RU17066U1 - Универсальная установка для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей - Google Patents

Description

ilir/ll/i ашпш Miir,. О О и

Универсальная установка для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных

Полезная модель относится к области строительства и экспл атации нефтяных и газовых скважин и может найти нрименение для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей с соблюдением условий пожаро- взрывобезопасности в углеводородной среде при выполнении ряда вн трискважинных технологических операций по вызову и интенсификации прр1тока флюида, при опрессовке газонефтепромыслового оборудования и ряде другр1х случаев, когда в процессе работы требуется создание взрывобезопасной средьт.

Способы и оборудование для приготовления и нагнетания газовых смесей используются в мировой нефтегазовой промышленности более тридцати лет. Инертные газовые смеси (в частности, азотновоздушные) хорошо зарекомендовали себя при вторичных методах эксплуатации нефтяных и газовых скважин, при цементировании скважин, когда требуется лёгкий, но прочный цемент в местах с естественной трешиноватостью; при опорожнении скважин для искусственного вызова притока флюида; при вскрытии пластов с использованием газожидкостных смесей; при пенокислотной обработке призабойной зоны; при опрессовке газонефтепромыслового оборудования и трубопроводов и в ряде других случаев.

Известно устройство для осуществления способа аэрации промывочной жидкости, преимущественно для бурения и освоения нефтяных и газовых скважин, выполненное по авт. св. СССР .№ 142150, кл.Р04В 23/06, 1961 г

Это устройство содержит поршневой-насос, имеюший рабочий цилиндр, всасывающий и нагнетательный клапаны, подпорный насос и посторонний источник газа под избыточным давлением.

МКИ F04B 35/00

смесей.

Недостатком известного устройства является значительное снижение коэффициента заполнения рабочей камеры насоса в период такта всасывания, связанное с повышенной сжимаемостью газа, что, в свою очередь, ведет к значительному снижению объемной подачи насоса. Для компенсации объемных потерь приходится увеличивать мощность приводных устройств и существенно увеличивать габариты самих насосов, что весьма неэкономично в указанной области применения.

Известно также устройство для нагнетания газожидкостной смеси, выполненное по авт.св.СССР № 714044, кл. F04B 23/10, 1980г, которое может быть принято за прототип заявляемого технического рещения.

Это устройство содержит, состоящий из нескольких секций, порщневой насос, имеющий в каждой секции рабочий цилиндр с образованной в нем рабочей камерой, всасывающртй и нагнетательный клапаны, источник газожидкостной смеси или газа. Характерной особенностью известного устройства является то, что в каждой секции насоса между рабочим цилиндром и его нагнетательным клапаном установлена лополнр1тельиая камера, снабженная впускным клапаном для сообщения этой камеры с источником газожидкостной смеси или газа в перрюд выполнения насосом такта всасывания. При этом объем дополнительной камеры, по меньщей мере, равен рабочему объему цилиндра.

В период выполнения насосом такта всасывания газожидксстную смесь или газ с заданным избыточным давлением вводят непосредственно в рабочую камеру поршневого насоса, в зону, примыкающую к нагнетательному клапану, и одновременно через всасывающий клапан насоса из всасывающего коллектора (с помощью подпорного насоса) вводят перекачиваемую жидкость с избыточным давлением, равным давлению вводимой смеси или газа. При этом газожидкостная смесь или газ накапливается над жидкостью под нагнетательным клапаном (в период выполнения насосом такта всасывания) и при совершении насосом такта нагнетания вытесняется через нагнетательный клапан в коллекторную часть насоса. Для исключения накопления газожидкостной смеси или газа в мертвом объеме рабочей камеры при работе насоса количество вводимой газожидкостной смеси или газа не должно превышать объема части

камеры, непосредственно примыкающей к нагнетательному клапану.

Такое выполнение устройства позволяет существенно снизить энергозатраты процесса нагнетания аэрированной жидкости, что обусловлено тем, что практически исключается влияние остаточного количества газа в рабочей камере после завершения насосом такта нагнетания, благодаря чему существенно повышается коэффициент наполнения рабочей камеры во время такта всасывания.

На основании этого устройства отечественной компанией РАНКО были разработаны установки, включающие компрессорный блок (для первичного сжатия воздуха) и дожимающий насоснокомпрессорный блок, смонтированные на транспортных средствах с приводом от двигателя внутреннего сгорания (например, от ходового двигателя транспортного средства).

Недостатком известных установок для приготовления инертных газовых и газожидкостных смесей являются их узкие технологические возможкости. Поэтому для работы на взрывоопасных объектах нефтяной промышленности применяются известные установки для генерирования азотно-Боздуш:ных смесей за счёт обогащения воздуха азотом на мембранных аппаратах или аппаратах работающих по принципу использования короткоцикловой адсорбции (компрессорно-мембранные установки марки УНМ и УКМ - 9/15 компании РАНКО, различные азотные установки, выпускаемые зарубежными фирмами) и дожимающие насосно-бустерные установки (например. ыасосью-бустерная установка УБН-160/63, выпускаемые компанией РАНКО).

