Установка термической доподготовки нефти. Установка нагрева нефти


Установка нагрева нефти

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах (НКТ) нефтяных скважин и нефтепроводах. Техническим результатом изобретения является минимизация потребляемой мощности и повышение надежности. Для этого установка содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель (НК), в котором установлены силовые проводники, броня и проводники датчика температуры. Причем последний установлен внутри НК. Броня снабжена внешней полимерной оболочкой и подключена к защитному заземлению. Силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафу клеммном переходном. Со шкафом соединена система управления нагревом НК. Внутри корпуса системы управления установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации и управляемым мостовым выпрямителем. Последний соединен с блоком измерительных приборов и выходной панелью с установленными на ней электротехническими выводами. С помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора соединен блок управления (БУ). Выходные цепи измерителя-регулятора соединены с БУ, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем. Блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления соединен с БУ и измерителем-регулятором. При этом НК погружен нижним концом в НКТ и закреплен на ней в сальниковом устройстве. Причем НКТ установлена в обсадной колонне. Между НКТ и обсадной колонной имеется затрубное пространство, являющееся проводником тепла от НКТ в грунт. На поверхности НК проходит через направляющий ролик, оттяжной ролик и закреплен в замке. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин, в частности к установкам нагрева нефти, и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин и нефтепроводах.

Уровень техники

Известно устройство для поддержания теплового режима скважины на уровне предупреждения в ней парафиногидратообразования, содержащее геофизический кабель с сердечником из семи многопроволочных токопроводящих жил, подушку под броню в виде обмотки из полиэтилентерефталатной ленты, броню из стальных круглых проволок, подключенный к трехфазному источнику питания (см. Малышев А.Г. и др. Применение греющих кабелей для предупреждения парафиногидратообразования в нефтяных скважинах. «Нефтяное хозяйство», 1990, №6, с.58-60).

Недостатком данного устройства является низкий уровень выделяемой электрической мощности, недостаточной для предупреждения образования отложений парафина, особенно в случаях высокого содержания парафиновых фракций в нефти (более 10%).

Известно устройство для нагрева скважины, содержащее расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, при этом на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющееся вторым нагревательным элементом, при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному.

В устройстве мощность второго нагревательного элемента составляет 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента.

В устройстве неизолированный участок кабеля имеет длину 2-10 м, а токопроводящие грузы выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм, расположенных на неизолированном участке на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

В устройстве кабель имеет переменное по длине сопротивление.

В устройстве кабель снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству (см. пат. РФ №2171363, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл. 27.07.2001 г.)

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса нагрева скважины.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятой авторами за прототип является установка для депарафинизации нефтегазовых скважин, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель и соединенную с ним систему управления его нагревом, при этом нагревательный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах 1-10, причем установка дополнительно сдержит, по меньшей мере, один датчик температуры, установленный на нагревательном кабеле, а система управления нагревом выполнена с возможностью ступенчатого регулирования температуры нагревательного кабеля с чередованием его нагрева до максимально заданной температуры и создания пауз для его охлаждения в пределах 30°С от этой температуры.

В установке по меньшей мере один нагревательный элемент выполнен многожильным.

В установке нагревательные элементы выполнены из одного и того же материала.

В установке нагревательные элементы выполнены из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

В установке нагревательный кабель дополнительно содержит изолированный и электрически нейтральный торс из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполнены из медных жил.

В установке нагревательные элементы расположены симметрично относительно друг друга.

В установке нагревательные элементы расположены коаксиально.

В установке общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 15 Ом.

В установке при наличии более двух датчиков температуры один из них размещают в кабеле рядом с местом соединения нагревательных элементов.

Установка содержит натяжной ролик, размещенный на крепежном приспособлении, установленном на расстоянии от устья скважины, направляющий ролик и сальниковое уплотнение, размещенные на устьевом фланце, через которые пропускают нагревательный кабель при введении его в скважину.

В установке система управления нагревом нагревательного кабеля содержит микроЭВМ с программным управлением режимом нагрева при ручном выборе временного и температурного диапазонов нагрева и паузы и реле перевода в автоматический режим нагрева в диапазоне установленного временного интервала (см. пат. РФ №2166615, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл.10.05.2001 г.).

Недостатком данной установки является высокое потребление мощности и невысокая надежность.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к минимизации потребляемой мощности и повышению надежности.

Технический результат достигается с помощью установки нагрева нефти, содержащей спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники, проводники датчика температуры, причем последний установлен в нагревательном кабеле, броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафе клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленным на ней электротехническими выводами, блок управления, блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления, при этом система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем и измерителем-регулятором, причем управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, блок питания цепей управления соединен с блоком управления и измерителем-регулятором.

Краткое описание чертежей

На чертеже дана установка нагрева нефти.

Осуществление изобретения

Установка нагрева нефти содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель 1, в котором установлены: силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры (не показан), причем последний установлен внутри нагревательного кабеля 1, и броня 4, снабженная внешней полимерной оболочкой (не показана) и подключенная к защитному заземлению (не пронумеровано), при этом силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 имеют промежуточные электрические соединения 5, которые расположены в шкафе 6 клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса 7, внутри которого установлены автоматический выключатель 8 с подключенной входной цепью питания силовой цепи (не пронумеровано), соединенный с блоком световой сигнализации 9 и управляемым мостовым выпрямителем 10, последний соединен с блоком измерительных приборов 11 и выходной панелью 12 с установленными на ней электротехническими выводами (не показаны), блок управления 13 соединен с помощью проводников 3 с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора 14, а выходные цепи измерителя-регулятора 14 соединены с блоком управления 13, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем 10, блок питания 15 цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления (не пронумерована) соединен с блоком управления 13 и измерителем-регулятором 14, при этом нагревательный кабель 1 погружен нижним концом в насосно-компрессорную трубу 16 и закреплен на ней в сальниковом устройстве 17, насосно-компрессорная труба 16 установлена в обсадной колонне 18, причем между насосно-компрессорной трубой 16 и обсадной колонной 18 имеется затрубное пространство 19, являющееся проводником тепла от насосно-компрессорной трубы 16 в грунт (не пронумерован), а на поверхности нагревательный кабель 1 проходит через направляющий ролик 20, оттяжной ролик 21 и закреплен в замке 22.

Установка нагрева нефти работает следующим образом. Для минимизации потребляемой мощности распределение выделяемой силовыми проводниками 2 удельной мощности вдоль насосно-компрессорной трубы 16 обеспечивают в соответствии с формулой:

где: λ - расстояние (глубина) до элементарного участка нагревательного кабеля 1, м;

Nкаб(λ) - удельная мощность элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине λ, Вт/м;

Nнефть(λ)=С·D1·dTтреб(λ)/dλ - удельная мощность, потребляемая (отдаваемая) нефтью на элементарном участке насосно-компрессорной трубы 16, Вт/м;

Nпотерь(λ)=α·(Ттреб(λ)-Тскв(λ)) - мощность потерь из элементарного участка насосно-компрессорной трубы 16 в затрубное пространство 19 и через стенки обсадной колонны 18 в грунт;

Ттреб(λ) - требуемая температура элементарного участка нагревательного кабеля 1 (выше либо равна точке плавления парафиногидрата), К;

Тскв(λ) - геодезическая температура элементарного участка скважины, К;

D1=D/(24 ·60·60) - производительность скважины, кг/с;

D - дебит скважины, кг/сутки;

С - теплоемкость жидкости в скважине, Дж/кг·К;

α - коэффициент тепловых потерь насосно-компрессорной трубы в затрубное пространство, Вт/м·К.

В качестве грузонесущего элемента нагревательного кабеля 1 применена броня 4, представляющая собой два разнонаправленных повива стальных проволок (количества проволок в повивах - 12÷36), расположенная снаружи нагревательного кабеля 1 и охватывающая все элементы его конструкции.

Броня 4 нагревательного кабеля 1 является одновременно защитным элементом нагревательного кабеля 1 от механических повреждений и заземлена (не пронумеровано), чем обеспечивается требуемый уровень электробезопасности при эксплуатации.

Внешняя полимерная оболочка защищает броню 4 нагревательного кабеля 1.

Для минимизации выделяемой нагревательным кабелем 1 тепловой мощности электрическое сопротивление, по меньшей мере, одного из силовых проводников 2 по длине нагревательного кабеля 1 должно быть прямопропорционально удельной мощности элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине λ.

Во внутренней части нагревательного кабеля 1 расположены датчики температуры (не показан) и проводники 3 датчика температуры, одним концом подключенные к датчику температуры, а другим к системе регулирования. Датчик температуры обеспечивает обратную связь в системе регулирования и необходим для управления процессом нагрева нефти, а также предотвращения аварийных режимов работы установки нагрева нефти вследствие перегрева нагревательного кабеля 1.

Сальниковое устройство 17 обеспечивает крепление нагревательного кабеля 1 в насосно-компрессорной трубе 16 и герметичность последней.

