RU2650727C1 - Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти - Google Patents
Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650727C1 RU2650727C1 RU2017123586A RU2017123586A RU2650727C1 RU 2650727 C1 RU2650727 C1 RU 2650727C1 RU 2017123586 A RU2017123586 A RU 2017123586A RU 2017123586 A RU2017123586 A RU 2017123586A RU 2650727 C1 RU2650727 C1 RU 2650727C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stand according
- oil
- piping
- tank
- model fluid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000011160 research Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 55
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 52
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 13
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- -1 heating Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
- G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
- G01N11/08—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, а именно к устройствам (стендам) для исследования процессов прокачки смеси нефтей, парафиноотложения, остывания трубопровода при транспортировке тяжелой и битуминозной нефти. Стенд предназначен для поиска способов повышения эффективности транспортировки реологически сложных нефтей путем исследования перспективных методов воздействия на нефть, в частности депрессорных присадок и ингибиторов парафиноотложения. Стенд содержит блок подготовки, блок испытаний и блок обработки информации, причем блок подготовки состоит из емкости подготовки модельной жидкости, первого шестеренного насоса, емкости транспортной и емкости расходной, блок испытаний состоит из трубной обвязки, второго и третьего шестеренных насосов, первого и второго центробежных насосов, емкости дренажной, при этом блок испытаний выполнен с возможностью образования замкнутого контура циркуляции модельной жидкости с помощью запорной арматуры. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда, а именно: обеспечение исследования динамики смешения тяжелой и битуминозных нефти при подкачке одного типа нефти в другую с определением профиля скорости по пути смешения компонентов; увеличение точности определения толщины отложений парафинов и смол на стенке трубопровода, в том числе при остановке трубопровода; возможность изучения влияния физических полей на гидродинамику тяжелой и битуминозной нефти. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, а именно к устройствам (стендам) для исследования процессов прокачки смеси нефтей, парафиноотложения, остывания трубопровода при транспортировке тяжелых и битуминозных нефтей. Стенд предназначен для поиска способов повышения эффективности транспортировки реологически сложных нефтей путем исследования перспективных методов воздействия на нефть, в частности депрессорных присадок и ингибиторов парафиноотложения.
Для оценки выпадения парафинов существует метод «холодного стержня», который основан на образовании органических отложений из нефти на охлаждаемых металлических трубках, с последующим подогревом трубок путем пропускания через трубки горячего теплоносителя и определении количества отмытого растворителем парафинов путем взвешивания с помощью лабораторных весов. Недостатками указанной технологии является то, что условия оценки динамики выпадения парафинов методом «холодного стержня» значительно отличаются от условий магистрального трубопровода, метод не позволяет оценить динамику отложения по сечению трубопровода, динамику изменения температуры по сечению при остывании трубопровода.
Для оценки методов воздействия на нефть (депрессорные присадки, нагрев, разбавление и т.д.) применяются реологические методы исследований с использованием ротационных вискозиметров. Реологические приборы ротационного типа, рабочим узлом которых служат коаксиальные цилиндры и вращающиеся диски, будучи компактными и удобными в обращении, не позволяют в полной мере прогнозировать поведение тяжелой и битуминозной нефти в условиях реального трубопровода, так как используют ротационное движение для моделирования процесса транспортировки нефтей, а не поступательное, как в трубопроводе.
Из уровня техники известна лабораторная установка для исследования присадок, снижающих гидродинамическое сопротивление нефти (патент US 7842738 (В2), опубл. 30.11.2010, МПК: C08K 5/05; C08L 33/02; F17D 1/17). В установке реализована гидродинамическая схема рециркуляционного типа для определения эффективности противотурбулентных присадок в нефти.
Установка содержит расходные емкости, сборную емкость, три петли трубопровода, центробежный и винтовой насосы, дозатор противотурбулентной присадки. Лабораторная установка позволяет регистрировать перепад давления и расход жидкости для оценки снижения гидродинамического сопротивления перекачиваемой жидкости.
К недостаткам технического решения можно отнести невозможность оценки профиля скорости и отсутствие термостатирования исследуемых углеводородных жидкостей.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является стенд, имеющий название «Flow loop», разработанный в лаборатории по исследованию динамики углеводородных систем «ДИУС-лаб» при РГУ им. Губкина [http://dius-lab.ru/flow-loop/].