Альтернативой устройству для генерирования азотосодержащих смесей является известное применение устройств для нагнетания отработанных газов от дизелей. При наличии на месте работы углеводородных, природных газов их нагнетание может осуществляться известной газовой бустерной установкой. К недостатком указанных установок относятся следующие:

-азотное оборудование с дожимающей установкой монтируется не менее чем на двух транспортных средствах;

-значительная капитоллоёмкость оборудования и эксплуатационные затраты;

- неуниверсальность оборудования но видам взрывобезопасных . агентов.

В основу полезной модели поставлена задача расширения технологических возможностей установки для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей, повышение мобильности оборудования, снижение капитальньгх затрат и эксп.атационньгх издержек за счет монтажа оборудования, большей универсштизации установки, т.е. обеспечение возможности варьирования в зависимости от требований технологий на нефтепромыслах вида инертных смесей с пелью снижения затрат на проведения работ.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что универсальная установка для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей включает транспортное средств J, на платформе которого смонтированы сообщенные между собой компрессорный и дожимающрш насосно-компрессорный блоки с приводом от двигателя внутреннего сгоранртя (например, от ходового двигателя транспортного средства). Характерной особенностью устаKOSKPt является то, что она дополнительно снабжена блоком генерирования азота, сообщенным с компрессорным и насоснокопрессорным блокам. При этом компрессорный блок сообщен через соответствующую арматуру и блок подготовки выхлопных газов с выхлопным патрубком двигателя внутреннего сгорания, а насоснокомпрессорный блок отдельным трубопроводом сообщён с внешним источником газа.

Такое выполнение универсальной установки для генерирован ы и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей расширяет ее технологические возможности за счет возможности вармироваНР1Я вида инертных смесей в зависимости от требований технологий на нефтепромыслах (что снижает затраты на проведение работ). Кроме того, такое выполнение установки повышает мобильность оборудования, снижает капитальные затраты и эксплуатационные издержки (за счет монтажа оборудования на единой транспортной базе). Технические признаки, являющиеся отличил ельными для заявленной установки, могут быть реализованы с помощью средств, используемых в нефтепромысловом машиностроении и других областях техники (двигатели внутреннего сгорания, трубопровода, задвижки компрессоры, транспортные средства и т.д.)

Отличительные признаки, отраженные в формуле полезной модели необходимы для ее осуществления и достаточны, поскольку обеспечивает решение поставленной задачи - расширение технологических возможностей установки, повышение мобильности оборудования, снижение капитальных затрат и эксплуатационных издержек.

На чертеже приведена принципиальная схема универсальной установки для генерирования и нагнетания газовых и газожидкостных смесей в соответствии с настоящей заявкой.

Универсальная установка для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей включает транспортное средство (например, грузовой автомобиль), на платформе 1 (см. фиг) которого смонтирован компрессорный блок 2 , включающий компрессор 3 и систему его охлаждения 4. Воздух в компрессор 3 может поступать по трубопроводу 5 через задвижку 6. Привод компрессора 3 осуществляется посредством трансмиссии 7 от двигателя транспортного средства 8 через коробку отбора мощности 9. Как вариант исполнения полезной модели привод компрессора 3 может быть осуществлён от автомобильного двигателя 10, также смонтированного на платформе 1. От коробки отбора мощности 9 также осуществляется посредством трансмиссии 11 привод дожимающего насосно-компрессорного блока 12. Последний включает раздаточный редуктор 13, насос-компрессор 14 с проточным поршнем, питательный насос 15 и ёмкость технологической жидкости 16. В насоскомпрессор 14 по трубопроводу 17с соответствующей арматурой 18 и 19 может подаваться газ от внешнего источника (не показан). Посредством трубопровода 20 насос-компрессор 14 через сепаратор 21 сообщён с потребителем. Универсальная установка дополнительно снабжена блоком генерирования азота 22 известного типа. Такой блок генерирует азотно-воздушную взрывобезопасную смесь за счет обогащения воздуха азотом на мембранных аппаратах или аппаратах, работающих по принципу использования короткоцикловой адсорбции (например, компрессорно - мебранная установка типа УПМ компании РАПКО, установка Model NT96 НРМ фирмы Stewart and Stevenson Inc (США), компрессорно- мембранный агрегат УКМ 9/15 компании РАНКО и др.)Блок генерирования азота 22 сообщен