Направляющий ролик 20 и оттяжной ролик 21 обеспечивают правильность монтажа нагревательного кабеля 1 в процессе эксплуатации и предотвращают недопустимый изгиб нагревательного кабеля 1.

Замок 22 предотвращает соскальзывание нагревательного кабеля 1 в скважину при выходе из строя сальникового устройства 17.

Верхний конец нагревательного кабеля 1 заведен в шкаф 6 клеммный переходной. Силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 нагревательного кабеля 1 имеют промежуточное электрическое соединение 5 в шкафе 6 клеммном переходном и предотвращают попадание нефтяных газов через нагревательный кабель 1 в систему управления, что обеспечивает требуемый уровень пожаробезопасности установки нагрева нефти.

Далее силовые проводники 2 нагревательного кабеля 1 подключают к клеммам (не показаны) выходной панели 12, проводники 3 датчика температуры к блоку 13 управления.

Питание сети силовой цепи установки нагрева нефти осуществляют от трехфазной сети переменного тока напряжением 380-620 В частоты 50 Гц.

Напряжение питающей сети силовой цепи прикладывается к контактам автоматического выключателя 8, который дает возможность включения и выключения силовой цепи установки нагрева нефти, а также обеспечивает отключение напряжения силовой цепи при возникновении аварийной ситуации.

С автоматического выключателя 8 напряжение поступает на блок световой сигнализации 9 и на управляемый мостовой выпрямитель 10. Индикаторы (не показаны) блока световой сигнализации 9 отображают наличие напряжения соответствующих фаз питающей сети силовой цепи.

Управляемый мостовой выпрямитель 10 преобразует переменное напряжение питающей сети силовой цепи в постоянное напряжение, прикладываемое к электротехническим выводам выходной панели 12 и далее к силовым проводникам 2 нагревательного кабеля 1, необходимое для создания рабочего тока в цепи силовых проводников 2. Управляемый мостовой выпрямитель 10 управляет величиной отдаваемой в нагревательный кабель 1 энергии, а следовательно, и температурой нагреваемой нефти. Отсутствие механических контактов в управляемом мостовом выпрямителе 10 повышает его надежность и увеличивает срок эксплуатации установки нагрева нефти в целом.

Блок измерительных приборов 11 отображает величину напряжения на выходе управляемого мостового выпрямителя 10 и величину тока в цепи силовых проводников 2 нагревательного кабеля 1, что необходимо для визуального контроля и оценки рабочего режима нагревательного кабеля 1.

Электротехнические выводы выходной панели 12 надежно соединяют силовые проводники 2 с силовой цепью системы управления.

Проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1 подключают к блоку управления 13. Блок управления 13 формирует выходной токовый сигнал диапазона 0-20 мА в зависимости от сопротивления датчика температуры нагревательного кабеля 1.

Токовый сигнал блока управления 13 подается на измеритель-регулятор 14, который на основании полученных данных отображает текущую температуру нагревательного кабеля 1 в точке установки датчика температуры, и в зависимости от заданных параметров регулирования формирует сигнал управления. Полученный от измерителя-регулятора 14 сигнал управления преобразуется блоком управления 13 в импульсы управления для управляемого мостового выпрямителя 10.

Напряжение питающей сети цепей управления подают на блок питания 15 цепи управления. Блок питания 15 формирует питающие напряжения для блока управления 13 и измерителя-регулятора 14.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- установка потребляет минимальную мощность;

- имеет высокую надежность;

- высокую эффективность процесса нагрева скважины и уровень выделяемой электрической мощности, достаточной для предупреждения асфальтосмолопарафиновых отложений.

Установка нагрева нефти, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники, проводники датчика температуры, причем последний установлен в нагревательном кабеле, и броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафу клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленными на ней электротехническими выводами, блок управления, блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления, отличающаяся тем, что система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем и измерителем-регулятором, при этом управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, блок питания цепей управления соединен с блоком управления и измерителем-регулятором.

www.findpatent.ru

Нагрев нефти и нефтепродуктов Установки и печи подогрева нефти

Предлагаемый стандартно для условия НПС (нефтеподогревающие станции) конвекционный тип печи, имеет самые разнообразные сферы применения и в первую очередь используется для нагревания жидкостей, особо чувствительных к перегреву, таких как сырая нефть и другие, благодаря чему, находит широкое применение в нефтехимической промышленности.

Нефть нагревается по мере ее прохождения через змеевик теплопередачи. Змеевик подогревается конвекционными газами, обволакивающими внешнюю поверхность змеевиков. В целях повышения КПД и ограничения радиации от пламени горелки газы рециркулируются.

Отличительные особенности:

Печь рассчитана на работу на двух видах топлива нефть/природный газ, может быть предусмотрена работа на пропане, мазуте или дизельном топливе.

КПД – 90%

Срок службы – около 30 лет

Конструкция змеевика предусматривает частичную замену отдельных износившихся участков без необходимости демонтажа и замены всего змеевика целиком.

Может работать в режиме горячего резерва (режим ожидания) во время периодов, когда не осуществляется нагрев нефти, нагреватель имеет возможность поддерживать ном. Т камеры сгорания примерно до 288°C. Этот режим работы минимизирует время пуска в начале каждого цикла нагрева.

Другой фактор, который нужно принять во внимание, - это низкая температура топочного газа, не только с точки зрения эксплуатационных расходов, но также и точки зрения безопасности.

Благодаря нашей конструкции выходная температура топочного газа составляет примерно 170°C.

Эти температуры при различных рабочих условия и для разных видов топлива намного ниже температуры самопроизвольного возгорания типичных топливных газов (1000 F - около 538°C), на месте в случае наличия или внештатного возникновения на месте опасных условий.

Спецификация

*Расчет печи производился при Н.У. (t=20 °C)

Особенности конструкции

Змеевик: Змеевик печи будет спроектирован и будет иметь отметку согл. ASME раздел VIII. Конструкция имеет материалы труб и оребрение на основании метода «ряд за рядом» для оптимизации теплопередачи и стоимости. Змеевик разделен в соответствии с перепадом давления и выполнен в серпантинной конфигурации. Топочный газ обменивается теплом с рабочим газом способом противотока.

Трубные решетки: Имеется 2 трубные решетки, расположенные на обеих сторонах секции змеевика. Трубные решетки изготовлены из материала 304SS(нержавеющая сталь) и выполнены таким образом, что каждая отдельная труба может свободно расширяться и давать усадку с ограничением. Исполнение свободноплавающей трубной решетки данного типа обеспечивает то, что различное расширение между трубами не имеет неблагоприятного воздействия на целостность трубной решетки.

Корпус: изготовлен из плиты из углеродистой стали A-36, с горизонтальными и вертикальными элементами жесткости, размещенными с целью обеспечения дополнительной прочности. Корпус состоит из 3 первичных секций: цилиндрическая секция горения, прямоугольная и плоская секция змеевика, прямоугольный вытяжной канал. Вся внешняя часть корпуса будет подвергнута пескоструйной обработке, загрунтована и покрашена согласно стандартам производителя.

В нижней части корпуса предусмотрен люк-лаз квадратного сечения размером 600 х 600 мм, для проведения внутреннего осмотра и технико-обслуживающих мероприятий.

Канал для рециркуляции и выпускной дымоход: будут изготовлены из углеродистой стали.

Изоляция: Вся печь футерована волокнистой блочной изоляцией, которая значительно более прочная, чем стандартная волокнистая обертывающая изоляция. Опыт работы с данным блочным исполнением других печей прямого нагрева показал, что оно является чрезвычайно прочным и надежным.

Описание входящего в состав печи оборудования:

Горелка – Горелка с высоким диапазоном измерения будет обеспечена для работы на природном газе и нефти. Горелка будет установлена на нагревателе и предварительно соединена с панелью управления.

Обзор поставляемого оборудования горелки:

  • 1 горелка с топкой футерованной огнеупорным материалом для работы на природном газе и нефти
  • 1 воздуходувка воздуха горения с двигателем TEFC (закрытого типа с воздушным охлаждением)
  • 1 заслонка воздуха горения с управляющим электродвигателем
  • 1 реле низкого давления воздуха горения
  • 1 сканер пламени
  • 1 искровой воспламенитель
  • 1 трансформатор зажигания

Топливная линия – Предварительно соединенный обвязкой и проводкой коллектор топливной линии согласно требованиям NFPA 86. Топливная линия является неотъемлемой частью системы безопасности горелки, которая регулирует наличие топлива к горелке.

