УСТАНОВКА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДРЕНИРОВАНИЯ ПОДТОВАРНОЙ ВОДЫ Российский патент 2024 года по МПК F17C13/02 E21B43/00 

Изобретение относится к дренажным устройствам, в частности к установкам безопасного дренирования подтоварной воды [F17D 1/16, E21B 43/34, B01D 17/02, F17C 13/00].

Из уровня техники известен УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛИВА ВОДЫ И ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [CN 110857619 A], представляющий собой способ добычи газа с автоматическим отводом воды, предназначенный для нефтяных и газовых месторождений, устройство состоит из трех систем: системы питания, управления и дренажной системы, система управления включает регулятор давления, который соединен с газовым двигателем внутреннего сгорания, обеспечивая автоматический дренаж, дренажная система содержит компоненты, такие как грунтовый насос, резервуар для хранения жидкости, центральную трубу, подземный струйный насос и забойный пакер, обеспечивая эффективное удаление воды из скважины, устройство может работать со всеми типами газовых скважин, обеспечивая непрерывную добычу газа и контролируя процесс автоматическим образом.

Наиболее близким по технической сущности является МАСЛЯНО-ВОДЯНОЙ СЕПАРАТОР, СПОСОБНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИ ОТВОДИТЬ ВОДУ [CN 213159495 U], который содержит жестко соединенные органы с фильтрующими экранами, предусмотрены слоты для перемещения вставок пластин, система автоматического анализа параметров воды отправляет сигнал, отделяемая вода фильтруется, а дренажный объем и время дренирования фиксируются в отчете, управление системой осуществляется автоматически через блок управления.

Основным техническим недостатком аналога и прототипа является недостаточный уровень безопасности процесса дренирования подтоварной воды в связи с несоблюдением дополнительных технологических процессов, обеспечивающих увеличение уровня безопасности процесса дренирования подтоварной воды.

Задачей изобретение является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня безопасности процесса дренирования подтоварной воды.

Указанный технический результат достигается за счет того, что установка контроля и управления процессом дренирования подтоварной воды, характеризующаяся тем, что включает в себя резервуар, в нижней части которого смонтирован дренажный коллектор, который соединен с расширителем, в котором смонтирован анализатор качества жидкости, расширитель соединен с системой измерения количества подтоварной воды через запорный механизм с приводом, анализатор качества жидкости, запорный механизм с приводом и система измерения количества подтоварной воды соединены со входами блока управления и индикации, ко входу блока управления и индикации подключен датчик уровня подтоварной воды, находящейся в резервуаре с подтоварной водой.

В частности, на дренажном коллекторе перед расширителем смонтирован запорный механизм.

В частности, измерения количества подтоварной воды выполнена в виде расходомера.

В частности, анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения процентного содержания воды в дренируемой эмульсии в расширителе.

В частности, анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения плотности подтоварной воды в расширителе.

В частности, анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения влажности подтоварной воды в расширителе.

В частности, анализатор качества жидкости находится в стальном кожухе, под которыми смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

В частности, система измерения количества подтоварной воды находится в стальном кожухе, под которыми смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

В частности, блок управления и индикации находится в стальном кожухе, под которыми смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 схематически изображен вид спереди установки контроля и управления дренирования подтоварной воды.

На фигуре обозначено: 1 - резервуар, 2 - датчик уровня подтоварной воды, 3 - анализатор качества жидкости, 4 - расширитель, 5 - запорный механизм с приводом, 6 - система измерения количества подтоварной воды, 7 - выходной дренажный коллектор, 8 - блок управления и индикации, 9 - запорный механизм.

Осуществление изобретения.

Установка контроля и управления дренирования подтоварной воды предназначена для автоматического дренирования подтоварной воды из резервуаров хранения нефти и нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.

