БЛОК ДЛЯ ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА В ПРОДУКТОПРОВОД Российский патент 2012 года по МПК E21B43/00 E21B37/06 

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к компактным взрывобезопасным установкам для дозированной подачи химического реагента в продуктопровод, например, в скважину при всех способах ее эксплуатации, или в трубопроводы различного диаметра, и может быть использована на нефтяных месторождениях для малых объемов дозирования реагентов, например, поверхностно-активных веществ (ПАВ), ингибиторов соле- и парафиноотложений, ингибиторов коррозии, дэмульгаторов и др.

Известна установка для дозированной подачи ПАВ в нефтяные пласты, содержащая установленные на общей раме обогреваемую емкость для химического реагента, бак промежуточного подогрева и насос-дозатор, которые последовательно соединены между собой трубопроводами с арматурой (Авт. свид. СССР №827756). При этом емкость для химического реагента является обогреваемой за счет установки в ее полости электронагревателей, которые размещены в герметичных камерах, заполненных термостойкой, взрывобезопасной жидкостью. Это создает безопасные условия работы известной установки при использовании взрыво- и пожароопасных реагентов.

Однако указанная известная установка является очень громоздкой, сложной в изготовлении и предназначена для дозирования больших объемов реагентов.

Еще известна установка для дозированной подачи реагента, например, в выкидную магистраль нефтяной скважины, которая содержит крытое помещение с входной дверью и расположенные в нем емкость для реагента, технологические агрегаты, контрольные, защитные и управляющую системы. Для упрощения конструкции и расширения технологических возможностей крытое помещение выполнено с дополнительным проемом, закрытым съемной или поворотной стенкой, или люком напротив емкости для реагента (Патент РФ №82752 на полезную модель).

Однако указанная известная установка является громоздкой, металлоемкой и имеет сложную конструкцию.

Кроме того, еще одним недостатком этой известной установки является то, что она имеет несовершенную систему контроля за содержанием реагента в емкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устьевой блок подачи химического реагента в скважину, включающий емкость для химического реагента, насос-дозатор, размещенный в отсеке, и систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью, при этом блок дополнительно содержит шкаф, ящик или подобный корпус со стенками, крышкой и дверьми, состоящий из двух герметичных относительно друг друга отсеков, в одном из которых размещены насос-дозатор с механизмом подачи реагента, электрошкаф с электрооборудованием, электрически связанный с указанным механизмом подачи реагента насоса-дозатора, и система измерения давления подачи химического реагента в скважину, а во втором отсеке размещены емкость для химического реагента, снабженная системой контроля за наличием в ней реагента и системой гидравлики, соединяющей посредством трубопроводов упомянутую емкость с механизмом подачи реагента насоса-дозатора, при этом система измерения давления соединена с системой гидравлики и с механизмом подачи реагента насоса-дозатора (Патент РФ №64685 на полезную модель). Указанный известный устьевой блок характеризуется повышенной эксплуатационной надежностью, долговечностью, ремонтопригодностью и практически полной взрывопожаробезопасностью при использовании в конструкции стандартного взрывонезащищенного оборудования и одновременно обеспечивает удобство управления процессом дозирования.

Основным его недостатком является некоторая сложность конструкции за счет разделения корпуса на отсеки, а кроме того, - недостаточный объем емкости, что приводит к необходимости ее частой дозаправки.

Кроме того, известный блок ограничен максимальным объемом емкости ввиду того, что к указанным блокам при транспортировке предъявляются определенные требования по размерам.

Вместе с этим известный устьевой блок не оснащен надежной системой контроля за весом реагента в емкости.

Техническая задача, на которую направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании компактного, отвечающего всем требованиям транспортировки и применимости в технологической схеме на промыслах блока подачи химического реагента в продуктопровод с малой производительностью дозирования.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции, в обеспечении увеличения периода повторной заправки емкости реагентом за счет увеличения ее объема при наличии того же набора узлов устьевого блока, что и в известном блоке, в повышении эксплуатационной надежности за счет исключения отрыва (обрыва) находящейся в подвешенном состоянии емкости путем обеспечения точного фиксирования массы вводимого в емкость реагента с гарантией исключения ее перенаполнения, в обеспечении ремонтопригодности и в снижении материальных затрат.