Обзор поставляемого оборудования подачи топлива:

Линия подачи газа

  • 1 регулятор начального давления, рассчитанный на входное давление природного газа 25 PSIG (1,72 бар)
  • 2 предохранительных отсекающих клапана для закрытия первичной линии
  • 1 выпускной клапан (открывающийся при отказе системы) для отвода первичной линии
  • 4 ручных изолирующих шаровых клапана для перекрытия первичной линии
  • 1 фильтр для фильтрации топливного газа на входе
  • 1 реле высокого и низкого давления газа
  • 2 жидкостных манометра соединенных через кран для индикации первичной линии
  • 1 регулятор управляющего давления, рассчитанный на давление природного газа на входе 25 PSIG (1,72 бар)
  • 2 запорных клапана (закрывающихся при отказе системы) для закрытия управляющей линии
  • 1 выпускной клапан (открывающийся при отказе системы) для отвода управляющей линии
  • 2 ручных изолирующих шаровых клапана для перекрытия управляющей линии
  • 2 жидкостных манометра соединенных чрез кран для индикации управляющей линии
  • Предварительное соединение обвязкой и проводкой – топливная линия будет предварительно соединена обвязкой от входного изолирующего клапана со входом горелки. Все компоненты топливной линии будут предварительно соединены проводкой с панелью управления, установленной на нагревателе, или с распределительной коробкой.

Линия подачи нефти

  • 1 предохранительный запорный клапан для закрытия первичной линии
  • 1 нормально открытый соленоидный выпускной клапан для вентиляции первичной линии
  • 2 ручных изолирующих шаровых крана для перекрытия первичной линии
  • 1 дуплексный фильтр для фильтрации нефтяного топлива
  • 1 предварительный электрический подогреватель
  • 1 реле высокого давления
  • 1 реле низкого давления
  • 2 жидкостных манометра
  • 1 маслонасос

Вентилятор для рециркуляции – Будет обеспечен вентилятор рециркуляции топочного газа.

Обзор оборудования вентилятора рециркуляции:

  • 1 вентилятор рециркуляции с фланцевым входом, выходом и шлаковой дверцей
  • 1 двигатель TEFC

Панель управления и система управления горелкой – Будет обеспечена панель управления системы нагрева со встроенной системой управления работой горелки согласно требованиям NFPA 86.

Система управления горением на базе ПЛК Allen-Bradley Compactlogix. Система будет включать все необходимые платы ввода-вывода, сенсорный монитор с интерфейсом «человек-машина» и модуль связи Ethernet. Все программирование, связанное с расходом теплоты и устройствами управления нагревателя будет включено.

Панель управления будет отображать и/или регулировать все параметры работы нагревателя прямого нагрева. Встроенная система управления работой горелки обеспечивает надежность и логическую схему пуска для нагревателя. Эта панель учитывает повторную передачу 4-20 mA технологических параметров и дистанционную настройку заданного значения величины от ПЛК заказчика. Выходное реле неисправности общей системы будет встроено. Местная кнопка аварийного отключения будет обеспечена, и средства для дистанционного аварийного останова будут встроены. Панель управления будет полностью собрана и проверена на функциональность до отгрузки.

Обзор поставляемого оборудования панели управления:

  • 1 система управления работой горелки с цифровым дисплеем, установленным на двери.
  • 1 цифровой управляющий контроллер ПИД-регулирования для управления модуляцией горелки «режима регенерации» и индикации температуры технологического газа на выходе
  • 1 цифровой управляющий контроллер ПИД-регулирования для управления модуляцией горелки «режима временной остановки» во время периодов без расхода технологического газа
  • 1 цифровой индикатор для индикации температуры технологического газа на входе
  • 1 цифровой концевой контроллер для сигнализации и индикации температуры топочного газа
  • 1 цифровой концевой контроллер для сигнализации и индикации температуры камеры горения
  • 1 цифровой концевой контроллер для сигнализации и индикации высокой температуры технологического газа
  • кожух панели NEMA 4X
  • кнопки, ручные переключатели и индикаторные лампы при необходимости

Автоматическая система газового пожаротушения (СО2) для локализации внутренних возгораний

Система включает в себя:

  • 9 шт. баллонов с CO2, собранных внутри изолированного / нагреваемого шкафа
  • 10 шт. пожарных тепловых извещателей
  • 10 шт. нагнетательных сопел CO2 и распределительные трубы
  • 1 шт. электронную панель управления системой

Принцип действия:

В случае протечки змеевика и оповещения извещателя о случившимся возгорании, происходит отключении установки подогрева нефти, а внутренний объем нагревателя моментально заполняется СО2, что приводит к моментальной локализации возгорания.

Каждая печь комплектуется следующим оборудованием:

1. Печь с прямым обогревом конвекционного типа в комплекте с:

  • Вентилятор и двигатель воздуха горения
  • Горелка для нефти/ газа и топливная линия
  • Система предварительного нагрева воздуха горения
  • Панель управления нагревателем и система управления горелкой
  • Вентилятор и двигатель для рециркуляции
  • Система каналов для рециркуляции
  • Выпускная труба

2. Автоматическая система газового пожаротушения СО2 для локализации внутренних возгораний

www.gas-burners.ru

установка нагрева нефти - патент РФ 2263763

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах (НКТ) нефтяных скважин и нефтепроводах. Техническим результатом изобретения является минимизация потребляемой мощности и повышение надежности. Для этого установка содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель (НК), в котором установлены силовые проводники, броня и проводники датчика температуры. Причем последний установлен внутри НК. Броня снабжена внешней полимерной оболочкой и подключена к защитному заземлению. Силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафу клеммном переходном. Со шкафом соединена система управления нагревом НК. Внутри корпуса системы управления установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации и управляемым мостовым выпрямителем. Последний соединен с блоком измерительных приборов и выходной панелью с установленными на ней электротехническими выводами. С помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора соединен блок управления (БУ). Выходные цепи измерителя-регулятора соединены с БУ, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем. Блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления соединен с БУ и измерителем-регулятором. При этом НК погружен нижним концом в НКТ и закреплен на ней в сальниковом устройстве. Причем НКТ установлена в обсадной колонне. Между НКТ и обсадной колонной имеется затрубное пространство, являющееся проводником тепла от НКТ в грунт. На поверхности НК проходит через направляющий ролик, оттяжной ролик и закреплен в замке. 1 ил. установка нагрева нефти, патент № 2263763

Рисунки к патенту РФ 2263763

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин, в частности к установкам нагрева нефти, и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин и нефтепроводах.

Уровень техники

Известно устройство для поддержания теплового режима скважины на уровне предупреждения в ней парафиногидратообразования, содержащее геофизический кабель с сердечником из семи многопроволочных токопроводящих жил, подушку под броню в виде обмотки из полиэтилентерефталатной ленты, броню из стальных круглых проволок, подключенный к трехфазному источнику питания (см. Малышев А.Г. и др. Применение греющих кабелей для предупреждения парафиногидратообразования в нефтяных скважинах. «Нефтяное хозяйство», 1990, №6, с.58-60).

Недостатком данного устройства является низкий уровень выделяемой электрической мощности, недостаточной для предупреждения образования отложений парафина, особенно в случаях высокого содержания парафиновых фракций в нефти (более 10%).

Известно устройство для нагрева скважины, содержащее расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, при этом на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющееся вторым нагревательным элементом, при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному.

В устройстве мощность второго нагревательного элемента составляет 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента.

В устройстве неизолированный участок кабеля имеет длину 2-10 м, а токопроводящие грузы выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм, расположенных на неизолированном участке на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

В устройстве кабель имеет переменное по длине сопротивление.

В устройстве кабель снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству (см. пат. РФ №2171363, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл. 27.07.2001 г.)

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса нагрева скважины.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятой авторами за прототип является установка для депарафинизации нефтегазовых скважин, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель и соединенную с ним систему управления его нагревом, при этом нагревательный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах 1-10, причем установка дополнительно сдержит, по меньшей мере, один датчик температуры, установленный на нагревательном кабеле, а система управления нагревом выполнена с возможностью ступенчатого регулирования температуры нагревательного кабеля с чередованием его нагрева до максимально заданной температуры и создания пауз для его охлаждения в пределах 30°С от этой температуры.

В установке по меньшей мере один нагревательный элемент выполнен многожильным.

В установке нагревательные элементы выполнены из одного и того же материала.

В установке нагревательные элементы выполнены из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

В установке нагревательный кабель дополнительно содержит изолированный и электрически нейтральный торс из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполнены из медных жил.

В установке нагревательные элементы расположены симметрично относительно друг друга.

В установке нагревательные элементы расположены коаксиально.

В установке общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 15 Ом.

В установке при наличии более двух датчиков температуры один из них размещают в кабеле рядом с местом соединения нагревательных элементов.

Установка содержит натяжной ролик, размещенный на крепежном приспособлении, установленном на расстоянии от устья скважины, направляющий ролик и сальниковое уплотнение, размещенные на устьевом фланце, через которые пропускают нагревательный кабель при введении его в скважину.

В установке система управления нагревом нагревательного кабеля содержит микроЭВМ с программным управлением режимом нагрева при ручном выборе временного и температурного диапазонов нагрева и паузы и реле перевода в автоматический режим нагрева в диапазоне установленного временного интервала (см. пат. РФ №2166615, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл.10.05.2001 г.).

Недостатком данной установки является высокое потребление мощности и невысокая надежность.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к минимизации потребляемой мощности и повышению надежности.

