Опытно-промышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ расходомер, насосы, пробоотборник отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нелинейный участок, линейный участок с двойной петлей,имеющий подземный контур, который соединен с насосной станцией, дозировочным насосом, узлом нагрева, узлом охлаждения которые управляются с помощью операторной, при этом на насосной станции так же размещены блок высаживания/вытеснения асфальтено-смолопарафинистых отложений (АСПО) блок подготовки реагентов, емкость для смешения нефти, емкость для готовых нефтесмесей, емкость для подготовки нефтесмесей и емкость для воды. Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения оценки эффективности действия физических(ввод депрессорных присадок,ингибиторов парафиноотложения и противотурбулентных присадок) способов улучшения транспортных характеристик нефти, а также оценки внешних энергетических характеристик насосных агрегатов(подача, напор, мощность, КПД) в реальных условиях, аналогичных условиям промышленного транспорта нефти.(72) Алдыяров Тимур Кубаисович Дидух Александр Геннадьевич Насибулин Марат Давлетович Бисекешов Ерлан Алипкалиевич(54) ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ(57) Изобретение относится к устройствам,применяемым в нефтяной промышленности и может быть использовано для проведения исследований гидродинамических параметров нефти различных месторождений и их смесей (при различных соотношениях) в реальных условиях, аналогичных условиям промышленного транспорта нефти, с целью определения оптимальных технологических режимов транспортировки. Опытно-промышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти содержащая линейный участок трубопровода,резервуары, запорно-регулирующую арматуру,участок трубопровода для визуального наблюдения, 30840 Изобретение относится к устройствам,применяемым в нефтяной промышленности и может быть использовано для проведения исследований гидродинамических параметров нефти различных месторождений и их смесей (при различных соотношениях) в реальных условиях, аналогичных условиям промышленного транспорта нефти, с целью определения оптимальных технологических режимов транспортировки. Известен лабораторный стенд Модельный трубопровод (Патент 27516 Республика Казахстан,- 2013/0080.1 заявл. 28.01.2013 опубл. 15.10.2013, Бюл. 10), который позволяет оценить эффективность действия как физических(термообработка, барообработка, электромагнитное воздействие, акустическая обработка), так и химических (ввод ингибиторов, депрессорных или противотурбулентных присадок) методов обработки нефти в лабораторных условиях, приближенных к реальным условиям транспортировки нефти по трубопроводу. Однако данный стенд не позволяет учитывать влияние объемных факторов на эффективность обработки нефти, определить оценку внешних энергетических характеристик насосных агрегатов (подача, напор, мощность, КПД), а так же отсутствует прозрачный участок для визуального наблюдения. Известен испытательный стенд Лаборатории Многофазного Потока в Китайском Нефтяном Университете(///00102023/00547/),который позволяет проводить испытания течения нефти(в частности, потоков тяжелой сырой нефти и воды,смесей нефтей и т. п.) для моделирования процессов при добыче и транспортировке нефти (например,симуляция процесса течения жидкости во внутрипромысловых трубопроводах из нефтяных скважин). В стенде наряду с теплоизоляцией трубы использованы технологии электрического нагрева и циркуляции. Также в системе использованы датчики давления, массовый расходомер, большой и маленький центробежные винтовые насосы. В стенде имеется прозрачная стеклянная секция для визуальных наблюдений, а также устройство отбора проб. Недостатком данного стенда является отсутствие приспособлений для дозировки реагентов и испытания противотурбулентных и депрессорных присадок, а так же подогрева исследуемой жидкости. Общим недостатком известных устройств является отсутствие условий,аналогичных реальным условиям транспортировки нефти по нефтепроводу с применением химических реагентов. Наиболее близким заявленной установке является испытательный стенд для гидродинамических исследований двухфазной жидкости, разработанный Французским институтом нефти(//2././/// 56445/1246568//7//.),позволяющий обеспечить высокую приближенность проводимых гидродинамических исследований к 2 реальным условиям транспорта нефти. Для этого в технологической схеме испытательного стенда предусмотрены соответствующее оборудование и оригинальная компоновка линейной части стенда в виде кольцевой петли, что позволяет обеспечивать условие прямолинейности