UA56025A - Піногенератор - Google Patents

Abstract

Піногенератор включає корпус, систему подання піноутворюючого розчину та газу, набір піногенераторних решіток, пристрій для подрібнювання і закручування піни. Сопло суцільно-факельної форсунки, змонтованої коаксіально в корпусі піногенератора, виконане з гвинтоподібними канавками і змінними насадками, відношення діаметра патрубка для подачі розчину піноутворювача і інгібітора корозії та сопла форсунки - не менше, ніж 6:1 при перепадах тиску розчину в ємності і газу в газопроводі не більш 0,2 МПа; розподільча решітка виконана овальною, ступінь перфорації першої піногенераторної решітки 0,50-0,58, з відношенням коефіцієнтів їх перфорації, а також першої і другої піногенераторної решітки складають 1:2 - 1:4.

Description

Винахід відноситься до галузі видобутку і транспорту газу, а саме, до пінного інгібування внутрішньої поверхні підземного обладнання свердловин та їх шлейфів від корозії.

Відома конструкція піногенератора (Патент України Моб447 кл. Е21Е5/02, Аб2С5/04. Піногенератор.

Бюл. Мов - 1, 29.12.1994), що містить корпус з патрубком для подачі стисненого повітря, піногенераторну сітку і розпилювач, виконаний з горловиною, де обтічник жорстко кріпиться з сіткою тягами і змонтований в корпусі з можливістю поздовжнього переміщення.

Недоліком відомого пристрою являється недостатня ефективність створення пін середньої кратності і високої дисперсності, відсутність коректного регулювання їх фізико-хімічних параметрів і невелика продуктивність.

Відома також конструкція піногенератора (Патент України Ме7342 кл. Е21Е5/00, Піногенератор. 29.09.1995), що містить корпус, насадки для подачі піноутворюючого розчину і повітря, піногенераторні сітки і вмонтований в корпусі пристрій для передчасної обробки піноутворювача в обоймі сіток з допомогою тіл сферичної форми відповідних діаметрів.

Недоліком даного пристрою є неможливість створення неперервного пінного потоку і піни високої дисперсності, а також значні допоміжні енергетичні затрати на перемішування куль.

Відомий також Піногенератор (Патент України Ме32639, кл. Аб2С5/02. Піногенератор. Бюл. Ме1ї, 2001, 15.02.20014, що містить корпус, установлену по осі корпуса форсунку розпорошувача, виконану з можливістю обертання, систему подачі газу і набір пінотворних сіток, причому, сітка для подрібнювання піни виконана у вигляді тонкої перфорованої решітки з вічками, розташованими під кутом до площини решітки. З допомогою даного піногенератора можливо створити піну значної кратності і дисперсності, але його використання в польових умовах, наприклад, для очистки газопроводів, - енергетичне невигідне, оскільки потребує також значних енергетичних затрат на обертання насадок форсунки і тонкої перфорованої решітки для подрібнювання піни. Крім того, в конструкції даного піногенератора не передбачена система регуляції кратності піни, її зменшення при одночасному збільшенню параметру дисперсності, що затрудняє його застосування для очистки внутрішньої поверхні газопромислового обладнання від забруднень, які виливаються піною за рахунок зниження міжпазового натягу і капілярних явищ і послідуючого створення на стальній поверхні плівки інгібітору.

Найбільш близьким рішенням до запропонованого є піногенератор, що містить корпус, систему подачі піноутворюючого розчину, набір решіток і пристрій для подрібнювання і закручування піни, в якому з метою підвищення її якості за рахунок збільшення параметрів кратності і дисперсності, пристрій для подрібнювання піни виконано у вигляді додаткової піногенераторної решітки з вічками менших розмірів, ніж в наборі решіток, а пристрій для закручування піни - в вигляді патрубків, сполучених з системою подачі газу і установлених на корпусі тангенціально між набором решіток і додатковою решіткою.

Недоліком пристрою прототипу є те, що кратність і дисперсність створеної піни регулюється тільки за допомогою набору піногенераторних решіток з вічками різних розмірів, а пристрій для закручування піни у вигляді тангенціальних патрубків для подачі газу перед допоміжною сіткою не створює умов для підвищення дисперсності створеної піни.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення конструкції даного піногенератора для створення оптимальних умов до генерації пін середньої кратності в межах 20 - 200 і дисперсності 10 - 500мкм, а також подачі їх не тільки в порожнину газопроводу, айв затрубний простір і насосно-компресорні труби (НКТ) газових і газоконденсатних свердловин і їх шлейфів з метою очистки і послідуючого інгібування внутрішньої поверхні газопромислового обладнання.

