Изобретение относится к строительству и эксплуатации магистральных нефтепроводов и может быть использовано для удаления содержащейся в добываемой нефти воды из нефтепровода на его начальном участке.The invention relates to the construction and operation of main oil pipelines and can be used to remove water contained in the produced oil from the oil pipeline at its initial section.
Известно принятое за прототип устройство для выпуска воздуха из нефтепровода, включающее выпускное отверстие в верхней части трубы, клапан, который с помощью патрубка герметически соединен с нефтепроводом (Патент РФ на полезную модель №59769, МПК F16L 55/00, опубл. 27.12.2006 г., бюл. №36).A known device adopted for the prototype is a device for discharging air from an oil pipeline, including an outlet in the upper part of the pipe, a valve that is sealed to the oil pipeline using a pipe (RF Patent for Utility Model No. 599769, IPC F16L 55/00, published on December 27, 2006). ., Bulletin No. 36).
Однако известное устройство не может быть использовано для удаления воды из нефтепровода.However, the known device cannot be used to remove water from the pipeline.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности непрерывного удаления воды из нефтепровода с исключением потерь нефти при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.The technical result of the invention is the possibility of continuous removal of water from the pipeline with the exception of oil losses with minimal capital and operating costs.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для удаления воды из нефтепровода, содержащем выпускное отверстие в трубе, клапан, который с помощью патрубка герметически соединен с нефтепроводом, при этом на участке нефтепровода, примыкающем к нагнетательному насосу, размещена труба, диаметр D которой принят больше диаметра Dо труб нефтепровода, соединенных с этой трубой с помощью фланцевых соединений, верхние кромки примыкающих труб расположены на уровне верхней кромки трубы увеличенного диаметра, а второй фланец трубы увеличенного диаметра и фланец примыкающей к ней следующей трубы нефтепровода выполнены с горизонтальными нижними кромками на уровне нижней кромки трубы меньшего диаметра с формированием в торце нижней части трубы увеличенного диаметра выпускного щелевого отверстия сегментного профиля, ориентированного в вертикальной плоскости, при величине стрелы сегмента, равной возможной высоте слоя воды в нижней части трубы, при этом между трубой увеличенного диаметра и трубой меньшего диаметра над выпускным щелевым отверстием размещен переходной участок переменного диаметра, концы которого размещены и закреплены внутри трубы увеличенного диаметра и примыкают к торцам трубы меньшего диаметра, под выпускным щелевым отверстием размещен бак для воды, стенки которого герметично прикреплены к трубе большего диаметра и примыкающей к ней трубе меньшего диаметра с закреплением на них, а в нижней части бака размещен снабженный электроприводом клапан для выпуска воды, управляемый автоматически по сигналам датчиков уровня воды в баке, размещенных соответственно над клапаном и под нижней кромкой трубы увеличенного диаметра, перед выпускным щелевым отверстием под трубой меньшего диаметра с возможностью смещения относительно трубы в осевом направлении и при возможности взаимодействия с наружной поверхностью трубы размещен нормально ориентированный к трубе плоский ограничитель с дугообразной верхней частью и со штоком, ориентированным параллельно оси трубы с возможностью смещения относительно закрепленных на ней направляющих и снабженным винтовым приводом его осевого смещения, размещенным на торцевой боковой стенке бака для воды, а на кронштейне боковой стенки бака установлен насос с всасывающим патрубком, размещенным в боковой стенке бака на уровне нижней кромки трубы увеличенного диаметра, и со снабженным автоматически управляемой задвижкой нагнетательным трубопроводом, соединенным с верхней частью трубы увеличенного диаметра с размещением насоса с всасывающим патрубком и нагнетательным трубопроводом вблизи внутренней поверхности торцевой стенки бака со стороны подачи нефти в нефтепровод, с возможностью возвращения в нефтепровод количества нефти, размещенной в верхней части ее слоя в баке.The technical result is achieved in that in a device for removing water from an oil pipeline containing an outlet in the pipe, a valve that is sealed to the oil pipeline using a pipe, while a pipe with a diameter D greater than that is placed on a section of the oil pipeline adjacent to the injection pump diameter D about the pipelines of the pipeline, connected to this pipe using flange connections, the upper edges of the adjacent pipes are located at the upper edge of the pipe of increased diameter, and the second pipe flange is increased diameter and the flange of the next pipeline adjacent to it are made with horizontal lower edges at the level of the lower edge of the pipe of smaller diameter with the formation in the end of the lower part of the pipe of an enlarged diameter of the slotted outlet of the segment profile oriented in the