линейной части и создание условий, близко приближенных к реальным и при этом обеспечивает весьма компактное размещение данного стенда. Также для визуального наблюдения на линейной части трубопровода выполнены окна и, за счет охладителей, возможно проводить охлаждение жидкости с требуемой скоростью, создавая условия при которых происходит отложение парафинов на стенках труб в секции парафиноотложения. Надземное расположение испытательного стенда позволяет обеспечить легкий доступ к трубопроводу, производить свободный монтаж и демонтаж, осуществлять контроль за состоянием внутренней поверхности труб и производить, в случае необходимости, очистку от отложений. Недостатком принятого за прототип технического решения является отсутствие емкости для формирования нефтесмесей, а также отсутствие оборудования для нагрева исследуемых нефтей. Задача представленного изобретения обеспечить возможность 1. Отработки выбранных ранее оптимальных режимов транспортировки нефти (например, с использованием тепловой обработки, депрессорной технологии или противотурбулентных присадок) с рекомендацией наиболее эффективного режима 2. Исследования скорости коррозии нефтепровода при транспортировке какой-либо нефтесмеси в реальных условиях, аналогичных условиям промышленного транспорта нефти. 3. Проведения (в случае временного отсутствия производственного участка) опытно-промышленных испытаний реагентов или технологий транспортировки нефти с последующей рекомендацией о возможности их применения в промышленных условиях. 4. Проведения практических работ по гидравлике и гидродинамике при подготовке квалифицированных кадров в области трубопроводного транспорта. 5. Оценки внешних энергетических характеристик насосных агрегатов (подача, напор,мощность, КПД). Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения оценки эффективности действия физических(ввод депрессорных присадок,ингибиторов парафиноотложения и противотурбулентных присадок) способов улучшения транспортных характеристик нефти, а также оценки внешних энергетических характеристик насосных агрегатов(подача, напор, мощность, КПД) в реальных условиях, аналогичных условиям промышленного транспорта нефти. Для достижения технического результата опытно-промышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти содержит линейный участок трубопровода резервуары запорно-регулирующую арматуру участок трубопровода для визуального наблюдения расходомер насосы пробоотборник. Установка отличается тем, что она дополнительно содержит нелинейный участок, линейный участок с двойной петлей, имеющий подземный контур, который соединен с насосной станцией, дозировочным насосом, узлом нагрева, узлом охлаждения которые управляются с помощью операторной, при этом на насосной станции так же размещены блок высаживания/вытеснения асфальтено-смолопарафинистых отложений (АСПО) блок подготовки реагентов, емкость для смешения нефти, емкость для готовых нефтесмесей, емкость для подготовки нефтесмесей и емкость для воды. На фигуре изображена схема опытнопромышленной установки для моделирования режимов транспортировки нефти. Опытнопромышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти состоит из операторной (1) резервуара-Е 1 для смешения нефти(2) резервуара-Е 2 для смешения нефти (3) резервуара-Е 3 для готовых нефтесмесей (4) резервуара-Е 4 для подготовки нефтесмесей (5) резервуара-Е 5 для воды (6) насосной станции (7) узла нагрева нефти (8) линейного участка трубопровода с двойной петлей (9) узла охлаждения/подогрева (10,11,12) узла подачи сжатого газа (13) пробоотборника (14,15) электрощитовой (16) расходомера (17) блока высаживания/вытеснения АСПО (18) запорной арматуры (19) нелинейного участка трубопровода для дополнительных исследований (20) подземный контур (21). Опытно-промышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти имитирует функции работы нефтеперекачивающей станции и магистрального нефтепровода, и представляет собой комплекс сооружений и устройств для приема, накопления, хранения нефти и подготовки к транспортировке, а также моделирования различных режимов и условий,максимально приближенных к реальным условиям работы промышленных объектов. Установка работает следующим образом. Нефть по подводящим трубопроводам подают на ОПУ через запорную арматуру, и в зависимости от целей исследования направляют в один из технологических резервуаров 2, 3, 4 или 5. Резервуары 2 и 3 используют для смешения нефти,резервуар 4 для готовых нефтесмесей, резервуар 5 для подготовки нефтесмесей. Резервуар 6 в случае необходимости используют для хранения и обеспечения температурного режима перекачки