Спосіб вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні грунтових вод і система для його реалізації

1 Спосіб вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, що характеризується вимірюванням товщини шару нафтопродуктів і рівня розділу водо-нафтових фаз датчиками, поміщеними в свердловину, з наступною подачею отриманих сигналів у блок керування заглибним електронасосом вилучення нафтопродуктів, який розміщують у зоні розміщення рівня розділу фаз, і вибором глибини подавления дзеркала води, який відрізняється тим, що товщину шару нафтопродуктів визначають як різницю розміщення рівня розділу фаз у процесі вилучення нафтопродуктів і порівнюють її з установкою, що задається розміщенням щонайменше двох датчиків рівня розділу фаз ємнісного типу, при цьому оцінюють дебіт нафтопродуктів і води в свердловині, а глибину подавления дзеркала води встановлюють змінюючи співвідношення зазначених дебітів таким чином, щоб забезпечити беззупинну роботу електронасоса подавления дзеркала води в робочому циклі 2 Система керування для реалізації способу вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, що містить заглибний електронасос подавления дзеркала води, який підключений до силового комутатора, і заглибний електронасос вилучення нафтопродуктів, оснащений силовим комутатором і блоком керування, зв'язаним із блоком ємнісних датчиків рівня розділу фаз, яка відрізняється тим, що блок ємнісних датчиків змонтований на корпусі електронасоса вилучення нафтопродуктів нижче його прийомного отвору, при цьому відстань між ємнісними датчиками відповідає величині установки, що визначає задану товщину нафтового шару 00 Група винаходів, що заявляється, відноситься до екології і призначена для ліквідації техногенних скупчень нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод на території підприємств нафтопромислового комплексу і запобігання скидання нафтопродуктів у відкриті водойми і водозабірні обри Відомий спосіб вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, що включає локалізацію забруднення шляхом створення в зоні забруднення депресійних вирв, створюваних у шарі нафтопродукту на поверхні ґрунтових вод шляхом його відбору з нижнього рівня на границі розділу фаз нафтопродукт - вода в кожній з видобувній свердловині, що обладнані спеціальним забірним пристроєм, що представляє собою тонкостінний циліндр із днищем, який підвішується на границі розділу фаз (див авт свід СРСР №1657624, М кл Е21 В 43/00, опубл 23 06 91 р ) Недоліками відомого технічного рішення є складність реалізації через необхідність викорис тання спеціального забірного пристрою і трудоємності настроювання для точного його розміщення у видобувній свердловині При недотриманні точності підвісу в забірний пристрій буде попадати вода і не буде дотримуватися умова збереження геодинамічної рівноваги ґрунтового масиву, а при розміщенні забірного пристрою з визначеним допуском вище рівня розділу фаз, спосіб буде принципово непрацездатним для тонкошарових скупчень, товщина яких знаходиться в межах границь зазначеного допуску Разом з тим, у відомому способі відсутня можливість автоматичного спостереження за динамікою зміни гідродинамічних умов нагромадження рідких нафтопродуктів у свердловині та адаптивної реакції на зміни, що відбуваються, що приводить до зниження продуктивності і надійності роботи електроустаткування через часті включення та пов'язаних з ними негативних наслідків від перехідних режимів Відомий спосіб вилучення рідких нафтопроду со Ю (О ю 56538 ктів електронасосом з частотно-регульованим приводом при експлуатації малодебитної свердловини (див авт свід СРСР №1262026, М кл Е 21 В 43/00, опубл 07 10 86р ), що характеризується регулюванням швидкості припливу рідини із шару в свердловину шляхом періодичного повторення циклів, кожний з який складається з послідовно здійснюваних процесів запуску насоса при частоті живильної напруги, що збільшується, подачі рідини насосом у колону підіймальних труб при підвищеній, у порівнянні з номінальним значенням, частоті і зменшення до нуля подачі насоса шляхом зниження частоти живильної напруги після досягнення заданої величини тиску в колоні підіймальних труб, з наступним відключенням насоса та зливом рідини з колони труб через насос у свердловину Недоліком відомого способу є обмеження припливу рідини із шару в свердловину в результаті систематичного зливу рідини з колони підіймальних труб у свердловину та неконтрольованість процесу відновлення рівня рідини в свердловині після припинення подачі насоса, а також зниження продуктивності і надійності роботи електроустаткування через необхідність надмірно частих включень і пов'язаних з ними негативних наслідків від перехідних режимів Відомий також за патентом Російської Федерації № 2057907, М кл Е 21 В 43/00, опубл 10 04 96р. спосіб вилучення рідких нафтопродуктів заглибними електронасосами з частотнорегульованим приводом, що характеризується регулюванням швидкості припливу рідини із шару в свердловину шляхом періодичного повторення циклів Кожен цикл складається з послідовно здійснюваних процесів запуску насоса при частоті живильної напруги, що збільшується, подачі рідини насосом у колону підіймальних труб при підвищеній, у порівнянні з номінальним значенням, частоті і зменшення до нуля подачі насоса шляхом зниження частоти живильної напруги після досягнення заданої величини тиску в колоні підіймальних труб з наступним відключенням насоса і зливом рідини з колони піднімальних труб через насос у свердловину Відомий спосіб також характеризується тим, що при припиненні подачі насоса в циклі запобігають зливу рідини з колони підіймальних труб через насос у свердловину шляхом регулювання напору, що утворюється насосом при нульовій подачі, зміною частоти живильної напруги ВІДПОВІДНО до відновлення тиску в свердловині та у колоні підіймальних труб, що відбувається під дією припливу рідини із шару Відновлюють подачу насоса в циклі