vertical plane with the segment boom equal to the possible height a layer of water in the lower part of the pipe, while between the pipe of increased diameter and the pipe of a smaller diameter above the outlet slit hole is placed transitional a drain of variable diameter, the ends of which are placed and fixed inside the pipe of increased diameter and are adjacent to the ends of the pipe of a smaller diameter, a water tank is located under the outlet slot hole, the walls of which are hermetically attached to a pipe of a larger diameter and an adjacent pipe of a smaller diameter with fastening to them, and in the lower part of the tank there is an electrically actuated valve for discharging water, controlled automatically by the signals of the water level sensors in the tank, located respectively above the valve and under the lower edge with a pipe of larger diameter, in front of the slotted hole under the pipe of a smaller diameter with the possibility of displacement relative to the pipe in the axial direction and, if possible, interacting with the outer surface of the pipe, a plane stopper normally oriented towards the pipe is placed with an arcuate upper part and with a rod oriented parallel to the pipe axis with the possibility of displacements relative to the guides fixed on it and equipped with a screw drive of its axial displacement, located on the end side wall of the ba for water, and on the bracket of the side wall of the tank there is a pump with a suction pipe located in the side wall of the tank at the level of the lower edge of the oversized pipe and equipped with an automatically controlled shutter discharge pipe connected to the upper part of the oversized pipe with the placement of the pump with a suction pipe and discharge pipe near the inner surface of the end wall of the tank from the side of the oil supply to the pipeline, with the possibility of returning to the pipeline VVM placed in the upper part of the layer in the tank.
Устройство представлено на чертеже, где на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1, на фиг.4 - разрез В-В по фиг.1, на фиг.5 - разрез Г-Г по фиг.1.The device is presented in the drawing, where in Fig. 1 is a side view, in Fig. 2 is a section A-A in Fig. 1, in Fig. 3 is a section B-B in Fig. 1, in Fig. 4 is a section B- In figure 1, figure 5 is a section GG in figure 1.
В устройстве для удаления воды из нефтепровода на участке нефтепровода, примыкающем к нагнетательному насосу (не показан), размещена труба 1, диаметр D который принят больше диаметра Dо труб 2 и 3 нефтепровода, соединенных с этой трубой с помощью фланцевых соединений 4 и 5. Верхние кромки примыкающих труб 2 и 3 расположены на уровне верхней кромки трубы 1 увеличенного диаметра. Второй фланец 6 трубы 1 увеличенного диаметра и фланец 7 примыкающей к ней следующей трубы 3 нефтепровода выполнены с горизонтальными нижними кромками 8 на уровне нижней кромки трубы 3 меньшего диаметра с формированием в торце нижней части трубы 1 увеличенного диаметра выпускного щелевого отверстия 9 сегментного профиля, ориентированного в вертикальной плоскости. При этом величина h стрелы сегмента принята равной возможной высоте слоя воды в нижней части трубы 1 увеличенного диаметра. Между трубой 1 увеличенного диаметра и трубой 3 меньшего диаметра над выпускным щелевым отверстием 9 размещен переходной участок 10 переменного диаметра, концы которого размещены и закреплены внутри трубы 1 увеличенного диаметра и примыкают к торцам трубы 3 меньшего диаметра. Под выпускным щелевым отверстием 9 размещен бак 11 для воды, стенки которого герметично прикреплены к трубе 1 большего диаметра и примыкающей к ней трубе 3 меньшего диаметра. В нижней части бака 11 размещен снабженный электроприводом клапан 12 для выпуска воды, управляемый автоматически по сигналам датчиков 13 и 14 уровня воды в баке 11, размещенных соответственно над клапаном 12 и под нижней кромкой трубы 1 увеличенного диаметра. Перед выпускным щелевым отверстием 9 под трубой 3 меньшего диаметра с возможностью смещения относительно трубы 3 в осевом направлении и при возможности взаимодействия с наружной поверхностью трубы 3 размещен нормально ориентированный к трубе 3 плоский ограничитель 15 с дугообразной верхней частью и со штоком 16, ориентированным параллельно оси трубы 3 с возможностью смещения относительно закрепленных на ней направляющих 17 и снабженным винтовым приводом 18 его осевого смещения, размещенным на торцевой боковой стенке бака 11 для воды. На кронштейне боковой стенки бака 11 установлен насос 19 с всасывающим патрубком, размещенным в боковой стенке бака 11 на уровне нижней кромки трубы 1 увеличенного диаметра и со снабженным автоматически управляемой задвижкой 20 нагнетательным трубопроводом 21, соединенным с верхней частью трубы 1 увеличенного диаметра. Насос 19 с всасывающим патрубком и нагнетательным трубопроводом 21 размещены вблизи внутренней поверхности торцевой стенки бака 11 со стороны подачи нефти в трубу 2 нефтепровода.In the device for removing water from the oil pipeline in the section of the pipeline adjacent to the injection pump (not shown), there is a pipe 1, a diameter D which is adopted greater than the diameter D about the pipes 2 and 3 of the oil pipeline connected to this pipe using flange connections 4 and 5. The upper edges of the adjacent pipes 2 and 3 are located at the level of the upper edge of the pipe 1 with an increased diameter. The second flange 6 of the pipe 1 of increased diameter and the flange 7 of the adjacent next pipe 3 of the oil pipe are made with horizontal lower edges 8 at the level of the lower edge of the pipe 3 of smaller diameter with the formation in the end of the lower part of the pipe 1 of an increased diameter of the outlet slot 9 of the segment profile oriented in vertical plane. Moreover, the value h of the segment boom is taken equal to the possible height of the water layer in the lower part of the pipe 1 of increased diameter. Between the pipe 1 of increased diameter and the pipe 3 of smaller diameter above the outlet slit hole 9 there is a transition section 10 of variable diameter, the ends of which are placed and fixed inside the pipe 1 of increased diameter and are adjacent to the ends of the pipe 3 of smaller diameter. Under the slotted outlet 9, a water tank 11 is placed, the walls of which are hermetically attached to a pipe 1 of a larger diameter and an adjacent pipe 3 of a smaller diameter. In the lower part of the tank 11 is placed an electrically actuated valve 12 for discharging water, controlled automatically by the signals of the sensors 13 and 14 of the water level in the tank 11, respectively located above the valve 12 and under the lower edge of the pipe 1 of increased diameter. In front of the outlet slot hole 9 under the pipe 3 of smaller diameter with the possibility of displacement relative to the pipe 3 in the axial direction and, if possible, interacting with the outer surface of the pipe 3, a plane stop 15 is normally oriented towards the pipe 3 with an arcuate upper part and with a rod 16 oriented parallel to the pipe axis 3 with the possibility of displacement relative to the guides 17 fixed on it and provided with a screw drive 18 of its axial displacement, located on the end side wall of the water tank 11. A pump 19 is installed on the bracket of the side wall of the tank 11 with a suction nozzle located in the side wall of the tank 11 at the level of the lower edge of the oversized pipe 1 and equipped with an automatically controlled shutter 20 of the injection pipe 21 connected to the upper part of the oversized pipe 1. A pump 19 with a suction pipe and a discharge pipe 21 is placed near the inner surface of the end wall of the tank 11 from the side of the oil supply to the pipe 2 of the oil pipeline.
Устройство для удаления воды из нефтепровода действует следующим образом. В зависимости от интенсивности обводнения добываемой нефти расход выводимого из трубы 1 потока через выпускное щелевое отверстие 9 может регулироваться за счет изменения величины гидравлического сопротивления при выведении потока воды посредством соответствующего размещения ограничителя 15 относительно выпускного щелевого отверстия 9 с помощью штока 16 с винтовым приводом 18 при смещении ограничителя 15 относительно направляющих 17 на трубе 3, соответственно увеличивая или уменьшая расстояние между выпускным щелевым отверстием 9 и ограничителем 15, фиксируя его в заданном положении. С помощью нагнетательного насоса (не показан) добытая нефть, содержащая воду, подается в нефтепровод. При переходе нефти из трубы 2 в трубу 1 увеличенного диаметра происходит интенсивное перераспределение по уровню размещения нефти и воды с уменьшением скорости их поступательного движения, благодаря чему вода успевает сместиться в нижнюю часть трубы 1. Поэтому при перемещении нефти по трубе 1 находящаяся в нижней части трубы 1 вода через выпускное щелевое отверстие 9 непрерывно выводится из трубы 1 и попадает в бак 11. Освобожденная от воды нефть через переходной участок 10, обеспечивающий плавное уменьшение площади поперечного сечения потока, поступает в трубу 3 уменьшенного диаметра при минимальном увеличении гидравлических сопротивлений. После наполнения бака 11 водой до уровня, соответствующего размещению датчика 14 уровня воды в баке 11 (у нижней кромки трубы 1), по сигналу датчика уровня воды 14 включается электропривод клапана 12, обеспечивающий выпуск воды из бака 11. В процессе выпуска воды из бака 11 уровень воды в нем снижается, и когда он достигнет отметки, соответствующей высоте размещения второго датчика 13 над клапаном 12, по сигналу датчика 13 уровня воды клапан 12 перекрывается с прекращением выпуска воды из бака 11. Далее процесс повторяется в соответствии с описанным выше порядком. Принятый способ выведения воды из нефтепровода, помимо решения поставленной задачи, исключает возможность потери нефти из нефтепровода. При случайном попадании нефти в бак 11 она не теряется за счет постоянного наличия слоя воды в нижней части бака 11, при минимальной высоте слоя воды, соответствующей отметке расположения датчика 13 уровня воды. Попавшее в бак 11 незначительное количество нефти в процессе эксплуатации