воды, а так же для промывки линейной части ОПУ,он подключен к общей системе ОПУ и может использоваться, так же как и другие резервуары 2, 3,4, 5. Далее исследуемую нефть из резервуара подают в насосную станцию 7, в которой размещены насосы, дозировочный насос, узел нагрева 8, узел охлаждения, расходомер 16, блок подготовки реагентов. Из насосной станции в зависимости от целей исследования нефть подают- в блок подготовки реагентов - для приготовления растворов присадок и вводят их в поток нефти дозировочным насосом- в узел нагрева - для обеспечения необходимого температурного режима перекачки нефти- в узел охлаждения - для охлаждения нефти с целью моделирования условий транспортировки в холодный период года. На выходе из насосной станции для определения производительности ОПУ, а так же измерения объема и объемного расхода жидкости используют расходомер 17. Далее исследуемую нефть подают в линейную часть 9. Линейная часть представлена трубопроводной системой в форме двойной петли выполненная с учетом сохранения принципа прямолинейности. Наличие двойной петли позволяет регулировать длину трубопровода, а следовательно расстояние и продолжительность перекачки (в зависимости от исследовательских задач). Длина линейной части, а следовательно расстояние и продолжительность перекачки регулируется запорной арматурой, позволяющей направить поток по двум или по одной петле линейной части, в зависимости от целей исследования с помощью запорной арматуры к линейной части подключают следующие нелинейные участки- для моделирования турбулентного режима участок в виде трубопровода с большим диаметром для исследования влияния местных сопротивлений, лупингов или вставок - участок в виде спирали- для исследования влияния перепада высот участок с несколькими перевальными точками. Для обеспечения технологичности проведения исследований и доступности к оборудованию предусмотрено расположение линейной части стенда на вертикальной раме. Для моделирования условий размещения трубопровода в грунте предусмотрена теплоизоляция труб линейной части. В ходе продвижения нефти по линейной части ОПУ производят отбор проб нефти из пробоотборников 14 или 15, установленных на трубопроводе ОПУ. Для исследования процессов парафиновых отложений, а так же вытеснения из линейной части ОПУ нефтешламов используют блок высаживания/вытеснения АСПО 18. Для осушки линейной части ОПУ и для обеспечения безопасности исследований используют сжатый воздух и инертный газ , которые подают через узел подачи газа. Все переключения на опытно-промышленной установке (ОПУ), пуски/остановки основного оборудования, изменения режимов работы ОПУ, а также регистрация в оперативной документации диспетчерской службы и персонала ОПУ могут производить как вручную, так и автоматически с автоматизированного рабочего места оператора 1. 3 Использование данного устройства позволит выполнять широкий спектр исследований в области трубопроводного транспорта, проводить испытания присадок или новых технологий для подготовки и транспортировки нефти в реальных промышленных условиях. При этом экономические и трудовые затраты будут значительно ниже расходов на проведение опытно-промышленных испытаний на магистральном нефтепроводе. Кроме того,проведение испытаний на опытно-промышленной установке позволит снизить риски, которые могут возникнуть в ходе проведения опытнопромышленных испытаний. Предлагаемое устройство способно выполнять широкий спектр исследований в области трубопроводного транспорта имитирует функции работы нефтеперекачивающей станции и магистрального нефтепровода и представляет собой комплекс сооружений и устройств для приема,накопления, хранения, а также моделирования различных режимов и условий, максимально приближенных к реальным условиям работы промышленных объектов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Опытно-промышленная установка для моделирования режимов транспортировки нефти,содержащая линейный участок трубопровода,резервуары, запорно-регулирующую арматуру,участок трубопровода для визуального наблюдения,расходомер,насосы,пробоотборник отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нелинейный участок, линейный участок с двойной петлей, имеющий подземный контур,который соединен с насосной станцией,дозировочным насосом, узлом нагрева, узлом охлаждения, которые управляются с помощью операторной, при этом на насосной станции так же размещены блок высаживания/вытеснения асфальтено-смоло-парафинистых отложений, блок подготовки реагентов, емкость для смешения нефти,емкость для готовых нефтесмесей, емкость для подготовки нефтесмесей и емкость для воды.