Мобильная азотная установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(72) Авторы Груздилович Леонид Михайлович Линевич Александр Владимирович Куканков Геннадий Петрович Сергиеня Сергей Александрович(73) Патентообладатель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(57) 1. Мобильная азотная установка, выполненная в виде блоков, включающих дизельный двигатель, гидробак с рабочей жидкостью, криогенную емкость для жидкого азота, трубопроводную и запорную арматуру, насосную систему для подачи жидкого азота в испаритель, содержащую насос высокого давления и подпиточный насос, теплообменник,испаритель жидкого азота и пульт управления, отличающаяся тем, что блоки выполнены в виде объемных каркасных конструкций из стальных труб, причем первый блок содержит криогенную емкость для жидкого азота с трубопроводной и запорной арматурой, второй блок содержит дизельный двигатель, гидробак с рабочей жидкостью, насосную систему для подачи жидкого азота в испаритель, содержащую насос высокого давления и подпиточный насос, теплообменник, испаритель и пульт управления, при этом между блоками расположена съемная площадка с лестницей, а каркасные конструкции из стальных труб имеют проемы под грузозахватные механизмы и закреплены на раме полуприцепа с помощью угловых фитингов. 2. Мобильная азотная установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник включает систему подвода тепла от дизельного двигателя, системы смазки насоса высокого давления и гидросистемы насосного блока. 88772012.12.30 3. Мобильная азотная установка по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве дизельного двигателя используют дизельный двигатель 60 с турбонаддувом,мощностью 550 л.с. при 2100 об/мин с электронной системой управления. 4. Мобильная азотная установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что в качестве насоса высокого давления используют трехплунжерный насос фирмы 200 с диаметром плунжера 41,3 мм и максимальным давлением 70 МПа. 5. Мобильная азотная установка по п. 4, отличающаяся тем, что в качестве подпиточного насоса используют насос фирмы 1-1/2 1-1/26 с гидравлическим приводом.(56) 1. Патент на изобретение 2089750, МПК 04 35/02, 1997. 2. Патент на изобретение 2353750, МПК 21 19/22, 2009. Заявляемое техническое решение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для приготовления и нагнетания газообразного азота в скважину при освоении скважин, ремонтно-восстановительных работ на нефтяных и газовых скважинах для обеспечения взрыво-пожаробезопасности. Известны установки для приготовления и нагнетания газообразных азотно-воздушных смесей, применяющие так называемую мембранную технологию для приготовления азотно-воздушной смеси из атмосферного воздуха. Известно, например, устройство для приготовления и нагнетания газовых и газожидкостных взрыво-пожаробезопасных смесей на основе азота, которое содержит размещенные на транспортном средстве воздушный компрессор низкого давления, мембранный аппарат, дожимной аппарат, сепаратор, емкость для жидкости и насос для подачи жидкости 1. Недостатком известных устройств является низкая производительность, сложная конструкция установки для получения азота из воздуха, а также значительные габариты. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является азотная установка,входящая в состав комбинированной силовой установки три в одной для азотной системы, жидкостной системы текучей среды и системы с наматываемой на барабан насоснокомпрессорной трубой 2. Установка содержит тягач и прицеп и имеет единственный двигатель для работы насосов и двигателей, установленных на единственном прицепе. На платформе прицепа установлены криогенный резервуар для азота, кабина управления с системой управления установкой и местом для оператора, барабан с наматываемой на него насосно-компрессорной трубой, инжектор, кран для подъема инжектора, азотная система, испаритель азота и теплообменник. Азотная система, испаритель азота и теплообменник расположены под кабиной управления. Азотная система включает в себя насос высокого давления (трехплунжерный), подпиточный насос (центробежный) и гидравлическую распределительную магистраль. Теплообменник включает систему подвода тепла от двигателя. Выход резервуара с жидким азотом соединен со входом подпиточного насоса, который подает жидкий азот к насосу высокого давления, выход которого соединен с испарителем. Для использования установки для транспортирования по морю она может быть смонтирована на двух салазках (в виде блоков), на одних из которых расположен дизельный двигатель, гидробак с рабочей жидкостью и колтюбинговое оборудование, а на других - выдвижной пульт управления с азотной системой, включающей насос высокого давления и подпиточный насос низкого давления, теплообменник и испаритель,расположенные под выдвижной кабиной с пультом управления. Криогенная емкость поставляется отдельно. 