Для вирішення поставленої задачі у відомому піногенераторі що включає корпус, систему подання піноутворюючого розчину, та газу, набір піногенераторних решіток, пристрій для подрібнювання і закручування піни, стосовно винаходу, сопло суцільно-факельної форсунки змонтоване коаксіальне в корпусі піногенератора, виконане з гвинтоподібними канавками і змінними насадками, що дає змогу закручування подаваеємого розчину піноутворювача на овальну розподільчу решітку, сприяючи розпорошуванню крапель рідини і більш якісному піноутворенню, а змінні насадки сприяють регулюванню кратності і дисперсності отриманої піни в залежності від перепадів тиску в ємності для розчину і газопроводі. Важливими показниками в цьому плані для створення стабільного режиму піноутворення є відношення діаметрів патрубка для подачі розчину та сопла форсунки, яке повинно складати величину, не меншу як 6 : 1 при перепадах тиску розчину в ємності і газу в газопроводі не більш 0,2мМПа.

Важливим також є конструкція розподільчої решітки. Вона виконана не конусною, а овальною, що сприяє створенню більш плавного режиму розпорошування крапель і піноутворення. Крім того, ступінь перфорації першої піногенераторної решітки декілька нижча, ніж у прототипа (0,50 - 0,58), а відношення коефіцієнтів їх перфорації, а також першої і другої піногенераторної решітки складають 1:2 -1 : 4, що дає змогу підвищити кратність і дисперсність піни і створити оптимальні умови для очистки порожнини газопроводу.

Суттєвою відмінною ознакою від прототипу являється також змонтовані на корпусі піногенератора не за першою, а за другою піногенераторною сіткою два тангенціальні патрубки з змінними вставними жолобами, отвори яких орієнтовані на подачу газу на внутрішню стінку трубопроводу під кутом 30 - 60", що дає змогу при необхідності проведення польових робіт по очистці і інгібіторному захисту затрубного простору і НКТ свердловин руйнувати міжфазний шар піни на внутрішній поверхні труби для зменшення її в'язкості, що приводить до зменшення енергетичних затрат при транспортуванні піни.

Суттєвим також являється те, що друга піногенераторна решітка виконана з можливістю провороту в площині труби на 1807 при допомозі різьбового з'єднання і фіксатора, механізм якого розташовано на зовнішній поверхні корпусу, що дає можливість регулювати кратність піни в залежності від подачі в затрубний простір і НКТ свердловин в межах 20 - 100 чи в промисловий газопровід - в межах 100 - 200 при подачі піни в газопровід друга піногенераторна решітка повністю перекриває площину труби, що сприяє підвищенню кратності і дисперсності пін і підвищенню їх очисних технологічних властивостей. При проведенні процесів інгібування газопромислового обладнання ця решітка відповідним чином повертається.

Суттєво також відрізняється даний піногенератор від прототипу тим, що фланцеві з'єднання для кріплення решіток замінено на каркасне замкове кріплення з різьбовим перехідником, який зручно згвинчується, що поліпшує герметичність, знижує металоємкість конструкції в 10 - 15 разів в порівнянні з прототипом і більш зручний в технічному обслуговуванні і ремонті.

Для вирішення поставленої задачі розроблена конструкція піногенератора, представлена на фіг.1 на фіг.2 зображено розріз А - А, на фіг.З розріз Б - Б, фіг.1.

Піногенератор (фіг.1) складається з корпусу 1 з закріпленою в ньому суцільно-факельною форсункою 2, манометрів зразкових З і термометру 4, клапанів 5, двох тангенціальних патрубків 6 і датчиків 7.

Суцільно-факельна форсунка являє собою зварну конструкцію із труби і радіальне привареним штуцером для з'єднання з патрубком подачі розчину піноутворювача. За допомогою 4-гранного кінця сердечника форсунки забезпечиться регулювання подачі поверхнево активного розчину чи інгібітору корозії з допомогою спеціального ключа, який має доступ до сердечника через вхідний штуцер 8. Сопло насадки форсунки виконано з гвинтоподібними канавками і змінними насадками, що сприяє створенню на виході із сопла суцільного фонтану рідини, а заміна насадок 4 на форсунці дає можливість створювати кут розбризкування в межах 30 - 120". Відношення діаметра патрубка для подачі розчину піноутворювача і інгібітора корозії та сопла форсунки не менше ніж 6 : 1 при перепадах тиску розчину в ємності і газу в газопроводі не більш 0,2МПа.

На вході газу на корпус піногенератора нагвинчується перехідник 9 з трапецій дальнею різьбою, до якої приварені рукоятки 10 і штуцер 8, в торці якого закріплена шламозахисна решітка 11 для затримки механічних дрібнодисперсних забруднень. Герметичність апарату досягається нагвинчуванням перехідника 9 на корпус 1, на якому приварене опірне кільце 12 з металевою прокладкою 13 (мідною чи з нержавіючої сталі).

Тангенціальні патрубки 6 (фіг.2) приварені до корпусу апарата, в які вставлені і закріплюються втулкою за допомогою гайки змінні жолоби 14 (4 - 5шт.) з овальними отворами, що дає можливість при подачі через них газу направити створений пінний потік на стінки трубопроводу, ущільниш його, частково зруйнувати шар піни, що контактує з внутрішньою поверхнею труби, знизити його в'язкість І підняти швидкість потоку пінної дисперсної системи, що дає можливість закачати даний газорідинний потік в затрубний простір І НКТ свердловин.

