательных температурах воздуха и снижение его габаритных параметров.

Передвижная азотно-компрессорная станция, содержащая размещенные на шасси автомобиля воздушный компрессор, соединенный с входом мембранного газоразделительного аппарата, согласно изобретению воздушный компрессор выполнен поршневым, многоступенчатым, причем выход второй ступени сжатия воздушного компрессора через холодильник и водомаслоотделитель соединен с входом мембранного газоразделительного аппарата через блок фильтров, а выход газоразделительного аппарата соединен с входом третьей ступени сжатия воздушного компрессора.

На чертеже представлена схема расположения передвижной азотно-компрессорной станции.

Передвижная азотно-компрессорная станция содержит размещенные на шасси автомобиля воздушный компрессор 1 и мембранный газоразделительный аппарат 2. Воздушный компрессор 1, являясь поршневым, многоступенчатым, состоит, например, из четырех ступеней сжатия 3, 4, 5, 6, включает холодильники 7, 8, 9, 10 и 10а и водомаслоотделители 11, 12, 13, 14, соответственно установленные после каждой ступени сжатия 3, 4, 5, 6. Выход второй ступени сжатия 4 воздушного компрессора 1 через холодильники 8 и водомаслоотделители 12 соединен с входом мембранного газоразделительного аппарата 2 трубопроводами 15 через блок фильтров 16. Выход мембранного газоразделительного аппарата 2 соединен трубопроводом 17 с входом третей ступени сжатия 5 воздушного компрессора 1, которая (5) совместно с четвертой ступенью сжатия 6 выполняет роль дожимного аппарата. Кроме того, на трубопроводе 15 с выхода второй ступени сжатия 4 и на трубопроводе 17 перед входом третей ступени сжатия 5 воздушного компрессора 1 установлена запорная арматура 18.

В устройстве может быть использовано стандартное оборудование: передвижная компрессорная станция ПКС-7/100, мембранный газоразделительный блок.

Передвижная азотно-компрессорная стация работает следующим образом.

Воздух всасывается в цилиндры первой ступени 3 воздушного компрессора 1, сжимается, затем поступает в холодильник 7 первой ступени, охлаждается и охлажденный поступает в водомаслоотделитель 11 первой ступени. В водомаслоотделителе 11 происходит отделение из воздуха капельной влаги и масла. Очищенный воздух поступает в цилиндры второй ступени 4, где сжимается, поступает в холодильник 8 второй ступени, затем в водомаслоотделитель 12 для отделения капельной влаги и масла. После отделения влаги и масла сжатый во второй ступени 4 воздушного компрессора 1 воздух по трубопроводу 15 поступает в блок фильтров 16. В блоке фильтров 16 воздушная смесь проходит более тщательную очистку. После нее поступает в мембранный газоразделительный аппарат 2.

В мембранном газоразделительном аппарате 2 из поступившего сжатого воздуха частично отделяется и выбрасывается в атмосферу кислород. Сжатый воздух, обедненный кислородом, поступает по трубопроводу 17 сначала на третью 5, затем на четвертую 6 ступени воздушного компрессора 1, выполняющие роль дожимного аппарата. На третьей ступени обедненный кислородом воздух сжимается, охлаждается в холодильнике 9 третей ступени, затем очищается в водомаслоотделителе 13 третьей ступени. После сжатия обедненного кислородом воздуха в четвертой ступени до конечного давления он охлаждается в холодильниках 10 и 10а. Далее после отделения капельной влаги и масла в водомаслоотделителе 14 сжатый, обедненный кислородом воздух подается по внешнему воздухопроводу на скважину. По газоанализатору, установленному на выходе из передвижной азотно-компрессорной станции, контролируется процентное содержание кислорода в азотно-воздушной смеси. Сжатый, обедненный кислородом воздух закачивается в скважину.

В случае несоответствия содержания кислорода, заложенного в плане работ, срабатывает сигнализация, открывается электрический пневмоклапан и воздушно-азотная смесь с повышенным содержанием кислорода сбрасывается в атмосферу. После вывода установки на параметр с необходимым содержанием кислорода в азотно-воздушной смеси электрический пневмоклапан закрывается и процесс подачи потребителю (на скважину) сжатого обедненного кислородом воздуха продолжается.

Использование предлагаемого изобретения позволит проводить бесперебойную работу компрессированием инертным газом при низких отрицательных температурах воздуха. Кроме того, после необходимой остановки работ при низких отрицательных температурах воздуха для запуска станции в работу не требуется дополнительное время и оборудование. Предлагаемая азотно-компрессорная станция надежна в работе.

Кроме того, использование предлагаемого изобретения позволит при уже имеющейся на скважине передвижной компрессорной станции, например ПКС-7/100, при подсоединении через запорную арматуру мембранного газоразделительного блока к последней проводить все работы, связанные с компрессированием инертным газом. Отпадает необходимость использования дополнительного дорогостоящего оборудования, например компрессора низкого давления, большого количества узлов, таких как емкость для жидкости, водоподающий насос, дожимной аппарат (поршневой или плунжерный насос), сепаратор.

Предлагаемая передвижная азотно-компрессорная станция по сравнению с прототипом мобильна.

Станция предназначена для использования в области горной промышленности при освоении скважин, для нагнетания под большим давлением газовых взрыво-пожароопасных смесей на основе азота. Станция содержит воздушный компрессор. Последний выполнен поршневым и многоступенчатым. Выход второй ступени сжатия воздушного компрессора через холодильник и водомаслоотделитель соединен с входом мембранного газоразделительного аппарата через блок фильтров. Выход газоразделительного аппарата соединен с входом третьей ступени сжатия воздушного компрессора. Обеспечивается повышение надежности работы при низких отрицательных температурах воздуха и снижение габаритных размеров станции. 1 ил.

Передвижная азотно-компрессорная станция, содержащая размещенные на шасси автомобиля воздушный компрессор, соединенный с входом мембранного газоразделительного аппарата, отличающаяся тем, что воздушный компрессор выполнен поршневым, многоступенчатым, причем выход второй ступени сжатия воздушного компрессора через холодильник и водомаслоотделитель соединен с входом мембранного газоразделительного аппарата через блок фильтров, а выход газоразделительного аппарата соединен с входом третьей ступени сжатия воздушного компрессора.