88772012.12.30 Известное устройство предназначено для совместной работы азотной установки с колтюбинговой установкой от единственного приводного (дизельного) двигателя. Недостатком известной установки является расположение системы для перекачивания азота(азотной системы) под кабиной управления, что создает определенные сложности при эксплуатации и ремонте насосной системы, а наличие системы подвода тепла к теплообменнику только от дизельного двигателя является недостаточно эффективным. Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью является создание удобной в обслуживании и эксплуатации мобильной азотной установки с возможностью транспортирования ее автомобильным, железнодорожным, водным или воздушным транспортом. Поставленная задача решается тем, что в мобильной азотной установке, выполненной в виде блоков, включающих дизельный двигатель, криогенную емкость для жидкого азота, трубопроводную и запорную арматуру, насосную систему для подачи жидкого азота в испаритель, содержащую насос высокого давления и подпиточный насос, теплообменник,испаритель жидкого азота и пульт управления, блоки выполнены в виде объемных каркасных конструкций из стальных труб, причем первый блок содержит криогенную емкость для жидкого азота с трубопроводной и запорной арматурой, второй блок содержит дизельный двигатель, гидробак с рабочей жидкостью, насосную систему для подачи жидкого азота в испаритель, содержащую насос высокого давления и подпиточный насос,теплообменник, испаритель и пульт управления, при этом между блоками расположена съемная площадка с лестницей, а каркасные конструкции из стальных труб имеют проемы под грузозахватные механизмы и закреплены на раме полуприцепа с помощью угловых фитингов. Теплообменник включает систему подвода тепла от дизельного двигателя, системы смазки насоса высокого давления и гидросистемы насосного блока. В качестве дизельного двигателя используется дизельный двигатель 60 с турбонаддувом мощностью 550 л.с. при 2100 об/мин с электронной системой управления,а в качестве насоса высокого давления используется трехплунжерный насос фирмы 200 с диаметром плунжера 41,3 мм и максимальным давлением 70 Мпа, и в качестве подпиточного насоса используют насос фирмы 1-1/2 1-1/26 с гидравлическим приводом. Предлагаемая установка удобна в обслуживании и эксплуатации, хорошо приспособлена для транспортирования морским и железнодорожным транспортом. Конкретный пример выполнения технического решения поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображен общий вид мобильной азотной установки на фиг. 2 - общий вид установки сверху. Мобильная азотная установка изготовлена на базе автомобильного полуприцепаконтейнеровоза МАЗ-938920-011 и содержит смонтированные на раме 1 полуприцепа два отдельных быстросъемных блока 2 (первый блок) и 3 (второй блок) в виде объемных каркасных конструкций 4 из стальных труб с расположенным внутри оборудованием. Первый блок 2 представляет собой объемную каркасную конструкцию 4, в которой установлена криогенная емкость 5 с жидким азотом. Криогенная емкость 5 содержит кожух с эффективной вакуумной изоляцией и с помощью трубной обвязки 6 и запорно-регулирующей аппаратуры 7 гидравлически соединена со вторым блоком 3. Криогенная емкость 5 оборудована манометром газовой фазы и манометром жидкой фазы для контроля давлений. Второй насосный блок 3 представляет собой каркасную конструкцию 4, внутри которой расположены дизельный двигатель 8, предназначенный для привода гидронасосов, установленных на редукторе отбора мощности, гидробак с рабочей жидкостью 9, насос высокого давления 10, подпиточный насос 11 (насос низкого давления), теплообменник 12,испаритель жидкого азота 13 и пульт управления 14. Между насосным блоком 3 и блоком 2 расположена съемная площадка 15 с лестницей, закрепленная на раме 1 полуприцепа и предназначенная для обслуживания насосного блока 3. С противоположной стороны блока 2 расположена съемная площадка 16 с лестницей для обслуживания криогенной емко 3 88772012.12.30 сти 5. Выход криогенной емкости 5 с жидким азотом соединен со входом подпиточного насоса 11, выход которого соединен со входом насоса