Способ сбора и транспорта нефти по трубопроводам и система для его осуществления

,Рахи,В.Санаучно-иссститут неф 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И(71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(73) Татарский государственныйледовательский и проектный интяной промышленности(56) Авторское свидетельство СССРМ 1155831, кл. Р 17 О 1/08, 1985,(54) СПОСОБ СБОРА И ТРАНСПОРТА НЕФТИ ПО ТРУБОПРОВОДАМ И СИСТЕМАДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Сущность изобретения: принимают-откачивают нефть из резервуаров. Улавливают легкие фракции с отбором паров нефтипри заполнении резервуаров и подают. газпри их опорожнении. Вводят избыток отобранных легких фракций в нефтепроводы,компримируют и транспортируют по-трубопроводу, Легкие фракции вводят в поток Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к промысловому сбору, подготовке и транспорту нефти по магистральным трубопроводам и может быть использовано в нефтепереработке, при сборе, обработке и транспорте конден-, сата газовых и газоконденсатных месторож- дений, в системах транспортировки, хранения, распределения и использования нефтепродуктов и других испаряющихся жидкостей. 780575 АЗ нефти при пьезометрическом напоре 15-25 Па и диспергируют их, После чего повышают напор до 20-100 КПа, абсорбируют легкие фракции в нефти, выдерживают их в турбулентном потоке нефти в течейие 2-3 мин и направляют врезервуары или йа прием нефтяных насосов, при работе йефтеперекачивающей станции в режиме транзита с подключенным резервуаром в соотношении (0,05-0,1):(0,95-0,90) - в резервуары и на прием нефтяных насосов соответственно. Система сбора и транспорта нефти содержит нефтепроводы, резервуары, оснащенные газоуравнительными линиями, насосы, контуры утилизации избытков паров и регулирующие устр-ва, Каждый контур снабжен регулируемым диспергатором газообразных легких фракций, гидродинамическим трубным абсорбером. и комплексом регулирования давлений, состоящим из регулирующих клапанов и датчиков давлений, установленных на входе контуров утилизации паров нефти и на приемных линиях резервуаров, 2 с,п. ф-лы, 3 табл., 3 ил,Известен способ сбора и транспорта йефти по трубопроводам, включающий операции приема и откачки из резервуаров, улавливаниелегких фракций с принудительным отбором паров нефти при заполнении резервуаров и поДачей газа при их опорожнении, ввод избытков отобранных из резер- вуаров легких фракциЙ в нефтепровод, компримирование и транспортирование по трубопроводу,Система для осуществления способа ры, оснащенные газоуравнительными линивключает головные и промежуточные насос- ями, насосы, контуры утилизации избытков ные станции с резервуарами, оборудован- паров нефти и регулирующие устройства, ные датчиками давлений, обеспечивающие Новым является то, что каждый контур включение и отключение компрессоров от утилизации снабжен регулируемым дисперкачки легких фракций, открытие и закрытие гатором газообразных легким фракций,. гидклапанов подпитки паровых объемов резер- равлическим трубныгл абсорбером и вуаровгазом,две газоуравнительныесисте- комплексом регулирования давлений, сомы, компрессоры низкого и высокого стоящим из регулирующих клапанов и датдавлений, емкости для газа низкого и высо чиков давлений, установленных на входе кого давлений, трубопроводы и запорную контуров утилизации избытков паров нефти арматуру. и на приемных линиях резервуаров,Недостатками являются большие кэпи- На фиг, 1 представлена принципиальталовложения и эксплуатационные затраты ная технологическая схема предлагаемой на сбор и компримирование уловленных 15 системы сбора и транспорта нефти по трулегких фракций, обусловленные наличием бопроводам; на фиг, 2 - узел диспергировадвух газоуравнител ьных систем одной: - ния, разрезы А-А, Б - Б, Д-Д и вид В; на фиг. 3 для отбора, а второй - для подачи газа в -узел абсорбции.