Транспортный генератор азота для нефтегазовой промышленности

 

Изобретение относится к обеспечению пожарной безопасности и экологической защиты при освоении нефтяных скважин, проведению профилактических и ремонтных работ на газопроводе, а также в смежных областях промышленности, где необходимо предотвратить возможность воспламенения. В изобретении транспортный генератор азота, включающий мембранный газоразделительный блок получения азота с входом воздуха и выходом азота, компрессор и систему управления, размещенные на шасси грузового автомобиля, причем компрессор 2 выполнен многоступенчатым, воздух после, например, предпоследней ступени компрессора подается на вход в мембранный газоразделительный блок 3, снабженный системой очистки воздуха от паров и капельной влаги 4 и фильтром тонкой очистки 5, а выход азота из мембранного газоразделительного блока сообщается, например, с последней ступенью компрессора. Указанные признаки обеспечивают улучшение гидродинамических характеристик газоразделения в мембранном газоразделительном блоке получения азота. 1 ил.

Иобретение относится к пожарной безопасности и экологической защите при освоении нефтяных скважин, проведении профилактических и ремонтных работ на газопроводе, а также в смежных областях промышленности, где необходимо предотвратить возможность воспламенения.

Предотвращение воспламенения осуществляется с помощью воздуха, обогащенного азотом до взрывобезопасной концентрации.

Известны генераторы азота, обеспечивающие пожарную безопасность вышеназванных объектов: а.с. N 814359, кл. А 62 С 38/58 и а.с. N 1151246, кл. А 62 С 35/00. В изобретениях предложена система пожаротушения, включающая сколлектированные емкости, заполненные азотом, с управляемой запорной арматурой и блок управления с датчиками контроля концентрации кислорода.

Недостатками данных аналогов является невозможность транспортирования систем и необходимость снабжения азотом от внешнего автономного источника.

Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является комплекс оборудования для освоения скважин азотом (Дополнение к Официальному каталогу международной выставки "Нефтегаз-2000", Москва, 19-23 июня 2000г.). (Комплекс состоит из компрессорно-мембранной установки УКМ-9/15 и установки бустерно-насосной УБ14-125х25, смонтированных на шасси автомобилей КРАЗ.

Установка УКМ-9/15 обеспечивает получение мембранным методом из атмосферного воздуха воздушной смеси, обогащенной азотом до взрывобезопасной концентрации.

Установка бустерно-насосная УБ14-125•25 обеспечивает компримирование воздуха, обогащенного азотом, для закачки в скважину под высоким давлением, а также для перекачки газожидкостных систем.

Недостатками этого устройства являются громоздкость установки, высокие капитальные и транспортные затраты и повышенные энергозатраты.

Решаемой задачей является повышение компактности установки, снижение капитальных и энергетических затрат путем использования многоступенчатого единого компрессора, который применяется и для получения азота, и для компримирования азота с целью закачки в скважины.

Это достигается тем, что транспортный генератор азота содержит мембранный газоразделительный блок получения азота с входом воздуха и выходом азота, компрессор и систему управления, размещенные на шасси автомобиля, при этом компрессор выполнен многоступенчатым, воздух после, например, предпоследней ступени компрессора подается на вход в мембранный газоразделительный блок, снабженный системой очистки воздуха от паров и капельной влаги, фильтром тонкой очистки, а выход азота мембранного газоразделительного блока сообщается, например, с последней ступенью компрессора.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение существенных признаков предложенного устройства с признаками известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

На чертеже показана схема транспортного генератора азота для нефтегазовой промышленности.

Оборудование размещено на шасси одного автомобиля КРАЗ 1 и состоит из 4-ступенчатого компрессора 2, мембранного газоразделительного блока 3, системы очистки воздуха от паров и капельной влаги 4, фильтра тонкой очистки 5 и системы управления 6, включающей газоанализатор и устройство со звуковой сигнализацией для отключения компрессора в случае превышения концентрации кислорода выше допустимой (не показаны).

Оборудование работает следующим образом.

Атмосферный воздух, например, предпоследней ступенью компрессора 2, сжимается до 30-35 бар и направляется в систему очистки от паров и капельной влаги 4, фильтр тонкой очистки 5, где окончательно очищается от масла и капельной влаги и поступает в мембранный блок 3. В мембранном блоке за счет различной проницаемости полимерной мембраны по кислороду и азоту при создании перепада давления на мембране происходит разделение воздуха над мембраной формируется воздух, обогащенный азотом, а под мембраной - воздух, обогащенный кислородом.

Воздух, обогащенный кислородом, выбрасывается в атмосферу, а азот поступает, например, в последнюю ступень компрессора 2, где сжимается до давления 100 бар и направляется в нефтяную скважину или в газопроводы, в зависимости от назначения.

В случае использования 5-ступенчатого компрессора мембранный блок 3 размещается после 3-й ступени, далее поток азота соответственно сжимается последовательно на остальных ступенях, расположенных после 3-й ступени, и в итоге направляется в нефтяную скважину под давлением, которое может развить многоступенчатый компрессор.

Таким образом, установка блока получения азота существенна между теми ступенями многоступенчатого компрессора, которая обеспечит оптимизацию работы указанного блока за счет выбора оптимального перепада давления на мембране и уменьшения поверхности мембраны, что приводит к улучшению гидродинамических характеристик газоразделения. Кроме того, указанная установка блока получения азота исключает возможность дефектирования разделяющего слоя мембраны.

В случае повышения концентрации кислорода выше допустимой включается световая и звуковая сигнализация и автоматически отключается компрессор до выяснения причин превышения концентрации кислорода.

Предлагаемое изобретение по сравнению с лучшими образцами подобного оборудования позволяет снизить энергозатраты на 20-25% и капитальные затраты на 30-40%. В отличие от прототипа, все оборудование размещено на одном автомобиле и использован один компрессор вместо двух. Это позволяет снизить энергозатраты, стоимость транспортного генератора азота, сделать его более мобильным и надежным при эксплуатации в неблагоприятных условиях.

Формула изобретения

Транспортный генератор азота для нефтегазовой промышленности, содержащий мембранный газоразделительный блок получения азота с входом воздуха и выходом азота, компрессор и систему управления, размещенные на шасси грузового автомобиля, отличающийся тем, что компрессор выполнен многоступенчатым, воздух после, например, предпоследней ступени компрессора подается на вход в мембранный газоразделительный блок, снабженный системой очистки воздуха от паров и капельной влаги, фильтром тонкой очистки, а выход азота мембранного газоразделительного блока сообщается, например, с последней ступенью компрессора.

РИСУНКИ

Рисунок 1