Технический результат достигается с помощью установки нагрева нефти, содержащей спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники, проводники датчика температуры, причем последний установлен в нагревательном кабеле, броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафе клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленным на ней электротехническими выводами, блок управления, блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления, при этом система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем и измерителем-регулятором, причем управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, блок питания цепей управления соединен с блоком управления и измерителем-регулятором.

Краткое описание чертежей

На чертеже дана установка нагрева нефти.

Осуществление изобретения

Установка нагрева нефти содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель 1, в котором установлены: силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры (не показан), причем последний установлен внутри нагревательного кабеля 1, и броня 4, снабженная внешней полимерной оболочкой (не показана) и подключенная к защитному заземлению (не пронумеровано), при этом силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 имеют промежуточные электрические соединения 5, которые расположены в шкафе 6 клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса 7, внутри которого установлены автоматический выключатель 8 с подключенной входной цепью питания силовой цепи (не пронумеровано), соединенный с блоком световой сигнализации 9 и управляемым мостовым выпрямителем 10, последний соединен с блоком измерительных приборов 11 и выходной панелью 12 с установленными на ней электротехническими выводами (не показаны), блок управления 13 соединен с помощью проводников 3 с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора 14, а выходные цепи измерителя-регулятора 14 соединены с блоком управления 13, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем 10, блок питания 15 цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления (не пронумерована) соединен с блоком управления 13 и измерителем-регулятором 14, при этом нагревательный кабель 1 погружен нижним концом в насосно-компрессорную трубу 16 и закреплен на ней в сальниковом устройстве 17, насосно-компрессорная труба 16 установлена в обсадной колонне 18, причем между насосно-компрессорной трубой 16 и обсадной колонной 18 имеется затрубное пространство 19, являющееся проводником тепла от насосно-компрессорной трубы 16 в грунт (не пронумерован), а на поверхности нагревательный кабель 1 проходит через направляющий ролик 20, оттяжной ролик 21 и закреплен в замке 22.

Установка нагрева нефти работает следующим образом. Для минимизации потребляемой мощности распределение выделяемой силовыми проводниками 2 удельной мощности вдоль насосно-компрессорной трубы 16 обеспечивают в соответствии с формулой:

установка нагрева нефти, патент № 2263763

где: установка нагрева нефти, патент № 2263763 - расстояние (глубина) до элементарного участка нагревательного кабеля 1, м;

Nкаб(установка нагрева нефти, патент № 2263763) - удельная мощность элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине установка нагрева нефти, патент № 2263763, Вт/м;

Nнефть(установка нагрева нефти, патент № 2263763)=С·D 1·dTтреб(установка нагрева нефти, патент № 2263763)/dустановка нагрева нефти, патент № 2263763 - удельная мощность, потребляемая (отдаваемая) нефтью на элементарном участке насосно-компрессорной трубы 16, Вт/м;

Nпотерь (установка нагрева нефти, патент № 2263763)=установка нагрева нефти, патент № 2263763·(Т треб(установка нагрева нефти, патент № 2263763)-Т скв(установка нагрева нефти, патент № 2263763)) - мощность потерь из элементарного участка насосно-компрессорной трубы 16 в затрубное пространство 19 и через стенки обсадной колонны 18 в грунт;

Ттреб(установка нагрева нефти, патент № 2263763) - требуемая температура элементарного участка нагревательного кабеля 1 (выше либо равна точке плавления парафиногидрата), К;

Тскв(установка нагрева нефти, патент № 2263763) - геодезическая температура элементарного участка скважины, К;

D1=D/(24 ·60·60) - производительность скважины, кг/с;

D - дебит скважины, кг/сутки;

С - теплоемкость жидкости в скважине, Дж/кг·К;

установка нагрева нефти, патент № 2263763 - коэффициент тепловых потерь насосно-компрессорной трубы в затрубное пространство, Вт/м·К.

В качестве грузонесущего элемента нагревательного кабеля 1 применена броня 4, представляющая собой два разнонаправленных повива стальных проволок (количества проволок в повивах - 12÷36), расположенная снаружи нагревательного кабеля 1 и охватывающая все элементы его конструкции.

Броня 4 нагревательного кабеля 1 является одновременно защитным элементом нагревательного кабеля 1 от механических повреждений и заземлена (не пронумеровано), чем обеспечивается требуемый уровень электробезопасности при эксплуатации.

Внешняя полимерная оболочка защищает броню 4 нагревательного кабеля 1.

Для минимизации выделяемой нагревательным кабелем 1 тепловой мощности электрическое сопротивление, по меньшей мере, одного из силовых проводников 2 по длине нагревательного кабеля 1 должно быть прямопропорционально удельной мощности элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине установка нагрева нефти, патент № 2263763.

Во внутренней части нагревательного кабеля 1 расположены датчики температуры (не показан) и проводники 3 датчика температуры, одним концом подключенные к датчику температуры, а другим к системе регулирования. Датчик температуры обеспечивает обратную связь в системе регулирования и необходим для управления процессом нагрева нефти, а также предотвращения аварийных режимов работы установки нагрева нефти вследствие перегрева нагревательного кабеля 1.

Сальниковое устройство 17 обеспечивает крепление нагревательного кабеля 1 в насосно-компрессорной трубе 16 и герметичность последней.

Направляющий ролик 20 и оттяжной ролик 21 обеспечивают правильность монтажа нагревательного кабеля 1 в процессе эксплуатации и предотвращают недопустимый изгиб нагревательного кабеля 1.

Замок 22 предотвращает соскальзывание нагревательного кабеля 1 в скважину при выходе из строя сальникового устройства 17.

Верхний конец нагревательного кабеля 1 заведен в шкаф 6 клеммный переходной. Силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 нагревательного кабеля 1 имеют промежуточное электрическое соединение 5 в шкафе 6 клеммном переходном и предотвращают попадание нефтяных газов через нагревательный кабель 1 в систему управления, что обеспечивает требуемый уровень пожаробезопасности установки нагрева нефти.

Далее силовые проводники 2 нагревательного кабеля 1 подключают к клеммам (не показаны) выходной панели 12, проводники 3 датчика температуры к блоку 13 управления.

Питание сети силовой цепи установки нагрева нефти осуществляют от трехфазной сети переменного тока напряжением 380-620 В частоты 50 Гц.

Напряжение питающей сети силовой цепи прикладывается к контактам автоматического выключателя 8, который дает возможность включения и выключения силовой цепи установки нагрева нефти, а также обеспечивает отключение напряжения силовой цепи при возникновении аварийной ситуации.

С автоматического выключателя 8 напряжение поступает на блок световой сигнализации 9 и на управляемый мостовой выпрямитель 10. Индикаторы (не показаны) блока световой сигнализации 9 отображают наличие напряжения соответствующих фаз питающей сети силовой цепи.

Управляемый мостовой выпрямитель 10 преобразует переменное напряжение питающей сети силовой цепи в постоянное напряжение, прикладываемое к электротехническим выводам выходной панели 12 и далее к силовым проводникам 2 нагревательного кабеля 1, необходимое для создания рабочего тока в цепи силовых проводников 2. Управляемый мостовой выпрямитель 10 управляет величиной отдаваемой в нагревательный кабель 1 энергии, а следовательно, и температурой нагреваемой нефти. Отсутствие механических контактов в управляемом мостовом выпрямителе 10 повышает его надежность и увеличивает срок эксплуатации установки нагрева нефти в целом.

Блок измерительных приборов 11 отображает величину напряжения на выходе управляемого мостового выпрямителя 10 и величину тока в цепи силовых проводников 2 нагревательного кабеля 1, что необходимо для визуального контроля и оценки рабочего режима нагревательного кабеля 1.

Электротехнические выводы выходной панели 12 надежно соединяют силовые проводники 2 с силовой цепью системы управления.

Проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1 подключают к блоку управления 13. Блок управления 13 формирует выходной токовый сигнал диапазона 0-20 мА в зависимости от сопротивления датчика температуры нагревательного кабеля 1.

Токовый сигнал блока управления 13 подается на измеритель-регулятор 14, который на основании полученных данных отображает текущую температуру нагревательного кабеля 1 в точке установки датчика температуры, и в зависимости от заданных параметров регулирования формирует сигнал управления. Полученный от измерителя-регулятора 14 сигнал управления преобразуется блоком управления 13 в импульсы управления для управляемого мостового выпрямителя 10.

Напряжение питающей сети цепей управления подают на блок питания 15 цепи управления. Блок питания 15 формирует питающие напряжения для блока управления 13 и измерителя-регулятора 14.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- установка потребляет минимальную мощность;

- имеет высокую надежность;

- высокую эффективность процесса нагрева скважины и уровень выделяемой электрической мощности, достаточной для предупреждения асфальтосмолопарафиновых отложений.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка нагрева нефти, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники, проводники датчика температуры, причем последний установлен в нагревательном кабеле, и броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафу клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленными на ней электротехническими выводами, блок управления, блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления, отличающаяся тем, что система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем и измерителем-регулятором, при этом управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, блок питания цепей управления соединен с блоком управления и измерителем-регулятором.

www.freepatent.ru

Установка нагрева нефти | Банк патентов

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к оборудованию нефтяных скважин, в частности к установкам нагрева нефти, и может быть использовано для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин и нефтепроводах.