Установка состоит из следующих систем:
- тестовая секция, где непосредственно протекают исследуемые процессы;
- система измерений и сбора данных;
- система циркуляции и обеспечения требуемых термобарических и скоростных режимов течения смеси нефтей.
Тестовая секция представляет собой охлаждаемый трубопровод, сконструированный по схеме «труба в трубе». По внутренней трубе движется исследуемая смесь при заданных температурных и скоростных режимах, по внешней трубе циркулирует теплоноситель, охлаждающий стенки внутренней трубы. Измерения толщины парафинового слоя производятся на основании измерений перепада давления в тестовой секции с последующим пересчетом в толщину слоя.
Недостатком наиболее близкого аналога является невозможность моделирования процесса смешения нефтей путем подкачки одной нефти в другую, а также непрямой метод определения толщины отложений.
Невозможность в аналоге путевой подкачки одного типа нефти в основной поток другой нефти не позволяет выявить возможные аномалии, возникающие в реологических свойствах при смешении несовместимых нефтей, и достоверно оценить смешиваемость и неоднородности потока из двух нефтей по профилю скорости. Кроме того, непрямой метод определения толщины отложений не обеспечивает необходимую точность исследований.
В аналоге не предусмотрена возможность, кроме ввода присадок, исследования различных физических методов на снижение гидравлического сопротивления перекачиваемой нефти.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании стенда для исследования гидродинамических характеристик сырой нефти, моделирующих процесс транспортировки тяжелой и битуминозной нефти и их смесей по трубопроводу.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является расширение функциональных возможностей стенда, а именно: обеспечение исследования динамики смешения тяжелой и битуминозной нефти при подкачке одного типа нефти в другую с определением профиля скорости по пути смешения компонентов; увеличение точности определения толщины отложений парафинов и смол на стенке трубопровода, в том числе при остановке трубопровода; возможность изучения влияния физических полей на гидродинамику тяжелой и битуминозной нефти.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается тем, что стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти содержит блок подготовки, блок испытаний и блок обработки информации, причем блок подготовки состоит из емкости подготовки модельной жидкости, первого шестеренного насоса, емкости транспортной и емкости расходной, блок испытаний состоит из трубной обвязки, второго и третьего шестеренных насосов, первого и второго центробежных насосов, емкости дренажной, при этом блок испытаний выполнен с возможностью образования замкнутого контура циркуляции модельной жидкости с помощью запорной арматуры.
Другими особенностями заявляемого технического решения является то, что:
- емкость подготовки модельной жидкости и емкость расходная оснащены механическими мешалками;
- емкость подготовки модельной жидкости и емкость расходная снабжены датчиками температуры, на выходе первого шестеренного насоса установлены датчики давления, расходомер и поточный вискозиметры;
- емкость расходная оснащена первой системой терморегулирования и термостатирующей рубашкой, причем первая система терморегулирования выполнена с возможностью нагрева/охлаждения модельной жидкости до требуемой температуры;
- вместимость емкости подготовки модельной жидкости и емкости расходной составляет не менее 500 л для каждой, емкость подготовки модельной жидкости и расходная емкость имеют градуировочную шкалу для контроля объема находящейся в них жидкости и оснащены датчиками и сигнализацией аварийных уровней жидкости;
- трубная обвязка включает всасывающие и напорные соединительные участки трубопровода, съемный участок, первую, вторую, третью и четвертую измерительные линии, каждая из которых состоит из двух участков одинаковой длины, между которыми установлены соответственно первая, вторая, третья и четвертая съемные секции, при этом первая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 150, вторая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 100, третья измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 50, четвертая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 30, а суммарная длина измерительной линии для каждого диаметра составляет не менее 20 м;
- измерительные линии трубной обвязки оснащены второй системой терморегулирования, выполненной с возможностью охлаждения модельной жидкости до минус 5°C в закрытом отапливаемом помещении и нагрева модельной жидкости до плюс 60°C;