В середині корпусу піногенератора закріплені на каркасі 15 з опорою на стропах 16 піногенераторна плоска 17 і розподільча овальна решітка 18, які легко демонтуються при технічному обслуговуванні і ремонті апарату. Ступінь перфорації першої піногенераторної решітки 0,50 - 0,58, з відношенням коефіцієнтів їх перфорації, а також першої і другої піногенераторної решітки складають 1:2 -1 -4.

Друга піногенераторна сітка 19, яка кріпиться окремо стопором 16, може провертатися в площині труби на 180" (фіг.3) за допомогою 4-гранника 20, який вставляється в гніздо каркасу 21, до якого кріпиться решітка, і стопориться фіксатором 22, що дає можливість суттєво регулювати параметри кратності і дисперсності піни, здійснити після очистки плавний режим подачі інгібітору корозії в затрубний простір і НКТ свердловини і забезпечити її інгібіторний захист.

Датчики 7 для визначення питомого електроопору створеного пінного потоку під'єднуються до приладу, дані якого фіксуються за допомогою портативного комп'ютера типу Мошроок.

Відбір піни для експрес-аналізів виконується при відкритому клапані 5.

Піногенератор працює наступним чином:

Піногенератор установлюється на переносних опорах і під'єднується через вхідний штуцер 8 до крану на усті свердловини. Газ на вході у піногенератор проходить через шламозахисну сітку 11, а через клапан 5 подається розчин для піноутворення до суцільнофакельної форсунки 2, яка створює факел крапель розчину піноутворювача, які розпорошуються потоком газу на овальну 18, першу 17 і другу піногенераторну сітку 19. Створений пінний потік через вихідний штуцер 8 подається в затрубний простір чи НКТ свердловин.

Для зменшення кратності піни в межах 20 - 100, регулювання її дисперсності і подачі інгібіторів корозії друга піногенераторна сітка 19 повертається в площині труби на 180" (чи менше) при допомозі 4-гранника ії стопориться фіксатором 22, після чого газ подається через тангенціальні патрубки 6 і через змінні вставні жолоби 14 орієнтується на внутрішню поверхню піногенератора, який створює змочений розпорошеною піною міжфазний шар стальної поверхні, що дає змогу зменшити в'язкість потоку і зменшити

Ар на його транспортування.

Розроблений піногенератор випробувано в польових умовах на свердловині Ме9 Юліївського нафтогазового промислу ГПУ "Харківгазвидобування" і свердловині Ме27 Локачинського газового промислу

ГПУ "Львівгаз-видобування". Результати досліджень свідчать про його високу ефективність очистки і інгібування свердловин і їх шлейфів і можливість його серійного виготовлення і впровадження у виробництво.

/ З 7 625 юймтвезівтво ча ті , .

ЗО Дав З/д ра Ми НН нах «

А ТК ТУ, -Ще-ААЛ-А--А 658 -

Ж! т Корж 223

ЛЕМ нні у

Це» курки арки кни й ; Н с 98 Х5 ко г? т 5 Ма /8 ра щ, .

Фіг

АТА 5-6 го. 22

Ше Я пдинни

О.Я й - й ду й й

Фіг.2 Фіг.3

Claims (3)

1. Піногенератор, що включає корпус, систему подання піноутворюючого розчину та газу, набір піногенераторних решіток, пристрій для подрібнювання і закручування піни, який відрізняється тим, що сопло суцільно-факельної форсунки, змонтованої коаксіально в корпусі піногенератора, виконано з гвинтоподібними канавками і змінними насадками, відношення діаметра патрубка для подачі розчину піноутворювача і інгібітора корозії та сопла форсунки - не менше, ніж 6:11 при перепадах тиску розчину в ємності і газу в газопроводі не більш 0,2 МПа; розподільча решітка виконана овальною, ступінь перфорації першої піногенераторної решітки 0,50-0,58, з відношенням коефіцієнтів їх перфорації, а також першої і другої піногенераторної решітки складають 12 - 1:4.

2. Піногенератор за п. 1, який відрізняється тим, що на корпусі піногенератора за другою піногенераторною сіткою змонтовані два тангенціальні патрубки зі змінними вставними жолобами, отвори яких орієнтовані на подачу газу на внутрішню стінку трубопроводу під кутом 30-60".

3. Піногенератор за п. І, який відрізняється тим, що друга піногенераторна решітка виконана з можливістю провороту в площині труби на 1807 при допомозі нарізного з'єднання і фіксатора, механізм якого розташовано на зовнішній поверхні корпусу для регулювання кратності піни в залежності від подачі в затрубний простір 1 насосно-компресорні труби свердловин в межах 20-100 чи в її шлейф - в межах 100-200.