Установка включает в себя резервуар 1, в нижней части которого выполнен дренажный коллектор 7, который соединен с расширителем 4 (в варианте реализации через запорный механизм 9). Внутри расширителя 4 жидкость контактирует со смонтированным внутри анализатором качества жидкости 3. Расширитель 4 соединен с запорным механизмом с приводом 5. Из расширителя 4 жидкость идет в запорный механизм с приводом 5. А он, в свою очередь, соединен с системой измерения количества подтоварной воды 6. При этом, анализатор качества жидкости 3, запорный механизм с приводом 5 и система измерения количества подтоварной воды 6 соединены с блоком управления и индикации 8. Система измерения количества подтоварной воды 6 представляет собой расходомер для определения объема/расхода дренируемой жидкости в рабочих условиях или функционально объединенную собой совокупность средств измерений (расходомер, датчик температуры и датчик давления) для определения объема/расхода дренируемой жидкости. Блок управления и индикации 8 выполнен со встроенным источником питания настольного или щитового исполнения. Блок управления и индикации 8 предназначен для автоматизированного выполнения функций сбора, обработки, отображения, регистрации и хранения информации по результатам измерений и управления режимами работы заявленной установки. К блоку управления и индикации 8 также подключен датчик уровня подтоварной воды 2, опускаемый в резервуар 1 с подтоварной водой.

В одном из возможных вариантов реализации заявленного изобретения, предполагается монтаж электрообогрева с теплоизоляцией вокруг установки контроля и управления дренирования подтоварной воды. Электрообогрев с теплоизоляцией включает в себя греющий саморегулирующийся кабель, стеклофольма-ткань, прошивной теплоизоляционный мат из минеральной ваты и стальные кожуха для защиты от внешних факторов. В частности, анализатор качества жидкости 3, система измерения количества подтоварной воды 6 и блок управления и индикации 8 как наиболее значимые для безопасности и уязвимые элементы могут быть выполнены в стальных кожухах, под которыми смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

В одном из возможных вариантов реализации заявленного изобретения, анализатор качества жидкости 3 снабжен возможностью анализа процентного содержания воды в дренируемой эмульсии в расширителе 4.

Устройство работает следующим образом:

По сигналу от датчика подтоварной воды 2 в резервуаре 1, оператора или показателей анализатора качества жидкости 3, запрограммированного эксплуатирующей организацией по времени задержки, входящего в состав установки, поступает сигнал на запорный механизм с приводом 5 на открытие и начала процесса дренирования. При этом, запорный механизм 9 должен быть в открытом положении (и выступает в роде механического дополнительного предохранителя). Напор дренируемой воды/эмульсии обеспечивается давлением столба дренируемой жидкости. На протяжении всего процесса дренирования подтоварной воды/эмульсии, установка контролирует плотность и влажность дренируемой жидкости с помощью анализатора качества жидкости 3, соединенного с блоком управления и индикации 8. При достижении заданных параметров (пороговых значений) показателей жидкости (например, плотности, влажности или процентного содержания воды в дренируемой эмульсии в расширителе) и необходимой отсрочкой/задержкой (при необходимости задается оператором), установка дает сигнал на запорный механизм с приводом 5 на остановку процесса дренирования. Аналогично при достижении пороговых значений установка дает сигнал на запорный механизм с приводом 5 на остановку процесса дренирования. Аналогично, при срабатывании датчик уровня подтоварной воды, установка дает сигнал на запорный механизм с приводом 5 на остановку процесса дренирования. При помощи настройки блока управления и индикации 8 могут быть выбраны настройки срабатывания запорного механизма (при превышении пороговых значений с анализатор качества жидкости 3 и системы измерения количества подтоварной воды 6 и датчика уровня подтоварной воды 2; при превышении пороговых значений с двух из трех указанных устройств; при превышении порогового значения с одного из трех указанных устройств).

Система измерения количества дренированной подтоварной воды 6 формирует отчет об объеме дренируемой среды, времени дренирования и иной необходимой оператору информации.