- всасывающие соединительные участки трубной обвязки блока испытаний имеют диаметр не менее 120 мм, а напорные соединительные участки трубной обвязки имеют диаметр не менее 100 мм;
- напорные соединительные участки трубной обвязки через предохранительные клапаны соединены с емкостью дренажной;
- на каждой измерительной линии установлены датчик температуры, датчик давления, датчик дифференциального давления;
- на входе измерительных линий установлен съемный участок, выполненный с возможностью замены на генератор физических полей или устройство для создания кавитации;
- в качестве генератора физических полей используют генератор ультразвука, или генератор электромагнитного поля, или генератор электрического поля;
- перед входом съемного участка установлены датчик температуры, датчик давления, расходомер и поточный вискозиметр, при этом в качестве расходомера применяют 32-лучевой ультразвуковой расходомер;
- второй и третий шестеренные насосы выполнены с возможностью обеспечения производительности перекачки по первой и второй измерительным линиям до 190 м3/ч, по третьей измерительной линии до 70 м3/ч и по четвертой измерительной линии до 24 м3/ч;
- первый и второй центробежные насосы выполнены с возможностью обеспечения производительности перекачки по второй измерительной линии до 200 м3/ч, по третьей измерительной линии до 50 м3/ч;
- все насосы оснащены частотно-регулируемыми приводами.
Техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема стенда для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - емкость подготовки модельной жидкости;
2 - первый шестеренный насос;
3 - второй шестеренный насос;
4 - третий шестеренный насос;
5 - первая система терморегулирования;
6 - вторая система терморегулирования;
7 - емкость расходная;
8 - емкость дренажная;
9 - первый центробежный насос;
10 - второй центробежный насос;
11 - обратный клапан;
12 - датчик температуры;
13 - датчик давления;
14 - расходомер;
15 - датчик дифференциального давления;
16 - поточный вискозиметр;
17 - первая съемная секция;
18 - вторая съемная секция;
19 - третья съемная секция;
20 - четвертая съемная секция;
21 - первая измерительная линия;
22 - вторая измерительная линия;
23 - третья измерительная линия;
24 - четвертая измерительная линия;
25 - запорная арматура;
26 - емкость транспортная;
27 - съемный участок;
28 - предохранительный клапан.
Стенд предназначен для исследования гидродинамических характеристик сырой нефти: величины гидродинамического сопротивления, температуры, профиля скорости, динамики смешения при подкачке одной нефти в другую.
Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелых и битуминозных нефтей состоит из блока подготовки, блока испытаний и блока обработки информации.
Блок подготовки включает в себя емкость 1 подготовки модельной жидкости, первый шестеренный насос 2, емкость 27 транспортную и емкость 7 расходную, которые соединены трубопроводами с запорной арматурой 26.
Первый шестеренный насос 2 перемешивает модельную жидкость с вводимыми добавками и перекачивает ее в емкость 7 расходную, в которой модельная жидкость нагревается/охлаждается до требуемой температуры при помощи первой системы терморегулирования 5.
Емкость 1 подготовки модельной жидкости (тяжелая или битуминозная нефть или углеводородная жидкость или их смеси) и емкость 7 расходная оснащены механическими мешалками (на чертеже не показаны), а емкость 7 расходная - первой системой терморегулирования 5 и термостатирующей рубашкой (на чертеже не показана).
Введение в блок подготовки емкости 1 подготовки модельной жидкости и транспортной емкость 12 обеспечивает подкачку одного типа нефти в другую для моделирования процесса транспортировки тяжелой и битуминозной нефтей и их смесей по трубопроводу.
Емкости 1, 4 блока подготовки соединены трубопроводами с запорной арматурой 26. Блок подготовки оснащен измерительными приборами: в емкости 1 подготовки модельной жидкости и емкости 4 расходной установлены датчики температуры 12, на выходе первого шестеренного насоса 2.1 установлены датчик давления 13, расходомер 14 и поточный вискозиметр 16.
Вместимость каждой из емкостей: емкости 1 подготовки модельной жидкости и емкости 4 расходной - составляет не менее 500 л, емкости 1 и 4 имеют градуировочную шкалу для контроля объема находящейся в них жидкости и оснащены датчиками и сигнализацией аварийных уровней (минимального и максимального) (на чертеже не показаны).