паровые объемы резервуаров), дорогостоя.- Система включает приемный нефтепро.щих емкостей для газа низкого и высокого 20 вод 1, трубопровод 2 с регулирующим кладавлений, двух групп компрессоров. в осо- паном 3, резервуары 4, оснащенные бенности агрегатов высокого давления, газоуравнительной системой, включающей превышающего напор магистральных неф- газопровод 5, огнепреградители 6, разрывтяных насосов, и связанные с этим сравни- ные диафрагмы 7, газопроводы 8 и 9 (с уста- тельно невысокая производительность 25 новленными на них датчиками давлений 10, труда,значительные потери легких фракций 11 и регулирующим клапаном 12), соединяи вредные выбросы в атмосферу, вызван- ющие газоуравнительную систему с 1 и 11 ные отсутствием системы регулирования контурами утилизации избытков паров нефдавлений в паровых обьемах резервуаров в ти, состоящими из узлов диспергирования функциональной зависимости от поступле 11(см. фиг.2) и абсорбции ч(см. фиг,З). Узел ния в них нефти. диспергирования 11 первого и второго конЦелью изобретения является снижение туров включает регулирующие клапаны 13 - капиталовложений и эксплуатационных за- для подачи жидкости) и 14 (для подачи газа), трат, уменьшение потерь легких фракций ицилиндрический корпус 15 с установленнысокращение вредных выбросов в атмосфе мивнемдиафрагмами 16 и 17 сотверстиями ру.квадратного и треугольного сечений, расУказанная цель достигается описывае- ширитель 18 и соединенные с ним сопло, мым способом, включающим операции при- выполненное в виде двух коаксиальных ко. ема-откачки нефти из резервуаров, нусов: наружного 19 с углом 30-60 и внут- улавливание легких фракций с отбором па реннего 20 с углом 45-75 к оси устройства, ров нефти при заполнении резервуаров и которые образуют между собой дифференподачей газа при их опорожнении, ввод из- циальный кольцевой зазор 21. Внутренний бытков отобранных из резервуаров легких конус со щелями 22, которые расположены фракций в нефтепровод, компримирование под углом 40-50 О к образующим кон са, и транспортирование по трубопроводу. 45 снабжен телескопической перегородкой,Новым является то, что легкие фракции состоящей из подвижной 23 и неподвижной вводят в поток нефти при пьезометриче частей, и соединен штоком 25 с мембраском напоре 15-25 Па, диспергируют их, по- ной регулирующего устройства 26. Устройсле чего повышают пьезометрический ство содержит также датчики давлений 27, напор до 20-100 КПа, абсорбируют легкие 50 28, 29 и 30, установленные на наружном фракции в нефти, выдерживая их в турбу- конусе сопла, и трубопровод 31 для подачи лентном потоке нефти в течене 2-3 мин, и эмульсии,.направляют в резервуары или на прием Узел абсорбции В выполнен в видегиднефтяныхнасосов,апри работейефтепере-. родинамического трубного абсорбера (см.качивающей станции в режиме транзита с 55 фиг.З), который включает приемный патруподключенным резервуаром в соотношении бок 32, корпус 33 с установленными в нем (0,05-0,1):0,95-0,9) - в резервуары и на при- перегородками 34, трубопроводы 35 с заем нефтяных насосов соответственно. порными устройствами 36, перфорированСпособ реализуется с помощью систе- ными трубами 37 и выкидной патрубок 38, мы, включающейнефтепроводы, резервуаОсновные параметры гидродинамического трубного абсорбера принимаются из условияО"КОнК, Ве 2000); =120(1-1,5)К ч,где О - диаметр абсорбеа, м;Он - расход нефти, м /с;Ве - параметр Рейнольдса;К - коэффициент, с;ч - скорость, м/с;- длина абсорбера, м,Величина Он принимается по даннымоб объемах добычи и перекачки нефти; све- дения по скорости ч - по условиям обеспечения минимальных приведенных затрат насооружение абсорбера и его эксплуатацию.