Указанный технический результат достигается предлагаемым блоком для подачи химического реагента в продуктопровод, включающим корпус, емкость для химического реагента, насос-дозатор с системой гидравлики, соединяющей насос-дозатор с емкостью, блок управления, электрически связанный с указанным насосом-дозатором, при этом, согласно изобретению, корпус выполнен с открывающейся крышкой, внутри которого установлены блок управления в герметичном кожухе, емкость для реагента и насос-дозатор, при этом емкость установлена в корпусе в подвешенном состоянии посредством узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы, причем указанный узел содержит установленные на верхней части емкости две разнесенные на расстоянии друг от друга планки, жестко соединенные с корпусом, также узел снабжен двумя П-образными рычагами, состоящими из перекладины и ветвей, установленными под указанными планками зеркально, перекладинами навстречу друг другу, при этом каждый П-образный рычаг шарнирно соединен концами ветвей, ближними к их торцам, с емкостью, а на некотором расстоянии от этого соединения тело ветвей П-образного рычага шарнирно соединено с первой и второй планками, причем перекладины указанных рычагов соединены друг с другом посредством шарнирно соединенного с ними тензометрического весового датчика, выход которого связан с блоком управления.

Корпус дополнительно снабжен смотровым окном, размещенным преимущественно в нижней части корпуса.

Смотровое окно снабжено съемной крышкой.

Одна из стенок корпуса снабжена визуальным уровнемером емкости. Блок управления, емкость и насос-дозатор размещены этажно. При выполнении емкости из тонкостенного материала она дополнительно снабжена антидеформационным элементом, например, в виде П-образного элемента или элемента в виде рамки, жестко закрепленного на емкости и устанавливаемого на емкости под П-образными рычагами узла, при этом каждый П-образный рычаг шарнирно соединен концами ветвей, ближними к их торцам, с указанным элементом.

Емкость выполнена Г-образной формы, или П-образной формы, или L-образной формы, или другой формы, обеспечивающей оптимальное заполнение своими габаритами внутрикорпусного пространства блока при одновременном обеспечении возможности размещения в указанном пространстве также насоса-дозатора и блока управления.

Емкость выполнена прямоугольной, или квадратной, или округлой формы.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.

Благодаря тому, что корпус устьевого блока выполнен единым объектом без разделения на отсеки, обеспечивается упрощение конструкции и снижение материальных затрат.Наличие открывающейся, преимущественно, откидной, крышки в корпусе позволяет без проблем устанавливать в нем необходимые узлы и системы, а также обеспечивает ремонтопригодность при выходе из строя каких-либо деталей, систем.

Выполнение емкости для реагента Г-образной формы, или П-образной формы, или L-образной формы, или другой формы, обеспечивающей оптимальное заполнение своими габаритами (имеются в виду внешние границы емкости) внутрикорпусного пространства блока при одновременном обеспечении возможности размещения в указанном пространстве также насоса-дозатора с системой гидравлики и блока управления, да еще в подвешенном состоянии, позволяет наряду с увеличением ее объема при наличии тех же самых узлов, что и в прототипе, оптимально использовать внутрикорпусное пространство, при преимущественно этажном размещении блока управления, емкости и насоса-дозатора (этажность размещения также обеспечивает достижение компактности во внутрикорпусном пространстве заявляемого блока). Кроме того, размещение емкости под блоком управления, заключенным в герметичный кожух, позволит исключить вероятность попадания реагента на него. Также возможно выполнение емкости прямоугольной, или квадратной, или округлой формы.

Выполнение емкости для реагента различной формы позволяет сделать заявляемый блок универсальным по объему емкости (от большого до минимального) при одновременном обеспечении при такой универсальности размеров корпуса блока, соответствующим технологическим требованиям транспортировки, заключающимся в максимальном размещении блоков на транспортном средстве при одновременном «вписывании» этого максимального количества блоков в габариты этого транспортного средства.

Благодаря выполнению блока компактным с оптимальным порядком расположения узлов и деталей обеспечивается упрощение конструкции и снижение материальных затрат.

Возможность установки емкости в корпусе блока в подвешенном состоянии обеспечивается за счет особой конструкции узла, выполняющего одновременно функцию крепления емкости и функцию весоизмерительной системы реагента в емкости.

Благодаря тому, что указанный узел содержит установленные на верхней части емкости две разнесенные на расстоянии друг от друга планки (они могут быть выполнены как металлическими, так и из другого прочного материала), жестко соединенные с корпусом, обеспечивается жесткость и надежность крепления узла с корпусом.