Уровень техники

Известно устройство для поддержания теплового режима скважины на уровне предупреждения в ней парафиногидратообразования, содержащее геофизический кабель с сердечником из семи многопроволочных токопроводящих жил, подушку под броню в виде обмотки из полиэтилентерефталатной ленты, броню из стальных круглых проволок, подключенный к трехфазному источнику питания (см. Малышев А.Г. и др. Применение греющих кабелей для предупреждения парафиногидратообразования в нефтяных скважинах. «Нефтяное хозяйство», 1990, №6, с.58-60).

Недостатком данного устройства является низкий уровень выделяемой электрической мощности, недостаточной для предупреждения образования отложений парафина, особенно в случаях высокого содержания парафиновых фракций в нефти (более 10%).

Известно устройство для нагрева скважины, содержащее расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, при этом на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющееся вторым нагревательным элементом, при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному.

В устройстве мощность второго нагревательного элемента составляет 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента.

В устройстве неизолированный участок кабеля имеет длину 2-10 м, а токопроводящие грузы выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм, расположенных на неизолированном участке на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

В устройстве кабель имеет переменное по длине сопротивление.

В устройстве кабель снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству (см. пат. РФ №2171363, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл. 27.07.2001 г.)

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса нагрева скважины.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятой авторами за прототип является установка для депарафинизации нефтегазовых скважин, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель и соединенную с ним систему управления его нагревом, при этом нагревательный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах 1-10, причем установка дополнительно сдержит, по меньшей мере, один датчик температуры, установленный на нагревательном кабеле, а система управления нагревом выполнена с возможностью ступенчатого регулирования температуры нагревательного кабеля с чередованием его нагрева до максимально заданной температуры и создания пауз для его охлаждения в пределах 30°С от этой температуры.

В установке по меньшей мере один нагревательный элемент выполнен многожильным.

В установке нагревательные элементы выполнены из одного и того же материала.

В установке нагревательные элементы выполнены из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

В установке нагревательный кабель дополнительно содержит изолированный и электрически нейтральный торс из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполнены из медных жил.

В установке нагревательные элементы расположены симметрично относительно друг друга.

В установке нагревательные элементы расположены коаксиально.

В установке общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 15 Ом.

В установке при наличии более двух датчиков температуры один из них размещают в кабеле рядом с местом соединения нагревательных элементов.

Установка содержит натяжной ролик, размещенный на крепежном приспособлении, установленном на расстоянии от устья скважины, направляющий ролик и сальниковое уплотнение, размещенные на устьевом фланце, через которые пропускают нагревательный кабель при введении его в скважину.

В установке система управления нагревом нагревательного кабеля содержит микроЭВМ с программным управлением режимом нагрева при ручном выборе временного и температурного диапазонов нагрева и паузы и реле перевода в автоматический режим нагрева в диапазоне установленного временного интервала (см. пат. РФ №2166615, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл.10.05.2001 г.).

Недостатком данной установки является высокое потребление мощности и невысокая надежность.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к минимизации потребляемой мощности и повышению надежности.

Технический результат достигается с помощью установки нагрева нефти, содержащей спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники, проводники датчика температуры, причем последний установлен в нагревательном кабеле, броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафе клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленным на ней электротехническими выводами, блок управления, блок питания цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления, при этом система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем и измерителем-регулятором, причем управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с помощью проводников с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, блок питания цепей управления соединен с блоком управления и измерителем-регулятором.

Краткое описание чертежей

На чертеже дана установка нагрева нефти.

Осуществление изобретения

Установка нагрева нефти содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель 1, в котором установлены: силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры (не показан), причем последний установлен внутри нагревательного кабеля 1, и броня 4, снабженная внешней полимерной оболочкой (не показана) и подключенная к защитному заземлению (не пронумеровано), при этом силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 имеют промежуточные электрические соединения 5, которые расположены в шкафе 6 клеммном переходном, и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса 7, внутри которого установлены автоматический выключатель 8 с подключенной входной цепью питания силовой цепи (не пронумеровано), соединенный с блоком световой сигнализации 9 и управляемым мостовым выпрямителем 10, последний соединен с блоком измерительных приборов 11 и выходной панелью 12 с установленными на ней электротехническими выводами (не показаны), блок управления 13 соединен с помощью проводников 3 с датчиком температуры и с входными цепями измерителя-регулятора 14, а выходные цепи измерителя-регулятора 14 соединены с блоком управления 13, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем 10, блок питания 15 цепей управления с подключенной входной цепью питания цепей управления (не пронумерована) соединен с блоком управления 13 и измерителем-регулятором 14, при этом нагревательный кабель 1 погружен нижним концом в насосно-компрессорную трубу 16 и закреплен на ней в сальниковом устройстве 17, насосно-компрессорная труба 16 установлена в обсадной колонне 18, причем между насосно-компрессорной трубой 16 и обсадной колонной 18 имеется затрубное пространство 19, являющееся проводником тепла от насосно-компрессорной трубы 16 в грунт (не пронумерован), а на поверхности нагревательный кабель 1 проходит через направляющий ролик 20, оттяжной ролик 21 и закреплен в замке 22.

Установка нагрева нефти работает следующим образом. Для минимизации потребляемой мощности распределение выделяемой силовыми проводниками 2 удельной мощности вдоль насосно-компрессорной трубы 16 обеспечивают в соответствии с формулой:

где: λ - расстояние (глубина) до элементарного участка нагревательного кабеля 1, м;

Nкаб(λ) - удельная мощность элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине λ, Вт/м;

Nнефть(λ)=С·D 1·dTтреб(λ)/dλ - удельная мощность, потребляемая (отдаваемая) нефтью на элементарном участке насосно-компрессорной трубы 16, Вт/м;

Nпотерь (λ)=α·(Т треб(λ)-Т скв(λ)) - мощность потерь из элементарного участка насосно-компрессорной трубы 16 в затрубное пространство 19 и через стенки обсадной колонны 18 в грунт;

Ттреб(λ) - требуемая температура элементарного участка нагревательного кабеля 1 (выше либо равна точке плавления парафиногидрата), К;

Тскв(λ) - геодезическая температура элементарного участка скважины, К;

D1=D/(24 ·60·60) - производительность скважины, кг/с;

D - дебит скважины, кг/сутки;

С - теплоемкость жидкости в скважине, Дж/кг·К;

α - коэффициент тепловых потерь насосно-компрессорной трубы в затрубное пространство, Вт/м·К.

В качестве грузонесущего элемента нагревательного кабеля 1 применена броня 4, представляющая собой два разнонаправленных повива стальных проволок (количества проволок в повивах - 12÷36), расположенная снаружи нагревательного кабеля 1 и охватывающая все элементы его конструкции.

Броня 4 нагревательного кабеля 1 является одновременно защитным элементом нагревательного кабеля 1 от механических повреждений и заземлена (не пронумеровано), чем обеспечивается требуемый уровень электробезопасности при эксплуатации.

Внешняя полимерная оболочка защищает броню 4 нагревательного кабеля 1.

Для минимизации выделяемой нагревательным кабелем 1 тепловой мощности электрическое сопротивление, по меньшей мере, одного из силовых проводников 2 по длине нагревательного кабеля 1 должно быть прямопропорционально удельной мощности элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине λ.

Во внутренней части нагревательного кабеля 1 расположены датчики температуры (не показан) и проводники 3 датчика температуры, одним концом подключенные к датчику температуры, а другим к системе регулирования. Датчик температуры обеспечивает обратную связь в системе регулирования и необходим для управления процессом нагрева нефти, а также предотвращения аварийных режимов работы установки нагрева нефти вследствие перегрева нагревательного кабеля 1.

Сальниковое устройство 17 обеспечивает крепление нагревательного кабеля 1 в насосно-компрессорной трубе 16 и герметичность последней.

Направляющий ролик 20 и оттяжной ролик 21 обеспечивают правильность монтажа нагревательного кабеля 1 в процессе эксплуатации и предотвращают недопустимый изгиб нагревательного кабеля 1.

Замок 22 предотвращает соскальзывание нагревательного кабеля 1 в скважину при выходе из строя сальникового устройства 17.

Верхний конец нагревательного кабеля 1 заведен в шкаф 6 клеммный переходной. Силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 нагревательного кабеля 1 имеют промежуточное электрическое соединение 5 в шкафе 6 клеммном переходном и предотвращают попадание нефтяных газов через нагревательный кабель 1 в систему управления, что обеспечивает требуемый уровень пожаробезопасности установки нагрева нефти.