Величина коэффициента К принимаетсяравной 1,Система включает также приемныйнефтепровод 39 с регулирующим клапаном40, насосную 41, напорный нефтепровод 42,выкидные нефтепроводы резервуаров 43,внешний газопровод 44 с установленнымина нем регулирующим клапаном 45, действующим по сигналам датчика давлений 46,Комплекс регулирования давлений в паровых объемах резервуаров включает регуляторы давлений "после себя" 47 на приемныхтрубопроводах 48 резервуаров, датчикидавлений 49, монтируемые на кровлях резервуаров, трубопровод транзитной пере.качки 50 с установленным на немрегулирующим клапаном 51,Предлагаемый способ и система для егоосуществления обеспечивает работу объектов при следующих режимакв режиме приема и откачки нефти в резервуарный парк(при этом нефть направляют в резервуары и на прием насосов всоотношении 1:0);в режиме трайзитной перекачки нефти;при котором нефть направляют в резервуары и на прием насосов в соотношении 0:1;в режиме транзита с подключеннымирезервуарами, при котором перекачивае. мая нефть направляется в резервуары и наприем нефтяных насосов в соотношении(0,05-0,1):(0,95-0,9).При соотношении 1:0 100 О объема перекачиваемой нефти гоступает по первомунаправлению (при первом режиме - в:ре=эервуары); при соотношении 0:1 весь объемнефти направляется по второму направлению (на насосы), При перекачке в режиметранзита с подключенным резервуаром.9095 общего объема нефти поступает наприем насосов, минуя резервуары, в-которые направляется 5-10% от общего объеманефти. Наиболее экономичным является второй режим. Однако для его осуществления. необходима гарантированная поставканефти необходимых кондиций с промысла5 или с предыдущей нефтеперекачивающейстанции и надежная система автоматизации, которые не в каждомслучае могут бытьобеспечены, В случае невозможности их реализации применяются режимы-приема и10 откачки нефти в резервуарный парк илиперекачки в режиме транзитас подключеннымрезервуаром. Последний обладает преимуществами как первого, так и второго режимаи лишен их недостатков. Перекачка основ-.15 ного объема нефти (90-95 О) в режиме транзита обеспечивает минимальные испарениянефти в резервуарах, постоянство нагрузок., напорных и магистральных нефтепроводови возможность подачи нефти в резервуары20 при отклонениях режимов подготовки напромысле или неисправности нефтепровода,Рассмотрим режим приема и откачкинефти в резервуарный парк.25 Нефть по приемному нефтепроводу 1,трубопроводу 2, через регулирующие клапаны 3 и 47 по приемнОму трубопроводу 48поступает в резервуары 4. Выделяющиеся вних легкие фракции по газопроводу 5 пере 30 распределяются между паровыми объемами резервуаров:,- давление в которыхподдерживается в пределах 400-2000 Па,Минимальная величина давления определяется по условиям" предотвращения смятия,35 максимальная - предотвращения разрушения резервуаров, Выделяющиеся в резервуарах легкие фракцийпо газопроводам 8 и 9поступают в контуры улитизации избытковпаров нефти 1 и 1. Последние входят в сис 40 тему регулирования давлений в паровыхобъемах резервуарбв.При повышении давления в резервуарах до величины, обеспечивающей с учетоминерционности системы автоматизации и45 регулирования предотвращение их смятия(500 Па), по сигналу от датчика давлений 10открывается клапан 51 и нефть по трубопроводу 50 через регулирующий клайан 13 узладиспергированияИ (фиг.2) поступает в50 кольцевой зазор 21. Пьезометрический напор в последнем, необходимый для обеспечения безопасного функционированияпроцесса отбора легких фракций из резервуаров, определяется"иЗ уЖовия неабходи 55 мого перепада давлениямежду паровымиобъемами резервуаров и дифференциальным кольцевым зазором, а также предотвращения образованйя вакуума и подсосавоздуха. В частности, для условий прймене1780575 7 8ния серийной аппаратуры и оборудования через щели конуса 22 подается в кольцевойон может быть принят равным 15-25 Па,поток жидкости дифференциального сечеПоследнее поддерживается с помощью ния, в котором благодаря щелевому вводу регулируемого устройства; состоящего из по винтовым образующим, обеспечивается