Наличие в этом узле двух П-образных рычагов, состоящих из перекладины и ветвей, и установленных под указанными планками зеркально, перекладинами навстречу друг другу, соединенных шарнирно перекладинами друг с другом посредством тензометрического весового датчика, и с обеспечением шарнирного соединения концами ветвей, ближними к их торцам, каждого П-образного рычага с емкостью, и одновременно шарнирного соединения каждого П-образного рычага одной ветвью с первой планкой, а другой ветвью со второй планкой, позволяет создать в предлагаемом блоке надежную и точную весоизмерительную систему для емкости даже с геометрической конфигурацией (иными словами - с продольным сечением), отличающейся от прямоугольной или от квадратной формы. По мере наполнения такой емкости центр масс ее смещается и на шарнирах соединения рычаг-планка, рычаг-емкость возникают отличные друг от друга усилия, передаваемые через рычаг (через перекладину П-образного рычага) посредством шарнирного соединения на тензодатчик, в котором они суммируются и преобразовываются в электрический сигнал, поступающий в блок управления и в цифровом значении выводится на его дисплее. Таким образом, благодаря предложенному конструктивному исполнению узла обеспечивается и надежность крепления подвешенной емкости, а значит -эксплуатационная надежность блока, и точность измерения массы реагента как в емкости традиционной формы (прямоугольной, квадратной, округлой и т.п.), так и ассиметричной формы с гарантией исключения ее перенаполнения и обеспечения контроля за ее расходом.

При выполнении емкости из тонкостенного материала она может дополнительно содержать антидеформационный элемент, например, в виде П-образного элемента или элемента в виде рамки вокруг емкости, жестко закрепленного на емкости и устанавливаемого на емкости под П-образными рычагами узла, при этом каждый П-образный рычаг будет шарнирно соединен концами ветвей, ближними к их торцам, не с емкостью, а с указанным антидеформационным элементом, который фактически становится телом емкости за счет жесткого соединения заодно с емкостью, и предохраняет тонкостенную емкость или емкость, выполненную из полимерного, т.е. недостаточно прочного, материала, от изгибной деформации.

Снабжение корпуса дополнительно смотровым окном, размещенным, преимущественно, в нижней части корпуса, позволяет проводить ревизию систем блока, а также монтаж-демонтаж узлов и деталей. Снабжение смотрового окна легкосъемной крышкой позволяет защитить системы устьевого блока от нежелательных механических и атмосферных воздействий.

Снабжение одной из стенок корпуса визуальным уровнемером позволяет осуществлять дополнительный контроль за наличием реагента в емкости.

Сущность предлагаемого изобретения характеризуется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображен общий вид блока, на фиг.3 - положение узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы, без наличия реагента в емкости (емкость показана условно); на фиг.4 - положение узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы, при наличии реагента в емкости (емкость показана условно); на фиг.5 - узел, выполняющий одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы, с антидеформационным элементом емкости в виде П-образного элемента.

Предлагаемый блок подачи химического реагента содержит корпус 1 с откидной крышкой 2, а также в преимущественном варианте со смотровым окном 3, также закрытым легкосъемной крышкой 4. Внутри корпуса 1 преимущественно, в этажном исполнении, размещены заключенный в герметичный кожух блок управления 5 с электрооборудованием (например, «Овен» ПЛК 100, ПЛК 150; «Мерадат»), емкость 6 для химического реагента, имеющая на представленном чертеже в продольном сечении Г-образную форму (геометрическая конфигурация формы выполнения емкости может быть различной, в том числе, преимущественно, отличной от прямоугольной и от квадратной, исходя из необходимости эффективного использования (заполнения) полезного внутрикорпусного пространства блока, но может быть в некоторых случаях и традиционного вида), находящаяся в подвешенном состоянии и снабженная системой контроля за наличием в ней реагента, например, визуальным уровнемером 7 для определения уровня реагента в упомянутой емкости 6, и насос-дозатор 8. Насос-дозатор 8 снабжен системой гидравлики 9, соединяющей насос-дозатор 8 с емкостью 6 и с продуктопроводом.

Емкость 6 может быть снабжена сливным патрубком (на чертеже не показан), а также имеет горловину 10 для заливки химического реагента.

В блоке управления 5 расположены цепи управления насосом-дозатором 8. Регулировка подачи насоса-дозатора 8 осуществляется таймером, который управляет частотой движения привода насоса-дозатора - штока гидравлического толкателя.