Для проведения исследований используется блок испытаний, состоящий из трубной обвязки, включающей измерительные линии: первую 21, вторую 22, третью 23, четвертую 24 с соответствующими съемными секциями: первой 17, второй 18, третьей 19, четвертой 20, соединительные участки (всасывающие и напорные) трубопровода (на чертеже не обозначены) и съемный участок 13. Трубная обвязка оснащена обратными клапанами 11 и предохранительными клапанами 28.
С помощью запорной арматуры 25 возможно образование замкнутого контура циркуляции и циклической прокачки модельной жидкости.
Напорные соединительные участки трубной обвязки через предохранительные клапаны 28 соединены с емкостью 8 дренажной, являющейся составной частью блока испытаний.
Измерительные линии, представляющие собой участки трубопроводов, оснащенные измерительной аппаратурой, имеют следующие номинальные диаметры: первая 21 - DN 150 (по ГОСТ 28338-89), вторая 22 - DN 100 (по ГОСТ 28338-89), третья 23 - DN 50 (по ГОСТ 28338-89), четвертая 24 - DN 30 (по ГОСТ 28338). На каждой измерительной линии установлены датчик 12 температуры, датчик 13 давления, датчик 15 дифференциального давления. На измерительных линиях выполнены дренажные патрубки (на чертеже не показаны) для отбора проб модельной жидкости.
Каждая измерительная линия состоит из двух участков одинаковой длины, между которыми установлены соответствующие съемные секции. Измерительные линии являются взаимозаменяемыми применительно к конкретному испытанию. Суммарная длина измерительной линии для каждого диаметра - не менее 20 м.
Всасывающие соединительные участки трубной обвязки блока испытаний (участок трубопровода от емкости 7 расходной до всасывающего патрубка насосов 3, 4, 9, 10) имеют диаметр не менее 120 мм (DN 120).
Напорные соединительные участки трубной обвязки блока испытаний (участок трубопровода от нагнетательного патрубка насосов 3, 4, 9, 10 до измерительной линии и от измерительной линии до емкости 7 расходной) выполнены диаметром не менее 100 мм (DN 100).
Циклическая прокачка обеспечивается шестеренными насосами: вторым 3 и третьим 4 или центробежными насосами: первый 9 и вторым 10. Все насосы оснащены частотно-регулируемыми приводами (на чертеже не показаны).
Второй 3 и третий 4 шестеренные насосы обеспечивают производительность перекачки по измерительным линиям: первой 21 и второй 22 - до 190 м3/ч, третьей 23 - 70 м3/ч и четвертой 24 - до 24 м3/ч.
Первый 9 и второй 10 центробежные насосы обеспечивают производительность перекачки по измерительным линиям: второй 22 - до 200 м3/ч, третьей 23 - до 50 м3/ч. Для достижения заданной производительности используется параллельное соединение насосов одного типа.
Вторая система терморегулирования 6, включающая теплообменники, позволяет быстро устанавливать необходимую температуру в измерительных линиях трубной обвязки и обеспечивает охлаждение модельной жидкости, применяемой в стенде, до минус 5°C в закрытом отапливаемом помещении и нагрев перекачиваемой модельной жидкости до плюс 60°C.
Собственно испытания представляют собой циклическую прокачку исследуемой жидкости по трубной обвязке с одновременной регистрацией температуры, давления и расхода с помощью датчиков: температуры 12, давления 13 и расходомера 14. При этом в зависимости от задачи используется либо шестеренные насосы 3, 4, либо центробежные насосы 9, 10.
Исследование процесса парафиноотложения проводят прямым измерением массы осадка, осевшего на стенках съемных секций: первой 18, второй 19, третьей 20 и четвертой 21.
Исследование подкачки другой нефти в основной поток проводится за один проход от емкости расходной 7 до емкости 8 дренажной. При этом поточными вискозиметрами 16 оценивается вязкость основной и подкачиваемой нефти, а также вязкость результирующей смеси. Расходомер 14, в качестве которого применен 32-лучевой ультразвуковой расходомер, позволяет оценивать профиль скорости, который, в свою очередь, служит показателем однородности смешения.