Заявленный технический результат - повышение уровня безопасности процесса дренирования подтоварной воды, достигается за счет того, что в резервуаре с жидкостью выполнен датчик уровня подтоварной воды. Как только достигается первично заданный пользователем уровень, датчик посылает сигнал на блок управления для начала процесса дренирования. Когда общие объем жидкости опускается ниже заданного уровня процесс дренирования останавливается. Наличие датчика уровня подтоварной воды обусловлено тем, что благодаря нему система заблаговременно может начать процесс дренирования и автоматически остановить его, не допустив протечек нефтепродукта во внешнюю среду. Использование данной системы в комбинации с анализатором качества жидкости повышает общий уровень безопасности использования системы, исключая возможный брак первого уровня системы автоматического дренирования и утечки пожароопасной эмульсии.

Из резервуара жидкость поступает в расширитель, где контактирует с анализатором качества жидкости. Анализатор качества подтоварной воды измеряет плотность и влажность подтоварной воды. Внутри расширителя выполнен анализатор качества жидкости, представляющий собой анализатор влажности, плотности поступающей в него жидкости и/или процентного содержания воды в дренируемой эмульсии. В момент, когда анализатор фиксирует допустимую влажность и/или плотность находящейся внутри расширителя жидкости и/или процентное содержание воды в дренируемой эмульсии, он подает на блок управления сигнал о возможности начала процесса автоматического дренирования подтоварной воды. Когда же заданные показатели категорически отклоняются от заданных пользователем, система считывает это как сигнал о необходимости прекращения процесса дренирования, посылая соответствующий сигнал на блок управления, после чего процесс дренирования останавливается. Отсутствие данной части установки уменьшает общий уровень безопасности процесса дренирования подтоварной воды, т.к. ведет к невозможности предотвращения утечки горючего нефтепродукта из резервуара в случае поломки основной системы индикации о начале и прекращении процесса дренирования (в заявленном изобретении в качестве этой системы используется уровень жидкости в резервуаре).

По сигналу от датчика уровня подтоварной воды и анализатора качества жидкости подтоварная вода проходит через запорный механизм с приводом, попадая на анализатор количества подтоварной воды. Анализатор количества воды измеряет объем и давление подтоварной воды. Использование одновременно и датчика уровня подтоварной воды, и анализатора качества жидкости необходимо для предотвращения утечки горючего нефтепродукта в случае выхода из строя одной из двух систем анализа подтоварной воды, т.к. в случае поломки первой, ответственность за начало и остановку процесса дренирования на себя возьмет второй элемент системы (например, при поломке уровня подтоварной воды, начать и завершить процесс дренирования обособленно сможет анализатор качества жидкости, не допустив утечки). Наличие же запорного механизма с приводом необходимо для закрытия выходного клапана и недопущения случайной утечки нефтепродукта из резервуара наружу. Анализатор количества жидкости представляет собой расходомер для определения объема/расхода дренируемой жидкости в рабочих условиях. Анализатор количества жидкости может произвести замер полученной подтоварной воды в процессе дренирования и сравнить ее с предварительно заданным максимально допустимым количеством получаемой из эмульсии подтоварной воды. Превышение заданного максимального объема свидетельствует о возможной утечке нефтепродукта (при условии правильных предварительных расчетов пользователем), в связи с чем, при достижении критического показателя, анализатор количества подтоварной воды посылает сигнал на блок управления и останавливает процесс дренирования, не допустив протечки горючего нефтепродукта.

Система управляется автоматически блоком управления. Автоматическое управление системой позволит не допустить ситуации, где пользователь упустит процесс своевременной остановки процесса дренирования подтоварной воды, вследствие чего может произойти утечка огнеопасного нефтепродукта наружу.

Вокруг установки смонтирована система электрообогрева с теплоизоляцией. Дополнительный электрообогрев и теплоизоляция позволяют защитить систему от случайного повреждения и/или возгорания, поддерживая вокруг установки единую заданную температурную среду. Это, в свою очередь, также увеличивает уровень безопасности процесса дренирования подтоварной воды.

