Способ подготовки флюидов

(51) 17 1/16 (2009.01) 21 43/00 (2009.01) 21 17/18 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вязкости за счет кавитации и многократного смешивания разогретого кавитацией флюида с входным потоком и, как следствие, существенное сокращение энергозатрат на трубопроводный транспорт нефти и на получение горячей воды. Это достигается тем, что в гидродинамическом активаторе (кавитаторе) создают выходной патрубок с повышенной пропускной способностью, в него врезают трубу обратной подачи. В конце выходного патрубка производят отделение части потока и направляют в трубу обратной подачи. Отсеченную часть потока из трубы обратной подачи соединяют с исходным потоком в трубопроводе. При этом происходит непрерывное смешивание исходного потока с разогретым флюидом из трубы обратной подачи. В месте объединения потоков температура исходного(входного) потока повышается, величину которой можно определить как средневзвешенное значение температур объединяемых потоков.(72) Буктуков Николай Садвакасович Молдабаева Гульназ Жаксылыковна Метакса Галина Павловна(57) Изобретение относится к области подготовки к транспортированию вязкой нефти, нефтепродуктов,газового конденсата,водных растворов,водоугольных суспензий по трубопроводу, а также получения горячей воды и может быть использовано в нефтяной промышленности для повышения эффективности перекачивания по трубопроводу парафинистых нефтей и нефтепродуктов и для производства тепловой энергии. Техническим результатом является повышение эффективности транспортирования высокопарафинистых нефтей путем снижения Изобретение относится к области подготовки к транспортированию вязкой нефти, нефтепродуктов,газового конденсата,водных растворов,водоугольных суспензий по трубопроводу, а также получения горячей воды и может быть использовано в нефтяной промышленности для повышения эффективности перекачивания по трубопроводу парафинистых нефтей и нефтепродуктов и для производства тепловой энергии, т.е. получения горячей воды. Цель повышение эффективности транспортирования вязких углеводородов путем снижения энергозатрат на транспорт высокопарафинистых нефтей и производство тепловой энергии (горячей воды). Сущность предлагаемого способа, в котором используют гидродинамический активатор и основной поток предварительно разделяют,предварительно разделенным потокам придают вихревое движение, затем вихревые потоки подвергают торможению и одновременно обеспечивают радиальное вращение заторможенных потоков в обратную сторону с последующим разделением радиально вращающихся потоков на микропотоки, при этом микропотокам придают вихревое движение, заключается в том, что от выходного потока из гидродинамического активатора отделяют часть и соединяют с входным потоком. Причем производительность выходного потока создают кратным отделенной части. Техническим результатом является повышение эффективности транспортирования высокопарафинистых нефтей путем снижения вязкости за счет многократного смешивания разогретого кавитацией флюида и, как следствие,существенное сокращение энергозатрат на трубопроводный транспорт нефти и на получение горячей воды. В данном способе происходит непрерывное смешивание разогретого кавитацией потока флюида с поступающей в гидродинамический активатор жидкостью. В месте объединения потоков температура исходного флюида повышается,величину которой можно определить как средневзвешенное значение объединяемых потоков. Изобретение относится к области подготовки к транспортированию вязких флюидов по трубопроводу, а также получения горячей воды и может быть использовано в нефтяной промышленности для повышения эффективности перекачивания по трубопроводу парафинистых нефтей и нефтепродуктов и для производства тепловой энергии, т.е. горячей воды. Известен способ подготовки высоковязких и высокопарафинистых нефтей к трубопроводному транспортированию,сущность которого заключается в образовании и последующим совмещении двух встречных вихревых потоков,оказывающих кавитационно-кумулятивное воздействие на структуры обрабатываемых нефтей Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса разогрева за счет объединения холодных потоков, а дополнительный термический разогрев потоков повышает энергозатраты. Известен способ снижения вязкости нефти за счет гидродинамической суперкавитации(Предпатент РК 19732, МПК 17 1/20). Это достигается тем, что в модуле для трубопроводного транспорта нефтей и нефтепродуктов, содержащем полый цилиндрический корпус переменного сечения,включающий плавное сужение,обеспечивающее возникновение развитой кавитации, цилиндрический участок уменьшенного сечения, расположенный за ним диффузор и активный элемент, цилиндрический участок уменьшенного сечения выполнен с длиной,определяемой по формуле 40 , 25 /12,где- ускорение свободного падениявязкость нефти Р - разность давлений жидкости в участке уменьшенного сечения и в начальном участке модуля- критерий Рейнольдса К 1 экспериментальная постоянная- скорость потока- радиус сечения участка уменьшенного сечения модуля. Недостатком данного способа также является низкая эффективность процесса разогрева за счет подачи холодного потока, а дополнительный термический разогрев повышает энергозатраты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ транспортирования углеводородных жидкостей по магистральному трубопроводу и получение тепловой энергии,в котором используют гидродинамический активатор. (Пред.патент РК 19731, кл. 17 1/16, 15.07.2008). Основной входной в активатор поток предварительно разделяют,предварительно разделенным потокам придают вихревое движение. Затем вихревые потоки подвергают торможению и одновременно обеспечивают радиальное вращение заторможенных потоков в обратную сторону с последующим разделением радиально вращающихся потоков на микропотоки, при этом микропотокам придают вихревое движение. Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса разогрева за счет подачи в активатор холодного потока, а дополнительный термический разогрев повышает энергетические затраты. Задача - повышение эффективности способа за счет кавитации и многократного смешивания разогретого кавитацией флюида с исходным потоком и, как следствие, существенное сокращение энергозатрат на трубопроводный транспорт нефти и на получение горячей воды. Технический результат достигается тем, что от выходного потока из гидродинамического активатора отделяют часть и соединяют с входным потоком, причем производительность выходного потока создают кратным производительности 2 отделенной части. В этом случае происходит подогрев входного потока с частью разогретого кавитацией флюида. Следовательно,в гидродинамический активатор (кавитатор) подается разогретый поток без дополнительных энергозатрат. Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и достигаемыми результатами заключается в том, что в данном способе происходит непрерывное смешивание исходного потока с разогретым кавитацией флюидом из гидродинамического активатора. В месте объединения потоков температура исходного(входного) потока повышается, величину которой можно определить как средневзвешенное значение температур объединяемых потоков. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена технологическая схема получения тепловой энергии для разогрева флюидов. На фиг. 2 представлен график изменения температуры в кавитаторе. На фиг. 3 приведен график изменения вязкости в нефтепроводе после прохождения через кавитатор. Решение технической задачи достигается тем,что в гидродинамическом активаторе (кавитаторе) 1 создают выходной патрубок 2 с повышенной пропускной способностью, в него врезают трубу обратной подачи 3. В конце выходного патрубка 2 производят отделение части потока и направляют в трубу обратной подачи 3. Отсеченную часть потока из трубы обратной подачи 3 соединяют с исходным потоком в трубопроводе 4. Активатор работает от электрического привода 5 (или от двигателя внутреннего сгорания через редуктор). Фигурными стрелками показаны направления вращения рабочих органов кавитатора (активатора). Как видно, происходит непрерывное смешивание исходного потока с разогретым флюидом из трубы обратной подачи. В месте объединения потоков температура исходного(входного) потока повышается, величину которой можно определить как средневзвешенное значение температур объединяемых потоков. Тогда температура потока после выхода из кавитатора существенно повысится (фиг. 2). При однократном прохождении нефти через кавитатор, как показано на фиг. 1, температура повышается, как показано пунктиром (фиг. 2). При многократном прохождении нефти через кавитатор,как показано на фиг. 2 температура изменяется по криволинейной зависимости и стабилизируется на более высоком уровне (фиг. 2). На фиг. 3 приведены графики зависимости исходной вязкости потока нефти, а также при одинарном и многократном прохождении потока через кавитатор. Как видно из фиг. 3 вязкость можно существенно снизить при использовании кавитатора в режиме многократного смешивания исходного потока и отделенной ее части. При этом уровень снижения вязкости будет зависеть от количества нефти,находящейся в процессе многократного смешивания, что в свою очередь зависит от параметров участка повышенной производительности и труб обратной подачи (по фиг. 1). В качестве примера взята нефть Узеньского месторождения, вязкость которой 3,4-8,15 мПас. При однократном прохождении через кавитатор вязкость снижается на 40. При нагревании нефти до 25-37 С вязкость снижается не менее чем в два раза, т.е. не менее чем на 50. После первого оборота через кавитатор 1 вязкость исходной нефти равной 8 мПас в трубах обратной подачи 3 снизится на 40 и составит 8 х 0,64,8 мПас и т.д. Результаты расчета приведены в таблицах 1 и 2. Как видно из таблицы 1 уже после четвертого оборота вязкость стабилизируется и дальнейшего снижения не происходит. Поэтому с целью более интенсивного снижения вязкости можно увеличить производительность трубы обратной подачи 3, увеличив сечение. Таблица 1 Результаты снижения вязкости при многократном смешивании нефти (производительность трубы обратной подачи равна производительности исходного трубопровода) Количество оборотов Снижение вязкости в трубах Снижение вязкости в обратной подачи магистральном нефтепроводе 1 4,8 6,4 2 3,8 5,9 3 3,5 5,8 4 3,5 5,8 Таблица 2. Результаты снижения вязкости при многократном смешивании нефти (суммарная производительность труб обратной подачи в два раза выше производительности исходного трубопровода) Количество оборотов Снижение вязкости в трубах Снижение вязкости в обратной подачи магистральном нефтепроводе 1 4,8 5,9 2 3,5 5,0 3 3,0 4,7 4 2,8 4,5 5 2,7 4,5 Из таблицы 2 следует, что после четвертого оборота вязкость стабилизируется. Сравнивая данные таблиц 1 и 2 можно видеть,что в первом случае после четвертого оборота вязкость снизилась до 5,8, а во втором случае - до 4,5 мПас. Следовательно, дальнейшее снижение вязкости можно обеспечить еще большим увеличением суммарной производительности труб обратной подачи. Более интенсивное изменение вязкости при многократном смешивании объясняется тем, что температура увеличивается также более интенсивно,как показано на фиг. 2. С другой стороны,интенсивное снижение вязкости обусловливается смешиванием исходной нефти с нефтью с более низкой вязкостью после многократного смешивания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подготовки флюидов, в котором используют гидродинамический активатор и основной поток предварительно разделяют,предварительно разделенным потокам придают вихревое движение, затем вихревые потоки подвергают торможению и одновременно обеспечивают радиальное вращение заторможенных потоков в обратную сторону с последующим разделением радиально вращающихся потоков на микропотоки, при этом микропотокам придают вихревое движение, отличающийся тем, что от выходного потока из гидродинамического активатора отделяют часть и соединяют с исходным потоком, причем производительность выходного потока создают кратным производительности отделенной части.