высокого давления 10, выход которого соединен со входом испарителя жидкого азота 13. Дизельный двигатель 8 имеет трубопровод для горячей воды, соединенный с его радиатором и подающий горячую воду через теплообменник 12 к испарителю жидкого азота 13, который использует в своей работе также остаточное тепло из системы смазки насоса высокого давления 10 и гидросистемы насосного блока 3. Для оптимального использования запасов газообразного азота насос высокого давления 10 связан трубопроводом с верхней частью наджидкостного пространства криогенной емкости 5. В качестве дизельного двигателя 8 в установке используется дизельный двигатель 60 с турбонаддувом мощностью 550 л.с. при 2100 об/мин. Двигатель оснащен пневмостартером, глушителем с искрогасителем, электронным блоком управления, который непрерывно отслеживает изменения в работе двигателя и обеспечивает автоматическую защиту при превышении допустимых параметров. В качестве насоса высокого давления 10 в установке используется специальный криогенный трехплунжерный насос фирмы 200 с диаметром плунжера 41,3 мм и максимальным давлением 70 МПа. Гидропривод трехплунжерного насоса осуществляется по схеме закрытого контура с регулируемым насосом. Смазка плунжеров и привода насоса 10 осуществляется гидравлическим насосом, установленным на дизельном двигателе 8. В качестве подпиточного насоса 11 используется центробежный насос фирмы 1-1/2 1-1/26 с гидравлическим приводом. Для предотвращения тепловых деформаций на входе и выходе насоса установлены гибкие рукава из нержавеющей стали. Система контроля и управления в реальном времени мобильной азотной установкой включает пульт управления 14 насосным блоком 3, расположенный со стороны съемной площадки 15, и пульт контроля и управления блоком 2 (на фигуре не показан). Для защиты от воздействия окружающей среды и несанкционированного доступа пульт управления 14 имеет закрывающуюся крышку. На пульте управления 14 расположен дисплей отображения параметров двигателя и дисплей с отображением информации по четырем каналам производительность нагнетания, давление нагнетания, температура нагнетания, суммарная (накопленная) подача газообразного азота. Пульт контроля 14 содержит индикаторы давления масла в гидроприводе насоса высокого давления, в гидроприводе подпиточного насоса, индикатор температуры масла гидросистемы, индикатор давления в пневмосистеме, индикаторы давления и температуры в системе смазки насоса высокого давления, индикатор давления азота на входе в насос высокого давления, индикатор давления нагнетания азота, индикатор давления насыщения (показывает степень охлаждения криогенной части насоса), тахометр. Рама 1 полуприцепа имеет угловые фитинги 17, как на морских грузовых контейнерах,с помощью которых каркасные конструкции 4 блоков 2 и 3 крепятся к раме. Расположение угловых фитингов 17 также соответствует контейнерным, что позволяет крепить блоки 2 и 3 в виде каркасных конструкций 4 к палубе судна при транспортировке установки морем или платформе при транспортировке железнодорожным транспортом. Также в раме 1 имеются специальные карманы 18 под грузозахватный механизм вилочного погрузчика, что облегчает транспортировку и погрузку-разгрузку блоков в порту или на базе. Каркасные конструкции 4 из стальных труб блоков 2 и 3 позволяют осуществлять подъем блоков за четыре точки и обеспечивают защиту оборудования при погрузочноразгрузочных работах. Установка работает следующим образом. Жидкий азот из криогенной емкости 5 по гибким стальным трубам трубной обвязки 6 поступает на вход подпиточного насоса 11,который подает его с постоянным давлением на вход насоса высокого давления 10, в качестве которого используется трехплунжерный насос, состоящий из двух частей криогенной части, которая перекачивает жидкий азот, и некриогенной части, в которой 4 88772012.12.30 происходит преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное. В насосе высокого давления 10 жидкий азот сжимается до необходимого давления и поступает в испаритель 13, в котором происходит преобразование жидкого азота в газообразный и подогрев его до температуры 16-21 С. Для оптимального использования запасов газообразного азота насос высокого давления 10 сообщен трубопроводом с верхней частью (наджидкостным пространством) криогенной емкости 5. При транспортировании установки каркасные конструкции 4 блоков 2 и 3 отсоединяют от полуприцепа и с помощью подъемного крана осуществляют подъем блоков за четыре точки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5