В качестве подтверждения достижения технического результата ниже представлены результаты проведения опытов, в рамках которых испытанию были подвержены 5 опытных образцов установок дренирования подтоварной воды. Опыты проводились в лабораторном помещении 70 квадратных метров при температуре 19 градусов Цельсия (погрешность 0,5 градусов Цельсия). В процессе проведения опытов, во всех установках был запущен процесс дренирования подтоварной воды, до момента, пока не фиксировался факт утечки нефтепродукта наружу, в помещение. Результаты проведения опыта фиксировались в таблицу 1.

1) Установка без датчика уровня подтоварной воды (Далее - А1).

2) Установка без расширителя с смонтированным в нем анализатора качества жидкости (Далее - А2).

3) Установка без запорного механизма (Далее - А3).

4) Установка без анализатора количества подтоварной воды (Далее - А4).

5) Установка без блока управления и электрообогрева с теплоизоляцией (Далее - А5).

6) Установка со всеми перечисленными в формуле настоящего изобретения признаками (Далее - А6).

Таблица 1

Испытуемый Была ли утечка? Комментарий А1 Да После механической поломки анализатором качества и количества подтоварной воды из-за резкого скачка напряжения, отсутствие резервной системы контроля процесса дренирования привело к утечке нефтепродукта наружу. А2 Да После механической поломки уровня подтоварной воды, анализатор количества подтоварной воды допустил небольшую протечку нефтепродукта наружу. А3 Да Отсутствие запорного механизма с приводом привело к неконтролируемой течи нефтепродукта из резервуара после вытекания всей подтоварной воды. А4 Да При выходе из строя анализатора качества жидкости и уровня подтоварной воды, в установке не оказалось дополнительной резервной системы контроля для недопущения утечки нефтепродукта. А5 Да Ни один из компонентов установки не сработал по назначению, в связи с чем процесс дренирования подтоварной воды не начался вовсе. А6 Нет Процесс прошел без утечки нефтепродуктов даже при выходе двух систем контроля процесса дренирования.

Таким образом, за счет того, что конструкция заявленного решения позволяет осуществить работу всех указанных измерительных приборов, обеспечивается заявленный технический результат - увеличение уровня безопасности процесса дренирования подтоварной воды.

Изобретение относится к дренажным устройствам, в частности к установкам безопасного дренирования подтоварной воды. Установка контроля и управления процессом дренирования подтоварной воды включает в себя резервуар, в нижней части которого смонтирован дренажный коллектор, который соединен с расширителем, в котором смонтирован анализатор качества жидкости. При этом расширитель соединен с системой измерения количества подтоварной воды через запорный механизм с приводом. Анализатор качества жидкости, запорный механизм с приводом и система измерения количества подтоварной воды соединены со входами блока управления и индикации. Ко входу блока управления и индикации подключен датчик уровня подтоварной воды, находящейся в резервуаре с подтоварной водой. Техническим результатом является повышение уровня безопасности процесса дренирования подтоварной воды. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Установка контроля и управления процессом дренирования подтоварной воды, характеризующаяся тем, что включает в себя резервуар, в нижней части которого смонтирован дренажный коллектор, который соединен с расширителем, в котором смонтирован анализатор качества жидкости, расширитель соединен с системой измерения количества подтоварной воды через запорный механизм с приводом, при этом анализатор качества жидкости, запорный механизм с приводом и система измерения количества подтоварной воды соединены со входами блока управления и индикации, ко входу блока управления и индикации подключен датчик уровня подтоварной воды, находящейся в резервуаре с подтоварной водой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на дренажном коллекторе перед расширителем смонтирован запорный механизм.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система измерения количества подтоварной воды выполнена в виде расходомера.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения процентного содержания воды в дренируемой эмульсии в расширителе.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения плотности подтоварной воды в расширителе.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что анализатор качества жидкости выполнен с возможностью измерения влажности подтоварной воды в расширителе.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что анализатор качества жидкости находится в стальном кожухе, под которым смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система измерения количества подтоварной воды находится в стальном кожухе, под которым смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок управления и индикации находится в стальном кожухе, под которым смонтирован прошивной теплоизоляционный мат, стеклофольма-ткань с саморегулирующимися кабелями.