Емкость 6 установлена в корпусе в подвешенном состоянии посредством узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы. Указанный узел содержит размещенные на верхней части емкости 6 две, разнесенные на расстоянии друг от друга, металлические планки 11 и 12, жестко соединенные с корпусом 1 (с емкостью 6 они не имеют непосредственного соединения). Также указанный узел снабжен двумя П-образными рычагами 13 и 14, состоящими из перекладины и ветвей. Указанные П-образные рычаги 13 и 14 установлены под указанными планками 11 и 12 (т.е. пространственно между указанными планками 11 и 12 и верхом емкости 6) зеркально, перекладинами навстречу друг другу. При этом каждый П-образный рычаг 13 и 14 посредством шарнирного соединения 15 и 16 соединен телом ветвей с первой и второй планками 11 и 12. А концевые участки указанных ветвей П-образных рычагов, ближние к торцевым, соединены с емкостью 6 посредством шарнирного соединения 17 и 18. В зависимости от используемого материала изготовления емкости 6 (например, Сталь 12Х18Н10Т или полипропилен или другое) и для исключения ее деформации емкость 6 может комплектоваться антидеформационным элементом 19 (фиг.5), например, в виде П-образного элемента (фиг.5) или в виде рамки, для придания жесткости емкости.

А перекладины указанных рычагов соединены друг с другом посредством шарнирного соединения 20 и 21 соответственно каждой перекладины с тензометрическим весовым датчиком 22, выход которого связан с блоком управления 5.

Для безаварийной работы предлагаемого блока как в летний, так и в зимний период, стенки, крышка корпуса 1 могут быть выполнены утепленными.

Работает предлагаемый блок для подачи химического реагента следующим образом.

Заявляемый блок собирается в заводских условиях путем установки через откидную крышку 2 внутрь корпуса 1 насоса-дозатора 8, емкости 6 и блока управления 5. Емкость 6 устанавливается в подвешенном состоянии путем шарнирной фиксации ее к концевым участкам ветвей П-образных рычагов 13 и 14. Предварительно над верхом емкости 6 устанавливают металлические планки 11 и 12. Под планками 11 и 12 устанавливаются П-образные рычаги 13 и 14 зеркально, перекладинами навстречу друг другу. При этом каждый П-образный рычаг 13 и 14 посредством шарнирного соединения 15 и 16 соединен телом ветвей (на некотором расстоянии от торцевых концов ветвей) с первой 11 и второй 12 планками. А концы ветвей, близкие к их торцу, также шарнирно 17 и 18 соединены с емкостью 6. Перекладины указанных рычагов 13 и 14 соединены друг с другом посредством тензометрического весового датчика 22, который имеет шарнирное соединение 20 и 21 с каждой из перекладин соответственно. Планки 11 и 12 жестко соединяют с корпусом 1.

Производится установка заявляемого блока на объекте, например, на дневной поверхности (у устья) скважины, подключается электропитание к блоку управления 5, а система гидравлики 9 через патрубок - к трубопроводу, сообщенному с полостью насосно-компрессорных труб скважины. Система планок 11 и 12 и П-образных рычагов 13 и 14 находится в покое, как показано на фиг.3. Далее емкость 6 заполняют химическим реагентом. При этом, согласно фиг.4, под действием силы тяжести реагента нагрузки F₁ и F₂ действуют на П-образные рычаги 13 и 14, поворачивая их благодаря шарнирному соединению 15 и 16 ветвей рычагов с планками 11 и 12, по направлению b. Сумма нагрузок F₃ и F₄, действующих на растяжение тензодатчика 22, возникающих от воздействия рычагов 13 и 14, пропорциональна сумме нагрузок F₁ и F₂. Рычаги 13 и 14 подвешены шарнирно на петлях 15 и 16, поворачивающихся по направлению а относительно неподвижной планки 11 и 12. По мере наполнения емкости 6 центр масс ее смещается и на шарнирах соединения рычаг-планка возникают отличные друг от друга усилия, передаваемые через рычаг (перекладину) на тензодатчик 22, в котором они суммируются и преобразовываются в электрический сигнал, поступающий в блок управления 5, и в цифровом значении выводятся на дисплее. И при достижении определенной массы реагента производится отключение насоса-дозатора 8.

Определяют объем закачки реагента за одно качание насоса-дозатора 8 и частоту качаний. Настраивают таймер, расположенный в блоке управления 5, на требуемую частоту перемещения гидротолкателя насоса-дозатора 8. Колебательное движение гидротолкателя приводит в движение плунжер насоса-дозатора 8, и происходит закачка химического реагента через патрубок и далее по трубопроводу в продуктопровод (в нашем случае в насосно-компрессорные трубы скважины). В случае повышения давления в линии нагнетания выше предельно допустимого, отключается электропитание насоса-дозатора 8.