Для защиты трубной обвязки и оборудования от превышения рабочего давления предусмотрены предохранительные клапана 28, а для предотвращения перетечек жидкости установлены обратные клапана 11.
В блок испытаний стенда входит съемный участок 27 для исследования физических полей воздействия на нефть. Съемный участок 27, установленный на входе измерительных линий, выполнен с возможностью замены на генератор физических полей - ультразвука, электромагнитного, электрического поля, устройства для создания кавитации и других устройств. Перед входом съемного участка 27 установлены датчики: температуры 12, давления 13, расходомер 14 и поточный вискозиметр 16.
Блок обработки информации (на чертеже не показан) состоит из стандартного оборудования для автоматизации измерений - программируемого логического контроллера, шкафа системы автоматического управления, персонального компьютера с автоматизированным рабочим местом оператора.
Заявляемый стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти работает следующим образом.
Емкость 1 подготовки модельной жидкости заполняют исследуемой модельной жидкостью из емкости 26 транспортной при помощи первого шестеренного насоса 2. Допускается заполнять емкость 1 подготовки модельной жидкости с применением внешнего насосного оборудования (на чертеже не показано). При заполнении используются соответствующие задвижки запорной арматуры 25.
При необходимости в емкость 1 с исследуемой модельной жидкостью вводят добавки (разбавители, ингибиторы парафиноотложений, депрессорные присадки и т.д.). Перемешивание исследуемой модельной жидкости и добавок осуществляют рециркуляцией при помощи первого шестеренного насоса 2 и мешалки, смонтированной в емкости 1.
После окончания процесса перемешивания (рециркуляции) и получения однородной модельной жидкости при работающем первом шестеренном насосе 2 модельную жидкость перекачивают в емкость 7 расходную, для этого используются соответствующие задвижки запорной арматуры 25.
После перекачки модельной жидкости из емкости 1 в емкость 7 отключают первый шестеренный насос 2 и закрывают соответствующие задвижки запорной арматуры 25.
В емкости 7 расходной модельная жидкость нагревается/охлаждается до требуемой температуры при помощи первая системы терморегулирования 5.
В зависимости от параметров исследуемой модельной жидкости (вязкости) и режима течения (расхода) выбирается тип и количество задействованных центробежных насосов или шестеренных насосов.
Заполняют трубную обвязку и задействованные центробежные насосы или шестеренные насосы, для этого открывают задвижки запорной арматуры 11, а также соответствующие задвижки запорной арматуры 11 задействованных насосов.
При помощи шестеренных насосов 3, 4 или центробежных насосов 9, 10 заполняют напорную линию трубной обвязки и одну из измерительных линий, управляя соответствующими задвижками запорной арматуры 25.
При помощи второй системы терморегулирования 6 доводят температуру модельной жидкости до требуемого значения.
С помощью стенда реализуются следующие виды исследований.
1. Исследование гидравлического сопротивления и изменения эффективного диаметра при перекачке нефти
С помощью одного из шестеренных насосов 3, 4, центробежных насосов 9, 101 или их комбинации модельная жидкость циркулирует по трубной обвязке. После установления стационарного режима (отсутствие изменения расхода, давлений и температуры на измерительных линиях) регистрируются параметры течения по датчикам температуры 12, давления 13, дифференциального давления 15, расходомера 14 и их изменение во времени.
По изменению давлений и расхода определяют увеличение гидравлического сопротивления и оценивают снижение эффективного диаметра. По величине снижения эффективного диаметра оценивают толщину стенки слоя парафиноотложений.
2. Исследование динамики отложений парафинов и смол на стенке трубопровода
С помощью одного из шестеренных насосов 3, 4, центробежных насосов 9, 101 или их комбинации модельная жидкость циркулирует по трубной обвязке. После установления стационарного режима (отсутствие изменения расхода, давлений и температуры на измерительных линиях) регистрируются параметры течения по датчикам температуры 12, давления 13, дифференциального давления 15, расходомера 14 и их изменение во времени.
При этом с помощью термостата второй системы терморегулирования 6 поддерживается требуемая температура в съемной секции (первой 17, или второй 18, или третьей 19, или четвертой 20) в зависимости от измерительной линии, по которой циркулирует модельная жидкость.