Далее силовые проводники 2 нагревательного кабеля 1 подключают к клеммам (не показаны) выходной панели 12, проводники 3 датчика температуры к блоку 13 управления.

Питание сети силовой цепи установки нагрева нефти осуществляют от трехфазной сети переменного тока напряжением 380-620 В частоты 50 Гц.

Напряжение питающей сети силовой цепи прикладывается к контактам автоматического выключателя 8, который дает возможность включения и выключения силовой цепи установки нагрева нефти, а также обеспечивает отключение напряжения силовой цепи при возникновении аварийной ситуации.

С автоматического выключателя 8 напряжение поступает на блок световой сигнализации 9 и на управляемый мостовой выпрямитель 10. Индикаторы (не показаны) блока световой сигнализации 9 отображают наличие напряжения соответствующих фаз питающей сети силовой цепи.

Управляемый мостовой выпрямитель 10 преобразует переменное напряжение питающей сети силовой цепи в постоянное напряжение, прикладываемое к электротехническим выводам выходной панели 12 и далее к силовым проводникам 2 нагревательного кабеля 1, необходимое для создания рабочего тока в цепи силовых проводников 2. Управляемый мостовой выпрямитель 10 управляет величиной отдаваемой в нагревательный кабель 1 энергии, а следовательно, и температурой нагреваемой нефти. Отсутствие механических контактов в управляемом мостовом выпрямителе 10 повышает его надежность и увеличивает срок эксплуатации установки нагрева нефти в целом.

Блок измерительных приборов 11 отображает величину напряжения на выходе управляемого мостового выпрямителя 10 и величину тока в цепи силовых проводников 2 нагревательного кабеля 1, что необходимо для визуального контроля и оценки рабочего режима нагревательного кабеля 1.

Электротехнические выводы выходной панели 12 надежно соединяют силовые проводники 2 с силовой цепью системы управления.

Проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1 подключают к блоку управления 13. Блок управления 13 формирует выходной токовый сигнал диапазона 0-20 мА в зависимости от сопротивления датчика температуры нагревательного кабеля 1.

Токовый сигнал блока управления 13 подается на измеритель-регулятор 14, который на основании полученных данных отображает текущую температуру нагревательного кабеля 1 в точке установки датчика температуры, и в зависимости от заданных параметров регулирования формирует сигнал управления. Полученный от измерителя-регулятора 14 сигнал управления преобразуется блоком управления 13 в импульсы управления для управляемого мостового выпрямителя 10.

Напряжение питающей сети цепей управления подают на блок питания 15 цепи управления. Блок питания 15 формирует питающие напряжения для блока управления 13 и измерителя-регулятора 14.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- установка потребляет минимальную мощность;

- имеет высокую надежность;

- высокую эффективность процесса нагрева скважины и уровень выделяемой электрической мощности, достаточной для предупреждения асфальтосмолопарафиновых отложений.

bankpatentov.ru

Установка термической доподготовки нефти

Установка предназначена для подготовки высоковязкой парафинистой нефти к трубопроводному транспорту. Установка включает линию подачи нефти в блок фракционирования, оборудованную рекуперационным теплообменником, оснащенным линией подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза и соединенным линией подачи указанной смеси в охлажденном виде с блоком стабилизации, который оснащен линиями вывода подготовленной нефти и газа стабилизации, а блок фракционирования оснащен линиями вывода легкой и тяжелой фракций нефти и соединен с блоком термолиза линией подачи фракции 340-540°С, оборудованной печью огневого нагрева. Линии вывода легкой и тяжелой фракций нефти примыкают к линии вывода продукта термолиза, образуя линию подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза. Блок термолиза оборудован сепарационным устройством, оснащенным линией вывода паров термолиза и линией вывода остатка термолиза, которая разделена на линию рециркуляции части остатка термолиза, примыкающую к линии подачи фракции 340-540°С в блок термолиза перед печью, и линию вывода балансовой части остатка термолиза, которая соединена с линией вывода паров термолиза и образует линию вывода продукта термолиза. Технический результат - снижение вязкости и температуры застывания нефти. 1ил.

 

Изобретение относится к устройствам для подготовки нефти и может быть использовано в нефтяной промышленности для промысловой подготовки высоковязкой парафинистой нефти к трубопроводному транспорту путем снижения ее вязкости и температуры застывания.

Известна установка Tervahl Т, предназначенная для снижения условной вязкости нефти и температуры застывания нефти [Speight J.G. The Chemistry and Technology of Petroleum, 4th edition. CRC Press, 2006. p.552], включающая трубчатую печь, сокинг-камеру, блок стабилизации и ректификации продуктов.

Недостатками известной установки являются незначительное снижение вязкости (на 20-60 пунктов) и температуры застывания нефти (на 3-6°С).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является установка, с помощью которой осуществляют подготовку высоковязкой и парафинистой нефти к трубопроводному транспорту по способу [RU 2470213, МПК F17D 1/16, опубл. 20.12.2012 г.], включающая линию подачи нефти в блок фракционирования, оборудованную рекуперационным теплообменником, оснащенным линией подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза и соединенным линией подачи охлажденной смеси фракций нефти с продуктом термолиза с блоком стабилизации, который оснащен линиями вывода стабилизированной нефти и газа стабилизации, а блок фракционирования оснащен линиями вывода легкой и тяжелой фракций нефти и соединен с блоком термолиза линией подачи фракции 340-540°С, оборудованной печью огневого нагрева, кроме того блок термолиза оснащен линией вывода продукта термолиза, к которой примыкают линии вывода легкой и тяжелой фракций нефти, образуя линию подачи нагретой смеси фракций нефти и продукта термолиза в рекуперационный теплообменник.

Недостатком известной установки являются недостаточное снижение вязкости и температуры застывания при подготовке парафинистой нефти.

Задачей изобретения является снижение вязкости и температуры застывания нефти.

При этом в качестве технического результата достигается снижение вязкости и температуры застывания нефти при подготовке парафинистой нефти за счет оборудования блока термолиза сепарационным устройством и оснащения установки линией рециркуляции части остатка термолиза, примыкающей к линии подачи фракции 340-540°С в блок термолиза перед печью огневого нагрева.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей линию подачи нефти в блок фракционирования, оборудованную рекуперационным теплообменником, оснащенным линией подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза и соединенным линией подачи указанной смеси в охлажденном виде с блоком стабилизации, который оснащен линиями вывода подготовленной нефти и газа стабилизации, а блок фракционирования оснащен линиями вывода легкой и тяжелой фракций нефти и соединен с блоком термолиза линией подачи фракции 340-540°С, оборудованной печью огневого нагрева, при этом линии вывода легкой и тяжелой фракций нефти примыкают к линии вывода продукта термолиза, образуя линию подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза, особенностью является то, что блок термолиза дополнительно оборудован сепарационным устройством, оснащенным линией вывода паров термолиза и линией вывода остатка термолиза, которая разделена на линию рециркуляции части остатка термолиза, примыкающую к линии подачи фракции 340-540°С в блок термолиза перед печью огневого нагрева, и линию вывода балансовой части остатка термолиза, которая соединена с линией вывода паров термолиза и образует линию вывода продукта термолиза.

Оборудование блока термолиза сепарационным устройством, оснащенным линией вывода паров термолиза и линией вывода остатка термолиза, которая разделена на линию рециркуляции части остатка термолиза, примыкающей к линии подачи фракции 340-540°С в блок термолиза перед печью огневого нагрева, и линию вывода балансовой части остатка термолиза, которая соединена с линией вывода паров термолиза и образует линию вывода продукта термолиза, позволяет увеличить эффективное время пребывания остатка термолиза в зоне высоких температур печи огневого нагрева, за счет этого увеличить глубину его превращения с образованием низкомолекулярных маловязких низкозастывающих фракций и снизить вязкость и температуру застывания подготовленной нефти.

Установка состоит из: фракционирующего блока 1, блока термолиза 2, оборудованного сепарационным устройством 3, блока стабилизации 4, рекуперационного теплообменника 5, печи огневого нагрева 6, а также линий подачи нефти I, внутриустановочных линий подачи технологических потоков II-X, линии XI вывода газа стабилизации и линии XII вывода подготовленной нефти.

Способ осуществляют следующим образом. Нефть по линии I подают во фракционирующий блок 1 после нагрева в рекуперационном теплообменнике 5, фракционируют с выделением легкой фракции, выводимой по линии II, тяжелой фракции, выводимой по линии III, и фракции 340-540°С, подаваемой в блок термолиза 2 по линии IV, к которой примыкает линия V подачи циркулирующей части остатка термолиза и затем установлена печь огневого нагрева 6, в которой фракцию 340-540°С в смеси с циркулирующей частью остатка термолиза нагревают, а затем подвергают термолизу в блоке термолиза 2 и сепарации в сепарационном устройстве 3 с получением паров термолиза, выводимых по линии VI, и остатка термолиза, выводимого по линии VII, которая разделена на линию V подачи циркулирующей части остатка термолиза и линию VIII вывода балансовой части остатка термолиза.