конуса 20, перемещающегося с помощью 5 эффектйвное диспергирование газа во враштока 25 под действием давления, воздей- щающихся потоках нефти, Затем газожидствующего на мембрану регулйрующего ус- костная смесь поступает в расширитель 18, тройства 26. В целях исключения перетока где пьезометрический напор потока повыжидкости в газопровод диспергатор снаб- шают до 20-100 КПа. Повышение пьезометжен телескопической перегородкой; состоя рического напора осуществляется за счет щей из подвижной 23 и неподвижной 24 снижения скорости потока, в результате кочастей, благодаря которой жидкостный по- торого избыточный скоростной напор переток,имеющий более высокий посравнению ходит в пьезометрический, величина с газовым пьезометрический напор, направ- которого определяется из условия динами- ляется в кольцевой зазор, Необходимым ус ки противодавления системы перекачки половйем.поступления газа в поток жидкости тока в резервуары, При нижнем уровне является перепаддавления между гаэопро- взлива в резервуарах (1 м), обеспечиваюводом и потоком в кольцевом зазоре, Сече- щем пьезометрический напор на вводе в ние потока регулйруется в зависимости от. резервуар до 10 КПа, и аналогичном значезаданного пьезометрического напора в пре нии гидравлического сопротивления труделах заданных величин давлений (15-25 . бопровода около 1 м, или 10 КПа, нижняя Па). Величина пьезометрического напора границапьезометрического напораопреде- (15-25 Па) в областй ввода газового потока в лялась равной 20 КПа, верхняя граница при жидкостный определена из условия обеспе- верхнем уровне взлива в резервуарах, 100 чения безопасного отбора легких фракций 25 КПа. После расширителя газожидкостная из резервуаров и технологических возмож- смесь поступает в цилиндрический корпус ностей известных датчиков давлений и ис- диспергатора, где установлены диафрагмы полнительных механизмов в части с квадратными 16 итреугольными 17 отверинерционности. При пьезометрическом на- стиями, обеспечивающими объемную турбупоре ниже 15 Па вследствие влияния инер лизацию потока, Благодаря этому ционности элементов системы значительно повышается эффективность регулирования клапанов, датчиков и т.д. процессов дробления и перемешивания гавозможно кратковременное импульсное за, Полученная газожидкостная эмульсия по снижение напора до вакуума, подсос возду- трубопроводу 31 поступает в гидродинамиха и образование взрывоопасных смесей; 35 ческий трубный абсорбер (см, фиг.1 и 3) по Верхний предел значений пьеэометриче- приемному патрубку 32, в котором благодаского напора 25 Па) определен из условия ря многократному прохождению газовой обеспечения оптимальных параметров сис- фазы легких фракций через слой нефти, осутемы подачи резервуарного газа от паровйх ществляемому с помощью трубопроводов обьемов до области ввода в жидкостный по 35 регулируемых вентилей 36, перфорироток, определяемых перепадом давлений ванныхтруб 37, которымйоборудуются кажмежду резервуаром и точкой ввода газа в даяиз секций, образуемая перегородками жидкостный поток диспергатора 34, обеспечивается их эффективная абсорбПри превышении верхнего пьезометри- ция и растворение, Затем газожидкостная ческого напора над заданным конус 20 под 45 эмульсия по приемному нефтепроводу 39 действием давления на мембрану регулиру- (фиг. 1) насосом 41 перекачивается в напор-ющего устройства 26 и усилия, передавае- ный нефтепровод 42,мого штоком 25, опускается, площадь . Как показали исследования, выполнен- кольцевого сечения 21 уменьшается, в ре- ныевусловияхопытно-промышленнойустазультате чего часть избыточного пьезомет йовки, 85-93 мас. легких фракций рического напора переходит в скоростной, переходят в жидкую фазу, Обьем нераствоа абсолютная величина пьезометрического рившейся газовой фазы (7-15 мас.