После циркуляции модельной жидкости в течение определенного времени осуществляется слив с трубной обвязки в емкость 8 дренажную.
Съемная секция измерительной линии, в которой проводилось исследование, отсоединяется и визуально оценивается величина слоя отложений парафинов на стенке съемной секции, что характерно для режима остановки трубопровода. Это обеспечивает увеличение точности определения толщины отложений парафинов и смол на стенке трубопровода.
С помощью термостата второй системы терморегулирования 6 осуществляется повышение температуры в съемной секции измерительной линии, расплавленные асфальтосмолопарафиновые отложения с внутренней стенки съемной секции собираются в емкость 8 дренажную и взвешиваются на весах. По результатам измерений оценивается количество отложений на стенке съемной секции.
Возможны различные варианты исследований отложений: выдерживание и определение отложений через различные промежутки времени позволяют оценить динамику отложений парафинов, ввод ингибиторов в поток модельной жидкости - оценить эффективность химреагента, изменение температуры и/или расхода - оценить зависимость отложений от условий перекачки.
3. Исследование динамики смешения нефтей (подкачка одного типа нефти в другую)
С помощью одного из шестеренных насосов 3, 4, центробежных насосов 9, 101 или их комбинации модельная жидкость циркулирует по трубной обвязке. При этом в основной поток нефти в трубной обвязке дополнительно вводится другая нефть или иная жидкость из емкости 1 подготовки модельной жидкости с помощью первого шестеренного насоса 2. При этом в однопроходном варианте измерений жидкости сливаются в емкость 8 дренажную, а в циклическом варианте измерений жидкости циркулируют по трубной обвязке. С помощью датчиков температуры 12, давления 13 и расходомера 14 оценивается гидравлическое сопротивление потока двух нефтей.
С помощью расходомера 14 оценивается профиль скорости, который позволяет оценить однородность смешения, расслоение двух нефтей, создание кольцевого течения.
Отбор проб через дренажные патрубки по длине измерительной линии и определение их плотности и вязкости позволяют оценить динамику смешения по длине трубопровода.
4. Исследование методов снижения гидравлического сопротивления нефти
Для исследования различных физических методов в составе стенда предусмотрен съемный участок 27, который может быть заменен на генератор физических полей - ультразвука, электромагнитного, электрического поля, устройства для создания кавитации и т.д. Проведение испытаний осуществляется по аналогии с описанным выше исследованием гидравлического сопротивления и изменения эффективного диаметра при перекачке нефти. При этом определяется гидравлическое сопротивления до обработки нефти исследуемым физическим методов и после его обработки. По разнице оценивается эффективность методов.
Для исследования различных химреагентов в емкость 1 подготовки модельной жидкости либо емкость 7 расходную вводится исследуемая присадка. Проведение испытаний осуществляется по аналогии с описанным выше исследованием гидравлического сопротивления и изменения эффективного диаметра при перекачке нефти, при этом определяется гидравлическое сопротивления до ввода присадки и после ее обработки. По разнице оценивается эффективность химреагента.
После завершения испытаний отключают шестеренные насосы 2, 3, 4 и центробежные насосы 9, 10, первую 5 и вторую 6 системы терморегулирования, опорожняют емкость 7 расходную, трубную обвязку и измерительные линии от модельной жидкости в емкость 8 дренажную.
Емкости 1, 7 и 8 опорожняют в специальный герметичный контейнер для утилизации (на чертеже не показан), для этого открывают соответствующие задвижки запорной арматуры 25. После опорожнения емкостей задвижки запорной арматуры 25 закрывают.
После опорожнения стенда проводят очистку внутренней поверхности емкостей, трубной обвязки, измерительных линий и насосного оборудования стенда. Очистку проводят при помощи рециркуляции промывочной жидкости.