Линии VI и VIII далее соединены в линию вывода продукта термолиза IX, к которой примыкают линии вывода легкой фракции нефти II, тяжелой фракции нефти III и образуют линию Х подачи смеси продуктов в рекуперационный теплообменник 5, где ее охлаждают и затем разделяют в блоке стабилизации 5 с получением газа стабилизации, выводимого по линии XI, и подготовленной нефти, выводимой по линии XII.

Предлагаемая установка позволяет снизить вязкость и температуру застывания нефти и может быть использована в нефтяной промышленности.

Установка термической доподготовки нефти, включающая линию подачи нефти в блок фракционирования, оборудованную рекуперационным теплообменником, оснащенным линией подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза и соединенным линией подачи указанной смеси в охлажденном виде с блоком стабилизации, который оснащен линиями вывода подготовленной нефти и газа стабилизации, а блок фракционирования оснащен линиями вывода легкой и тяжелой фракций нефти и соединен с блоком термолиза линией подачи фракции 340-540°С, оборудованной печью огневого нагрева, при этом линии вывода легкой и тяжелой фракций нефти примыкают к линии вывода продукта термолиза, образуя линию подачи смеси фракций нефти с продуктом термолиза, отличающаяся тем, что блок термолиза дополнительно оборудован сепарационным устройством, оснащенным линией вывода паров термолиза и линией вывода остатка термолиза, которая разделена на линию рециркуляции части остатка термолиза, примыкающую к линии подачи фракции 340-540°С в блок термолиза перед печью огневого нагрева, и линию вывода балансовой части остатка термолиза, которая соединена с линией вывода паров термолиза и образует линию вывода продукта термолиза.

www.findpatent.ru

Преимущества печей и установок подогрева нефти в магистральных нефтепроводах

Подробности Автор: Super User Опубликовано: 22 мая 2017

Преимущества печей и установок подогрева нефти в магистральных нефтепроводах

  • Нет необходимости использовать присадки, добавляемые в нефть для повышения ее транспортировочных свойств. Это значительно снижает постоянные расходы на перекачку нефти.
  • В качестве источника энергии для подогрева используется сама перекачиваемая нефть, как топливо для работы горелок.
  • В максимальной степени используются технологии замкнутого цикла: рециркуляция дымовых газов, использование постоянно циркулирующего нетоксичного жидкого теплоносителя
  • Высокая экологичность установок подогрева нефти
  • Установки подогрева нефти обеспечивают заданный технологический режим работы нефтепровода, соответствуют высоким требованиям по надежности, безопасности, уровню автоматизации и управления, эксплуатационным и экономическим параметрам.

Применение печей и установок подогрева нефти

  1. Станции транспортировки нефти
  2. Нефтегазовые производства
  3. Предприятия химической промышленности
  4. Нефтеперерабатывающие заводы
  5. Нефтедобывающие морские платформы
  6. Нефтегазовые месторождения
  7. Предприятия пищевой промышленности
  8. Автомобильная промышленность

Типы и виды печей и установок подогрева нефти. КПД и срок службы

Печи подогрева нефти для магистральных нефтепроводов (Конвекционный тип печи для нагревания жидкостей, чувствительных к перегреву (сырая нефть)). Нагревание нефти происходит при прохождении ее через змеевик теплопередачи, который подогревается конвекционными газами.КПД печи – до 92%Срок службы до 30-35 лет

Печи подогрева со спиральным змеевиком (применяются для подогрева промежуточного теплоносителя, который впоследствии нагревает другие жидкости или оборудование).Теплоотдача нагревателей достигает 85-90%.Производительность до 70 млн. БТЕ/ч, 16.0 Гкалл/ч, срок службы до 30 летТопливо для работы печи: нефтяной газ, природный газКонструктивное исполнение: горизонтальное, вертикальноеПрименение: нефтехимия, нефтегазовая и химическая промышленность

Печи подогрева со змеевиком серпантинного типа (применяются для обогрева любых жидкостей).Используются в химической, нефтехимической и нефтяной промышленностиПроизводительность до 75 млн. БТЕ/ч, 19 Гкалл/ч, срок службы до 30 лет

Путевые подогреватели

kvadra-group.com

Установка прямого управляемого нагрева нефти

Полезная модель относится к оборудованию нефтяных скважин, в частности, к установкам нагрева нефти и может быть использована для создания оптимального теплового режима в добывающих нефтяных скважинах для предотвращения асфальтно-смоло-парафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин и нефтепроводах.

Уровень техники

Известно устройство для поддержания теплового режима скважины на уровне предупреждения в ней парафиногидратообразования, содержащее геофизический кабель с сердечником из семи многопроволочных токопроводящих жил, подушку под броню в виде обмотки из полиэтилентерефталатной ленты, броню из стальных круглых проволок, подключенный к трехфазному источнику питания (см. Малышев А.Г. и др. Применение греющих кабелей для предупреждения парафиногидратообразования в нефтяных скважинах. «Нефтяное хозяйство», 1990, №6, с. 58-60).

Недостатком данного устройства является низкий уровень выделяемой электрической мощности, недостаточной для предупреждения образования отложений парафина, особенно в случаях высокого содержания парафиновых фракций в нефти (более 10%).

Известно устройство для нагрева скважины, содержащее расположенный в насосно-компрессорной трубе первый нагревательный

элемент в виде кабеля, подключенного к источнику питания, при этом на конце кабеля выполнен неизолированный участок с токопроводящими грузами, обеспечивающими электрическое соединение одной или нескольких параллельно соединенных жил кабеля, через которые пропускается ток, с насосно-компрессорной трубой, являющееся вторым нагревательным элементом, при этом кабель подключен к положительному выводу источника питания, а насосно-компрессорная труба - к отрицательному.

В устройстве мощность второго нагревательного элемента составляет 0,5-0,05 от мощности первого нагревательного элемента.

В устройстве неизолированный участок кабеля имеет длину 2-10 м, а токопроводящие грузы выполнены в виде металлических шайб с наружным диаметром, равным 1,1-1,3 диаметра кабеля по изоляции, и толщиной 20-60 мм, расположенных на неизолированном участке на расстоянии 0,3-0,6 м друг от друга.

В устройстве кабель имеет переменное по длине сопротивление.

В устройстве кабель снабжен заделанными в него датчиками температуры и контрольными жилами для их подключения к измерительному устройству (см. пат. РФ №2171363, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл. 27.07.2001 г.)

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса нагрева скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая авторами за прототип является установка для депарафинизации нефтегазовых скважин, содержащая спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель и соединенную с ним систему управления его нагревом, при этом нагревательный кабель содержит по меньшей мере два нагревательных элемента, изолированных друг от друга, расположенных в изоляционной оболочке и подключенных одними своими концами к источнику питания, при этом другие концы нагревательных элементов соединены между собой и

изолированы, а отношение электрических сопротивлений нагревательных элементов выбрано в пределах 1-10, причем установка дополнительно сдержит, по меньшей мере, один датчик температуры, установленный на нагревательном кабеле, а система управления нагревом выполнена с возможностью ступенчатого регулирования температуры нагревательного кабеля с чередованием его нагрева до максимально заданной температуры и создания пауз для его охлаждения в пределах 30°С от этой температуры.

В установке по меньшей мере один нагревательный элемент выполнен многожильным.

В установке нагревательные элементы выполнены из одного и того же материала.

В установке нагревательные элементы выполнены из разных материалов, имеющих близкие по значению коэффициенты теплового расширения.

В установке нагревательный кабель дополнительно содержит изолированный и электрически нейтральный торс из стальных жил, при этом нагревательные элементы выполнены из медных жил.

В установке нагревательные элементы расположены симметрично относительно друг друга.

В установке нагревательные элементы расположены коаксиально.

В установке общее электрическое сопротивление нагревательных элементов составляет менее 15 Ом.

В установке при наличии более двух датчиков температуры один из них размещают в кабеле рядом с местом соединения нагревательных элементов.

Установка содержит натяжной ролик, размещенный на крепежном приспособлении, установленном на расстоянии от устья скважины, направляющий ролик и сальниковое уплотнение, размещенные на устьевом фланце, через которые пропускают нагревательный кабель при введении его в скважину.

В установке система управления нагревом нагревательного кабеля содержит микро ЭВМ с программным управлением режимом нагрева при ручном выборе временного и температурного диапазонов нагрева и паузы и реле перевода в автоматический режим нагрева в диапазоне установленного временного интервала (см. пат. РФ №2166615, кл. Е 21 В 37/00, 36/04, опубл. 10.05.2001 г.).

Недостатком данной установки является высокое потребление мощности и невысокая надежность.

Раскрытие полезной модели

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к минимизации потребляемой мощности и повышению надежности.