%) в оккнапора ь кольцевом сечении уменьшается людйрованном состоянии в потоке нефти до заданного значения, обеспечивающего поступает в резервуары, где осуществляет- необходимый перепад давленйя между га ся их дальнейшее растворение в нефти под зопроводом и кольцевым сечением, После действием гидростатического напора стол- этого по сигналу от датчика давления 28 ба жидкости, В условиях проводившегося подается импульс на исполнительный меха- нами эксперимента на опытно-промышленнизм регулирующего клапана 14, последний ной установке было достигнуто растворение открывается и гаэ из газопровода 8 (фиг.1) около 50 мас.газовой фазы, Остаточный10 9 1780575объем газовой фазы в общем потоке легких -технологического режимаподготовки и пефракций нефти переходит в паровыеобье- рекачки нефти (увеличение содержания сомы резервуаров. При возрастании напора в лей, воды и мехпримесей в подготовленной последних до 1800 Па по сигналам от датчи- йа промысловых установках нефти, авариях ка 49 прикрываются клапаны регуляторов 5 линейной части нефтепроводов и пр,), При давления 47, установленные на приемных этом в резервуарах выделялись легкие линиях резервуаров, включается насос 41 и фракции нефти, углеводородный состав ко-нефть по нефтепроводам перекачивается в торыхприводитСя втабл, 1.. напорный нефтепровод 42, В случае павы- . Плотность легких фракций составлялашения давления в резервуарах до 2000 Па 10 2,052 кг/м, молекулярная масса - 45,98 .клапаны закрываются до нормалйэации "кг/к мольн.давления в резервуарах,"" "" Из табл. 1 следует, что испаряющиеся вВ режиме транзита система работает резервуарах легкие фракции содержат вследующим образом, - : своем составе более 40 мас.% углеводороНефть по прйемному нефтепроводу 1, 15 дов С 4+в, около 30% бутанов и более 40% : через регулирующие клапаны 3 и 51 посту- пропана, более 16% этана, являющйхсяпает в трубопровод трайзитной перекачки ценным сырьем нефтехимии.50 и далее через регулирующий клапан 40 Перед запуском системы осуществлянаправляется вприемный нефтепровод 39. лось замещение воздуха в резервуарах 4 уготкуда насосом 41 перекачивается в йапор леводородным газам;для чего из газопровода ный нефтепровод 42. В резервуарах 4 с по через клапан 45 в газоуравнительную сисмощью" регулйрующего клапана 45, темуподавался газ,агазовоздушнаясмесьдо действующего по сигналам от датчика дав- достйжения минимальйой концентрации возлений 46, связанного с газопроводом 8, под- духа (0,5-0,7 об.%) выпускалась через дыхадерживается избыточное давление 25 тельные клапаны ватмосферу,нефтяного газа в пределах 300 Па с по- . При испытании сйособа нефть по примощью газа, поступающего по внешнему емному нефтепроводу 1 и трубопроводу 2 газопроводу 44. Благодаря исключению по- через регулирующие клапаны 3 и 47 и по ступления нефти в резервуары и перекачки- приемномутрубопроводу 48 поступала в реее насосной станцией из приемного в на зервуары 4, Выделяющиеся в них легкйе порный нефтепровод в автоматическом ре- фракции по газопроводу 5 перераспределяжиме потери нефти от испарений сводятся:лись между резервуарами 4. Давление в папрактически к нулю,: " ровых объемах,резервуаровВ режиме транзита с подключенными поддеркивалось в пределах 300-1800 Па.резервуарами система работает так, что ос Избытки легкйх фракций по газопроводу 8 новной объем нефти из приемного нефте- поступали в контуры утилизации избытков провода (90-95% и более) поступает на паров нефти; сйачала в контур 1, а затем в прием насоса 41 и далее в напорный нефте- контур . Регулирование давления в паропровод 42, остальные же 5-10% нефти по- выхобьемахрезервуаровиобъемоввыделяступают в резервуары 4, а затем в приемную 40 ющихся в них легких фракций и утилизация линию насоса 41. При этом в отличие от последних йоэволяет исключить их потери вышеописанных схем количество йефти; по- при эксплуатации. В табл. 2 приводится угступающей в резервуары;- регулируется в леводородныйсоставлегкихфракций,выдефункциональной зависимости от давлений в . ляющихся в резервуарах после применения паровых объемах резервуаров, а выделив предлагаемого способа.