Основные преимущества заявляемого стенда:
- универсальность, позволяющая работать с любыми углеводородными, водными и водно-углеводородными жидкостями;
- многоцелевое назначение, обеспечивающее исследование снижения гидродинамического сопротивления, скорости отложения парафинов и смол на стенке трубы, изучение динамики смешения нефтей при подкачке одной в другую;
- оснащенность емкостей средствами механизации - мешалками, использование 32-лучевой ультразвуковой расходомера, позволяющего оценивать профиль скорости, наличие съемных секций для прямой оценки массы осевшего парафина.
Claims (16)
1. Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти, содержащий блок подготовки, блок испытаний и блок обработки информации, причем блок подготовки состоит из емкости подготовки модельной жидкости, первого шестеренного насоса, емкости транспортной и емкости расходной, блок испытаний состоит из трубной обвязки, второго и третьего шестеренных насосов, первого и второго центробежных насосов, емкости дренажной, при этом блок испытаний выполнен с возможностью образования замкнутого контура циркуляции модельной жидкости с помощью запорной арматуры.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что емкость подготовки модельной жидкости и емкость расходная оснащены механическими мешалками.
3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что емкость подготовки модельной жидкости и емкость расходная снабжены датчиками температуры, на выходе первого шестеренного насоса установлены датчики давления, расходомер и поточный вискозиметры.
4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что емкость расходная оснащена первой системой терморегулирования и термостатирующей рубашкой, причем первая система терморегулирования выполнена с возможностью нагрева/охлаждения модельной жидкости до требуемой температуры.
5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что вместимость емкости подготовки модельной жидкости и емкости расходной составляет не менее 500 л для каждой, емкость подготовки модельной жидкости и расходная емкость имеют градуировочную шкалу для контроля объема находящейся в них жидкости и оснащены датчиками и сигнализацией аварийных уровней жидкости.
6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что трубная обвязка включает всасывающие и напорные соединительные участки трубопровода, съемный участок, первую, вторую, третью и четвертую измерительные линии, каждая из которых состоит из двух участков одинаковой длины, между которыми установлены соответственно первая, вторая, третья и четвертая съемные секции, при этом первая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 150, вторая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 100, третья измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 50, четвертая измерительная линия имеет номинальный диаметр DN 30, а суммарная длина измерительной линии для каждого диаметра составляет не менее 20 м.
7. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что измерительные линии трубной обвязки оснащены второй системой терморегулирования, выполненной с возможностью охлаждения модельной жидкости до минус 5°С в закрытом отапливаемом помещении и нагрева модельной жидкости до плюс 60°С.
8. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что всасывающие соединительные участки трубной обвязки блока испытаний имеют диаметр не менее 120 мм, а напорные соединительные участки трубной обвязки имеют диаметр не менее 100 мм.
9. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что напорные соединительные участки трубной обвязки через предохранительные клапаны соединены с емкостью дренажной.
10. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на каждой измерительной линии установлены датчик температуры, датчик давления, датчик дифференциального давления.
11. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на входе измерительных линий установлен съемный участок, выполненный с возможностью замены на генератор физических полей или устройство для создания кавитации.
12. Стенд по п. 11, отличающийся тем, что в качестве генератора физических полей используют генератор ультразвука, или генератор электромагнитного поля, или генератор электрического поля.
13. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что перед входом съемного участка установлены датчик температуры, датчик давления, расходомер и поточный вискозиметр, при этом в качестве расходомера применяют 32-лучевой ультразвуковой расходомер.
14. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что второй и третий шестеренные насосы выполнены с возможностью обеспечения производительности перекачки по первой и второй измерительным линиям до 190 м3/ч, по третьей измерительной линии до 70 м3/ч и по четвертой измерительной линии до 24 м3/ч.
15. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй центробежные насосы выполнены с возможностью обеспечения производительности перекачки по второй измерительной линии до 200 м3/ч, по третьей измерительной линии до 50 м3/ч.
16. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что все насосы оснащены частотно-регулируемыми приводами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017123586A RU2650727C1 (ru) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017123586A RU2650727C1 (ru) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650727C1 true RU2650727C1 (ru) | 2018-04-17 |
Family
ID=61976734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017123586A RU2650727C1 (ru) | 2017-07-04 | 2017-07-04 | Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650727C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180988U1 (ru) * | 2017-10-24 | 2018-07-03 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Стенд для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами |
| RU2772335C1 (ru) * | 2021-06-03 | 2022-05-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство оценки пригодности тормозной жидкости тормозной системы транспортного средства |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101256179A (zh) * | 2007-03-01 | 2008-09-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油品减阻剂室内测试环道 |
| CN103969156A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 新疆石油勘察设计研究院（有限公司） | 预测被加压原油所流过管道最大管段长度的方法 |
| CN204943043U (zh) * | 2015-07-11 | 2016-01-06 | 东北石油大学 | 测试输油管线输油效率的实验装置 |
| CN105277467A (zh) * | 2014-07-11 | 2016-01-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 检测原料油流动性能的装置及其检测方法 |
-
2017
- 2017-07-04 RU RU2017123586A patent/RU2650727C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101256179A (zh) * | 2007-03-01 | 2008-09-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油品减阻剂室内测试环道 |
| CN103969156A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 新疆石油勘察设计研究院（有限公司） | 预测被加压原油所流过管道最大管段长度的方法 |
| CN105277467A (zh) * | 2014-07-11 | 2016-01-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 检测原料油流动性能的装置及其检测方法 |
| CN204943043U (zh) * | 2015-07-11 | 2016-01-06 | 东北石油大学 | 测试输油管线输油效率的实验装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180988U1 (ru) * | 2017-10-24 | 2018-07-03 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Стенд для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами |
| RU2772335C1 (ru) * | 2021-06-03 | 2022-05-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство оценки пригодности тормозной жидкости тормозной системы транспортного средства |
| RU2801782C1 (ru) * | 2023-04-13 | 2023-08-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Стенд для исследования процесса образования асфальтосмолопарафиновых отложений |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110208500B (zh) | 一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法 | |
| Wang et al. | Effect of operating conditions on wax deposition in a laboratory flow loop characterized with DSC technique | |
| CN203178161U (zh) | 一种压裂液管路摩阻测定装置 | |
| US8881577B1 (en) | Method and system for analysis of rheological properties and composition of multi-component fluids | |
| RU151950U1 (ru) | Гидродинамический стенд для испытания противотурбулентных присадок для нефти и нефтепродуктов | |
| CN210534149U (zh) | 原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置 | |
| US11630045B2 (en) | Automated march funnel for oil and gas field operations | |
| Gillies | Pipeline flow of coarse particle slurries | |
| RU2629884C1 (ru) | Установка для оценки эффективности агентов снижения гидравлического сопротивления | |
| RU2650727C1 (ru) | Стенд для исследования процессов транспортировки тяжелой и битуминозной нефти | |
| CN105403478A (zh) | 含固液的多相流的冲刷试验系统及试验方法 | |
| Shire et al. | Pressure drop of flowing ice slurries in industrial heat exchangers | |
| RU2677073C1 (ru) | Стенд для исследования углеводородных жидкостей со сложными реологическими свойствами | |
| CN106680145B (zh) | 液体管路摩阻测定装置及使用其的方法 | |
| Solano et al. | Enhanced thermal-hydraulic performance in tubes of reciprocating scraped surface heat exchangers | |
| RU2659747C1 (ru) | Стенд для исследования агентов снижения гидравлического сопротивления при транспортировке нефти или нефтепродуктов по трубопроводу | |
| CN105954490A (zh) | 一种钨合金镀层油管动态防蜡效果评价方法 | |
| Haimin et al. | Wall sticking of high water-cut, highly viscous and high gel-point crude oil transported at low temperatures | |
| CN210269509U (zh) | 一种多功能减阻剂评价装置 | |
| Huang et al. | Physical properties of wax deposits on the walls of crude pipelines | |
| RU2801782C1 (ru) | Стенд для исследования процесса образования асфальтосмолопарафиновых отложений | |
| Venkatesan et al. | Wax deposition testing in a large-scale flow loop | |
| RU2811042C1 (ru) | Стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности | |
| RU202556U1 (ru) | Лабораторно-исследовательский циркуляционный стенд для испытаний методов противодействия процессам седиментации и коррозии в колонне насосно-компрессорных труб | |
| RU2812791C1 (ru) | Способ определения объема отложений на участке трубопровода горизонтального исполнения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200705 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211111 |