Технический результат достигается с помощью установки прямого управляемого нагрева нефти, содержащей спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель, в котором установлены силовые проводники нагревательного элемента, последний установлен в нагревательном кабеле, проводники датчика температуры, датчик температуры, расположенный в нагревательном кабеле и броня, подключенная к защитному заземлению, при этом силовые проводники, проводники датчика температуры и броня имеют промежуточные электрические соединения, которые расположены в шкафе клеммном переходном и соединенную с ним систему управления его нагревом, состоящую из корпуса, внутри которого установлены автоматический выключатель с подключенной входной цепью питания силовой цепи, соединенный с блоком световой сигнализации, блок измерительных приборов и выходная панель с установленным на ней электротехническими выводами, блок управления с подключенной входной цепью питания, при этом система управления снабжена управляемым мостовым выпрямителем-

регулятором, при этом управляемый мостовой выпрямитель соединен с автоматическим выключателем, блоком измерительных приборов и выходной панелью, электротехнические выводы которой соединены с силовыми проводниками нагревательного кабеля, а блок управления соединен с электротехническими выводами выходной панели, к которым подключены проводники датчика температуры нагревательного кабеля и с входными цепями измерителя-регулятора, а выходные цепи последнего соединены с блоком управления, который соединен с управляемым мостовым выпрямителем, а с помощью измерителя-регулятора соединен с входной цепью питания.

Краткое описание чертежей

На фиг. дана установка прямого управляемого нагрева нефти.

Осуществление полезной модели

Установка прямого управляемого нагрева нефти содержит спускаемый в зону возможного парафинообразования нагревательный кабель 1, в котором установлены: силовые проводники 2 нагревательного элемента (на фигуре не показан), проводники 3 датчика температуры (на фигуре не показан), причем последний установлен внутри нагревательного кабеля 1 и броня 4, подключенная к защитному заземлению (на фигуре не пронумеровано), при этом нагревательный кабель 1 погружен нижним концом в насосно-компрессорную трубу 5 и закреплен на ней в сальниковом устройстве 6, насосно-компрессорная труба 5 установлена в обсадной колонне 7, причем между насосно-компрессорной трубой 5 и обсадной колонной 7 имеется затрубное пространство 8, являющееся проводником

тепла от насосно-компрессорной трубы 5 в грунт (на фигуре не пронумерован), а верхний конец нагревательного кабеля 1 заведен в шкаф 9 клеммный переходной и силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 имеют промежуточные электрические соединения 10, далее силовые проводники 2 и проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1 подключены к электротехническим выводам (на фигуре не показаны) выходной панели 11 системы управления, последняя содержит корпус 12, внутри которого установлены автоматический выключатель 13 с подключенной входной цепью питания силовой цепи (на фигуре не пронумеровано), соединенный с блоком 14 световой сигнализации и управляемым мостовым выпрямителем 15, последний соединен с блоком измерительных приборов 16 и выходной панелью 11 с установленными на ней электротехническими выводами (на фигуре не показаны), блок управления 17 подключен к электротехническим выводам выходной панели 11 к которым подключены проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1, входным цепям измерителя-регулятора 18, а так же соединен с управляемым мостовым выпрямителем 15, выходные цепи измерителя-регулятора 18 соединены с блоком управления 17, входная цепь питания цепей управления (на фигуре не пронумерована) соединена с блоком управления 17 и измерителем-регулятором 18.

Установка прямого управляемого нагрева нефти работает следующим образом.

Для минимизации потребляемой мощности распределение выделяемой силовыми проводниками 2 удельной мощности вдоль насосно-компрессорной трубы 5 обеспечивают в соответствии с формулой:

где: λ - расстояние (глубина) до элементарного участка нагревательного кабеля 1, м;

Nкаб(λ ) - удельная мощность, элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине X, Вт/м;

- удельная мощность, потребляемая (отдаваемая) нефтью на элементарном участке насосно-компрессорной трубы 5, Вт/м;

- мощность потерь из элементарном участке насосно - компрессорной трубы 5 в затрубное пространство 8 и через стенки обсадную колонну 7 в грунт;

Ттреб(λ ) - требуемая температура элементарного участка нагревательного кабеля 1 (выше, либо равна, точке плавления парафиногидрата),°К;

Тскв(λ ) - геодезическая температура элементарного участка скважины,°К;

D1=D/(24·60·60) - производительность скважины, кг/с;

D - дебет скважины, кг/сутки;

С - теплоемкость жидкости в скважине, Дж/кг·°К;

α - коэффициент тепловых потерь насосно-компрессорной трубы 5 в затрубное пространство 8, Вт/м·°К.

В качестве грузонесущего элемента нагревательного кабеля 1 применена броня 4, представляющая собой два разнонаправленных повива стальных проволок (количества проволок в повивах - 12-36), расположенная снаружи нагревательного кабеля 1 и охватывающая все элементы его конструкции.

Броня 4 нагревательного кабеля 1 является одновременно защитным элементом нагревательного кабеля 1 от механических повреждений и заземлена (на фигуре не пронумеровано), чем обеспечивает требуемый уровень электробезопасности при эксплуатации.

Внешняя полимерная оболочка защищает броню 4 нагревательного кабеля 1 от негативных внешних воздействий.

Для минимизации выделяемой нагревательным кабелем 1 тепловой мощности электрическое сопротивление, по меньшей мере, одного из силовых проводников 2 по длине нагревательного кабеля 1 должно быть прямопропорционально удельной мощности элементарного участка нагревательного кабеля 1 на глубине λ .

Во внутренней части нагревательного кабеля 1 расположены датчики температуры (на фигуре не показан) и проводники 3 датчика температуры одним концом подключенные к датчику температуры, а другим к системе регулирования. Датчик температуры обеспечивает обратную связь в системе регулирования и необходим для управления процессом нагрева нефти, а так же предотвращения аварийных режимов работы установки нагрева нефти вследствие перегрева нагревательного кабеля 1.

Сальниковое устройство 6 обеспечивает крепление нагревательного кабеля 1 в насосно-компрессорной трубе 5, и герметичность последней.

Верхний конец нагревательного кабеля 1 заведен в шкаф 9 клеммный переходной. Силовые проводники 2, проводники 3 датчика температуры и броня 4 нагревательного кабеля 1 имеют промежуточное электрическое соединение 10 в шкафе 9 клеммном переходном и предотвращают попадание нефтяных газов через нагревательный кабель 1 в систему управления, что обеспечивает требуемый уровень пожаробезопасности установки нагрева нефти.

Далее силовые проводники 2 и проводники 3 датчика температуры нагревательного кабеля 1 подключают к клеммам (на фигуре не показаны) выходной панели 11.

Питание сети силовой цепи установки нагрева нефти осуществляют от трехфазной сети переменного тока напряжением 380-620 В частоты 50 Гц.

Напряжение питающей сети силовой цепи прикладывается к контактам автоматического выключателя 13, который дает возможность включения и выключения силовой цепи установки нагрева нефти, а так же обеспечивает отключение напряжения силовой цепи при возникновении аварийной ситуации.

С автоматического выключателя 13 напряжение поступает на блок световой сигнализации 14 и на управляемый мостовой выпрямитель 15. Индикаторы (на фигуре не показаны) блока световой сигнализации 14

отображают наличие напряжения соответствующих фаз питающей сети силовой цепи.

Управляемый мостовой выпрямитель 15 преобразует переменное напряжение питающей сети силовой цепи в постоянное напряжение прикладываемое к электротехническим выводам выходной панели 11 и далее к силовым проводникам 2 нагревательного кабеля 1, необходимое для создания рабочего тока в цепи силовых проводников 2. Управляемый мостовой выпрямитель 15 управляет величиной отдаваемой в нагревательный кабель 1 энергии, а следовательно и температурой нагреваемой нефти. Отсутствие механических контактов в управляемом мостовом выпрямителе 15 повышает его надежность и увеличивает срок эксплуатации установки нагрева нефти в целом.

Блок измерительных приборов 16 отображает величину напряжения на выходе управляемого мостового выпрямителя 15 и величину тока в цепи силовых проводников 2 нагревательного кабеля 1, что необходимо для визуального контроля и оценки рабочего режима нагревательного кабеля 1.

Электротехнические выводы выходной панели 11 надежно соединяют силовые проводники 2 с силовой цепью системы управления и проводники 3 датчика температуры с блоком управления 17.

Блок управления 17 формирует выходной токовый сигнал диапазона 0-20 мА в зависимости от сопротивления датчика температуры нагревательного кабеля 1.

Токовый сигнал блока управления 17 подается на измеритель-регулятор 18, который на основании полученных данных отображает текущую температуру нагревательного кабеля 1 в точке установки датчика температуры и в зависимости от заданных параметров регулирования, формирует сигнал управления. Полученный от измерителя-регулятора 18 сигнал управления преобразуется блоком управления 17 в импульсы управления для управляемого мостового выпрямителя 15.

Напряжение питающей сети цепей управления, подают на блок управления 17 и измеритель-регулятор 18.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- установка потребляет минимальную мощность;

- имеет высокую надежность;

- высокую эффективность процесса нагрева скважины и уровень выделяемой электрической мощности, достаточной для предупреждения асфальтно-смоло-парафиновых отложений.

bankpatentov.ru