шиеся из последних избытки легких фрак- Незначительный объем потерь (0,09-1,4 ций вводятся в гидродинамический поток мас,%) сохраняется за счет продувок паронефти. вых объемов резервуаров в атмосферу приПредлагаемый способ и система для его пуске системы.осуществления были испытаны на одной из 50 . Испытания способа и системы для его нефтеперекачивающих станций управления осуществления подтвердили возможность и , Северо-Западными магистральными нефте- высокую эффективность улавливания легпроводами, ких фракций по предлагаемому способу,: В сйстему поступала девонская нефтьОсновные технико-экономические по- плотностью 860 кг/мэ с вязкостью 0,2 смф /с 55 казатели предлагаемого способа и системы в количестве 500 м /ч, 50-60% календарно- применительно к одной из НПС управления го времени перекачка нефти осуществля- Северо-Западными магистральными нефтелась в режиме транзита; а 40-50% - в проводами приводится в табл, 3,режиме приема нефти в резервуарь. По- Как видно изтабл.З, предлагаемыйспо. следний использовался при отклонениях от соб и система для его осуществления обес1780575 12 Таблица 1. бл аблица 3 Предлагаемые пособ и систем рототип оказате Сокращение потерь легких фракций нефти,масс.%Снижение вредных выбросов в атмосферу, %Затраты электроэнергии на компримированиелегкий фракций, %Капиталовложения, %Экспл атационные зат аты,98,698,6 .": 62,5 ф 2,5 41,8 3900 0011печивают сокращение потерь легких фрак-ций нефти и вредных выбросов в атмосферу в 1,6 раза, сокращение благодаря бескомпрессорному методу компримирования уловленйых легких фракций энергозатрат,снижение капиталовложений в 2,4 раза, экс плуатациойных затрат в 2,6 раза,В отличие от известного"предлагаемый способ обеспечивает в результате исключения из технологической схемы компрессоров функционирование системы без постоянного обслуживающего персонала,Формула изобретения 1, Способ сбора и транспорта нефтипо трубопроводам, включающий операции приема-откачки нефти из резервуаров, улавливание легких фракций с отбором па ров нефти прй заполнении резервуаров и подачей газа йри их опорожнении, ввод избытков отобранных из резервуаров легких фракций в нефтепровод, компримирование - итранспортирование по трубопроводу, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что легкие фракции .вводят в поток нефти при пьезометрическом напоре 15-25 Па и диспергируют их, послечего повышают пьезометрический напор до20-100 КПа, абсорбируют легкие фракции внефти, выдерживают их в турбулентном по- .5 токе нефти в течение 2-3 мин и направляютв резервуары или на прием нефтяных насосов, а при работе нефтеперекачивающейстанции в режиме транзита с подключенным резервуаром в соотношении (0,0510 0,1):(0,95-0;90) - в резервуары и на приемнефтяных насосов соответственно.2, Система для сбора и транспорта нефти по трубопроводам, включающая нефте-.проводы, резервуары, оснащенные15 газоуравнительными линиями, насосы, контуры утилизации избытков паров нефти и регулирующие устройства, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что каждый контур утилизации снабженрегулируемым диспергатором газообраз 20 ных легких фракций, гидродинамическимтрубным абсорбером и комплексом регулирования давлений, состоящим из регулирующих клапанов и датчиков давлений,установленных на входе контуров утилиза 25 ции избытков паров нефти и на приемныхлиниях резервуаров,14 1780575 13 Продолжение таблицы 3 Показатель Обеспечивается Обеспечение функционирования системы без постоянного обсл живающего пе сонала1780575 Составитель В.Мете Техред М.Моргентал в дакто орректор М,Максимишинец оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина; Заказ 4446 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.