/15 компании РАНКО и др.)Блок генерирования азота 22 сообщен трубопроводом 23 через задвижку 24, трубопроводом 17 и насос- компрессор 14с трубопроводом 20, связанным с потребителем. Отдельным трубопроводом 25 через задвижку 26 блок генерирования азота 22 сообщен с компрессором 3 компресорного блока 2. Трубопровод 25 через задвижку 27 и трубопровод 28 сообщен с трубопроводом 17 подачи газа от независимого источника. Компрессор 3 компрессорного блока 2 сообщен трубопроводом 29 через задвижку 30 с блоком подготовки выхлопных газов 31, включающим фильтр 32 и охладитель выхлопных газов 33. Блок 31 трубопроводом 34 через катализатор 35 сообщен с выхлопным патрубком 36 двигателя 8. Через задвижку 37 выхлопные газы могут выбрасываться в атмосферу.

Работа заявленной установки осуществляется следующим образом.

В режиме генерирования и нагнетания водовоздушных смесей при последовательной работе компрессорного блока 2 (см.фиг.) для подачи воздуха и блока дожимающего насоса- компрессора 12с проточным поршнем воздух по трубопроводу 5 через открытую задвижку 6 поступает в компрессор 3, где он подвергается первичному сжатию до давления 8 кгс/ см , после чего при открытой задвижке 27 и закрытой задвижке 26 он подается по трубопроводу 28 в блок дожимающего насос -компрессора 12. При этом привод компрессора 3 блока 2 осуществляется от двигателя внутреннего сгорания 8 через коробку отбора мощности 9 и трансмрюсию 7, а привод насосса-компрессора 13 осуществляется посредством трансмиссии 11 и раздаточного редуктора 13.Через последний приводится также питательный насос 15, который подает технологическую жидкость из емкости 16 в насос компрессор 14 ,где образуется т.н. проточный поршень. В результате работы дожимающего насоса-компрессора 14 водовоздушная смесь под давлением 120 кгс/см по трубопроводу 20 поступает к потребителю.

В режиме генерирования и нагнетания азотосодержащих смесей работают компрессорный блок 2, нагнетающий воздух, блок генерирования азота 22 и дожимающий насосно-компрессорный блок 12. При этом открыты задвижки 26 и 27. Воздух от компрессора 3 под

14 i компрессор 14. Генерируемый блоком 22 азот через открытые задвижки 26 и 27 поступает по трубопроводам 28 и 27 в насоскомпрессор 14, где образовавшаяся смесь дожимается до давления -120 кгс/см и по трубопроводу 20 подается к потребителю. Задвижка 18 при этом закрыта. В режиме нагнетания природного газа от внешнего источника работает один блок 12. Насос-компрессор 14 с проточным поршнем дожимает поступаюший по трубопроводу 17 при открытых задвижках 18 и 19 от независимого источника природный газ и до требуемого технологией давления и подает его по трубопроводу 20 к потребителю. При этом природный газ Может обогащаться азотом. В этом случае работает блок генерирования азота 22, подаюший азот по трубопроводу 23 при открытой задвижке 24 в трубопровод 17. Задвижка этом закрыта. В режиме в нагнетания выхлопного газа от приводного двигателя внутреннего сгорания 8, вьгслопные газы при закрытой задвижке 37 проходят катализатор 35, где происходит дожигание первичных остаточных продуктов сгорания, блок подготовки выхлопных газов 31 (через фильтр 32 и охладитель 33) и далее при открытой задвижке 30 по трубопроводу 29 пост пают в компрессорный блок 2, где сжимаются компрессором 3 до указанного выше давления, требуемого технологией. После этого выхлопные газы по трубопроводу 28 при открытой задвижке 27 поступают в дожимающий насосно-компрессорный блок 12, где насос-компрессором 14 дожимаются до давления 120кгс/см и по трубопроводу 20 через сепаратор 21 подаются к потребителю. Установка комплектуется известными средствами контроля за параметрами работы исполнительных механизмов и средствами и устройствами блокировки для предотвращения аварийных сит аций и режимов работы, которые не составляют характерной особенности настоящей полезной модели и поэтому здесь не описываются.

Claims (1)

1. Универсальная установка для генерирования и нагнетания инертных газовых и газожидкостных смесей, включающая транспортное средство, на платформе которого смонтированы сообщенные между собой компрессорный и дожимающий насосно-компрессорный блоки с приводом от двигателя внутреннего сгорания (например, от ходового двигателя транспортного средства), отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена блоком генерирования азота, сообщенным с компрессорным и с насосно-компрессорным блоками, причем компрессорный блок сообщен через соответствующую арматуру и блок подготовки выхлопных газов с выхлопным патрубком двигателя внутреннего сгорания, а насосно-компрессорный блок отдельным трубопроводом сообщен с внешним источником газа.