устройства может быть возвращено обратно в трубу 1 нефтепровода путем периодического, по сигналу датчика 14, открытия задвижки 20 и включения насоса 19, который по нагнетательному трубопроводу 21 возвращает нефть в трубу 1 нефтепровода. При этом, чтобы в нефтепровод вместе с возвращаемой из бака 11 нефти не попала вода при очередном цикле возвращения нефти в нефтепровод по нагнетательному трубопроводу 21, она из бака 11 удаляется не полностью, а только верхняя часть ее слоя, с оставлением ее нижней части в баке 11 до следующего цикла возвращения скопившейся в баке 11 нефти в нефтепровод. Этот процесс может осуществляться вручную или автоматически при соответствующей фиксации количества нефти (высоты ее слоя) в верхней части бака 11 (поскольку плотность нефти меньше плотности воды). Поскольку количество нефти, которое вместе с водой может попасть в бак 11, незначительное, производительность и мощность насоса 19, его масса и габаритные размеры, а также диаметры всасывающего патрубка и нагнетательного трубопровода 21 (а также его длина) ограничены.A device for removing water from an oil pipeline operates as follows. Depending on the water flooding intensity of the produced oil, the flow rate of the stream output from the pipe 1 through the slot outlet 9 can be controlled by changing the hydraulic resistance when the water stream is withdrawn by appropriately positioning the restrictor 15 relative to the slot outlet 9 using the rod 16 with a screw drive 18 when displaced limiter 15 relative to the guides 17 on the pipe 3, respectively increasing or decreasing the distance between the outlet slit hole 9 and facet chitelem 15, fixing it in position. Using an injection pump (not shown), produced oil containing water is fed into the oil pipeline. When oil is transferred from pipe 2 to pipe 1 of an increased diameter, an intensive redistribution occurs over the level of oil and water placement with a decrease in the speed of their translational motion, due to which the water manages to move to the lower part of pipe 1. Therefore, when moving oil through pipe 1, located in the lower part of the pipe 1 water through the slotted outlet 9 is continuously discharged from the pipe 1 and enters the tank 11. The oil freed from water through the transition section 10, providing a smooth decrease in the cross-sectional area of the flow a, enters the pipe 3 of reduced diameter with a minimum increase in hydraulic resistance. After filling the tank 11 with water to a level corresponding to the placement of the water level sensor 14 in the tank 11 (at the lower edge of the pipe 1), the signal of the water level sensor 14 turns on the electric actuator of the valve 12, which releases water from the tank 11. In the process of discharging water from the tank 11 the water level in it decreases, and when it reaches a mark corresponding to the height of the second sensor 13 above the valve 12, at the signal of the water level sensor 13, the valve 12 is closed with the cessation of water discharge from the tank 11. Then the process is repeated as described above order. The adopted method of removing water from the pipeline, in addition to solving the problem, eliminates the possibility of oil loss from the pipeline. If the oil accidentally enters the tank 11, it is not lost due to the constant presence of a water layer in the lower part of the tank 11, with a minimum height of the water layer corresponding to the location mark of the water level sensor 13. A small amount of oil that has got into the tank 11 during operation of the device can be returned back to the pipe 1 of the oil pipeline by periodically, by the signal of the sensor 14, opening the valve 20 and turning on the pump 19, which returns oil to the pipe 1 of the oil pipeline through the discharge pipe 21. In this case, so that water does not get into the oil pipeline along with the oil returned from the tank 11 during the next cycle of oil return to the oil pipeline through the discharge pipe 21, it is not completely removed from the tank 11, but only the upper part of its layer, leaving its lower part in the tank 11 until the next cycle of the return of oil accumulated in the tank 11 into the oil pipeline. This process can be carried out manually or automatically with appropriate fixation of the amount of oil (the height of its layer) in the upper part of the tank 11 (since the density of the oil is less than the density of water). Since the amount of oil that can get into the tank 11 together with water is insignificant, the performance and power of the pump 19, its mass and overall dimensions, as well as the diameters of the suction pipe and discharge pipe 21 (as well as its length) are limited.
Отличительные признаки изобретения позволяют непрерывно удалять воду из нефтепровода с исключением потерь нефти при выполнении этой операции при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.Distinctive features of the invention allow to continuously remove water from the pipeline with the exception of oil losses during this operation with minimal capital and operating costs.