Предлагаемый блок подачи химического реагента в продуктопровод является компактным, простым в конструкторском выполнении, обеспечивающим, в том числе, и малые объемы закачки, что особенно важно при работе с малодебитными скважинами. Благодаря простоте конструкции и надежности многофункционального узла, обеспечивающего нахождение емкости в подвешенном состоянии и замеры массы реагента, повышается эксплуатационная надежность работы предлагаемого блока и одновременно обеспечивается его ремонтопригодность. Обеспечивается надежный контроль за наполнением и расходом реагента.

Указанный блок выполнен из стандартного оборудования, что существенно уменьшает его стоимость.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к установкам для дозированной подачи химического реагента в продуктопровод, например, в скважину или в трубопроводы. Блок содержит корпус с открывающейся крышкой. Внутри корпуса размещены блок управления с электрооборудованием, емкость для химического реагента в подвешенном состоянии, снабженная системой контроля за наличием в ней реагента и насос-дозатор. Емкость имеет горловину для заливки химического реагента. В блоке управления расположены цепи управления насосом-дозатором. Емкость установлена посредством узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы. Узел содержит размещенные на верхней части емкости две, разнесенные на расстоянии друг от друга, металлические планки, жестко соединенные с корпусом. Узел снабжен двумя П-образными рычагами, состоящими из перекладины и ветвей. Рычаги установлены под указанными планками зеркально, перекладинами навстречу друг другу. Каждый рычаг посредством шарнирного соединения соединен телом ветвей с первой и второй планками. Концевые участки ветвей П-образных рычагов, ближние к торцевым, соединены с емкостью посредством шарнирного соединения. Перекладины рычагов соединены друг с другом посредством шарнирного соединения каждой перекладины с тензометрическим весовым датчиком, выход которого связан с блоком управления. Упрощается конструкция, повышается эксплуатационная надежность, снижаются материальные затраты. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Блок для подачи химического реагента в продуктопровод, включающий корпус, емкость для химического реагента, насос-дозатор с системой гидравлики, соединяющей насос-дозатор с емкостью, блок управления, электрически связанный с указанным насосом-дозатором, отличающийся тем, что корпус выполнен с открывающейся крышкой, внутри которого установлены блок управления в герметичном кожухе, емкость для реагента и насос-дозатор, при этом емкость установлена в корпусе в подвешенном состоянии посредством узла, выполняющего одновременно функцию крепления и функцию весоизмерительной системы, причем указанный узел содержит установленные на верхней части емкости две разнесенные на расстоянии друг от друга планки, жестко соединенные с корпусом, также узел снабжен двумя П-образными рычагами, состоящими из перекладины и ветвей, установленными под указанными планками зеркально, перекладинами навстречу друг другу, при этом каждый П-образный рычаг шарнирно соединен концами ветвей, ближними к их торцам, с емкостью, а на некотором расстоянии от этого соединения тело ветвей П-образного рычага шарнирно соединено с первой и второй планками, причем перекладины указанных рычагов соединены друг с другом посредством шарнирно соединенного с ними тензометрического весового датчика, выход которого связан с блоком управления.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен смотровым окном, размещенным преимущественно в нижней части корпуса.

3. Блок по п.2, отличающийся тем, что смотровое окно снабжено съемной крышкой.

4. Блок по п.1, отличающийся тем, что одна из стенок корпуса снабжена визуальным уровнемером емкости.

5. Блок по п.1, отличающийся тем, что блок управления, емкость и насос-дозатор размещены этажно.

6. Блок по п.1, отличающийся тем, что при выполнении емкости из тонкостенного материала она дополнительно снабжена антидеформационным элементом, например, в виде П-образного элемента или элемента в виде рамки, жестко закрепленного на емкости и устанавливаемого на емкости под П-образными рычагами узла, при этом каждый П-образный рычаг шарнирно соединен концами ветвей, ближними к их торцам, с указанным элементом.

7. Блок по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена Г-образной формы, или П-образной формы, или L-образной формы, или другой формы, обеспечивающей оптимальное заполнение своими габаритами внутрикорпусного пространства блока при одновременном обеспечении возможности размещения в указанном пространстве также насоса-дозатора и блока управления.

8. Блок по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена прямоугольной, или квадратной, или округлой формы.