переходом його на підвищену частоту після заданого відновлення за рахунок припливу пластової рідини, але не пізніше закінчення роботи насоса в режимі нульової подачі Регулюють частоту напруги в процесі відновлення в циклі з умови підтримки найбільшої частоти, при якій насос ще не відновлює подачу рідини Недоліком відомого способу є неоптимальна продуктивність електронасоса та зниження надійності роботи електроустаткування через необхідність частих включень і пов'язаних з ними негативних наслідків від перехідних режимів для геодинаміки свердловини Найбільш близьким по сукупності ознак і технічній суті до пропонованого винаходу, що прийнятий нами у якості прототипу, є спосіб вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, відомий за патентом РФ № 2137946, М кл F 04 D 15/00, опубл 20 09 99р Відомий спосіб вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод характеризується виміром товщини шару нафтопродуктів і рівня розділу водо-нафтових фаз датчиками, які поміщені в свердловину, з наступною подачею отриманих сигналів у блок керування заглибним електронасосом вилучення нафтопродуктів, що розміщують в зоні розташування рівня розподілу фаз, і вибором глибини придушення дзеркала води Недоліками відомого способу-прототипу є а) повторно-короткочасний режим роботи електронасоса подавления дзеркала води з властивими йому динамічними ривками, що викликають прискорене спрацьовування механічної частини електронасоса, зриви природного фільтра свердловини і її піскування, б) необхідність застосування для вимірювання положення рівня нафтопродуктів датчиків поплавкового типу, дуже громіздких і вразливих до наявності в свердловині механічних частинок, здатних не тільки утрудняти рух поплавка, але і викликати його заклинювання, що різко знижує надійність реалізації способу, в) обмеженість застосування відомого способу для свердловин діаметром не меншим ніж 0,219м, у зв'язку з громіздкістю датчиків поплавкового типу Таким чином, узагальнено недоліками технічного рішення, прийнятого у якості прототипу є неоптимальна продуктивність електронасоса подавления дзеркала води, зниження надійності роботи електроустаткування, внаслідок зайво частих включень і пов'язаних з ними негативних наслідків від перехідних режимів у геодинаміці свердловини Розв'язувана групою винаходів, що заявляються, проблема пов'язана з особливостями експлуатації малодебитних свердловин вилучення рідких нафтопродуктів, продуктивність яких мала і виходить з області можливостей узгодження з продуктивністю електронасосів при екологічному очищенні забруднених територій Тому відкачку рідин з таких свердловин доводиться періодично припиняти з метою необхідного нагромадження нафтопродуктів у свердловині за рахунок припливу пластової рідини, у тому числі води, що надходить до свердловини, у зв'язку з чим і виникає потреба в такий спосіб узгодити взаємоположення і час роботи заглибних електронасосів, щоб максимальна продуктивність вилучення нафтопродуктів забезпечувалася при мінімальному числі включень електронасосів у робочому циклі електроустаткування чи навіть притривалому режимі роботи хоча б одного з них Таким чином, задачею цієї групи винаходів, в частині об'єкта-способу, є розробка способу вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, що забезпечує максимальну продуктивність вилучення нафтопродуктів і підвищення надійності роботи, а також ресурсу електроустаткування, за рахунок підвищення інформативності способу ке 56538 води, вибирається глибина подавления дзеркала рування і зменшення негативної дм перехідних води, за рахунок чого підтримується постійний режимів динамічний рівень, що задається беззупинною Поставлена задача розв'язується тим, що у віроботою водопідйомного насоса з заданою продудомому способі вилучення рідких нафтопродуктів ктивністю Нагромадження шару рідких нафтопроз поверхні ґрунтових вод, що характеризується дуктів на поверхні води в свердловині викликає виміром товщини шару нафтопродуктів і рівня "задавлення" води і зниження рівня розділу фаз розділу водо-нафтових фаз датчиками, поміщенинафтопродукт-вода Ця зміна положення границі ми в свердловину, з наступною подачею отримаконтакту рідин відсліджується ємнісними датчиканих сигналів у блок керування заглибним електроми, що реагують на зміну положення рівня розділу насосом вилучення нафтопродуктів, розміщеним у фаз між водою, що має електричну провідність, і зоні розташування рівня розділу фаз, і вибором нафтопродуктом, що є діелектриком У такий споглибини подавления дзеркала води, ВІДПОВІДНО З сіб визначається товщина нафтового шару, як різвинаходом, товщину шару нафтопродуктів визнаниця розміщення рівня розділу фаз При спрацьочають як різницю розміщення рівня розділу фаз у вуванні ємнісних датчиків, розміщених на заданій процесі вилучення нафтопродуктів і порівнюють її відстані один від одного, що відповідає величині з установкою, що задається розміщенням щонайустановки, реалізується операція задания товщименше двох ємнісних датчиків рівня розділу фаз ни нафтового шару, у результаті чого виробляєтьпри цьому оцінюють дебіт нафтопродуктів і води в ся сигнал, що подається в блок керування заглибсвердловині, а глибину подавления дзеркала води ним електронасосом вилучення нафтопродуктів встановлюють змінюючи співвідношення зазначених дебітів таким, щоб забезпечити безупинну роОб'єкт винаходу, що заявляється - спосіб виботу електронасоса подавления дзеркала води в лучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунторобочому циклі вих вод - усуває недоліки прототипу-способу і доПри використанні пропонованого способу вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод оптимізується процес екологічного очищення шляхом забезпечення максимально можливої для даних геологічних умов продуктивності вилучення нафтопродуктів при мінімальному рівні перехідних процесів в електроустаткуванні, що істотно підвищує надійність роботи і ресурс останнього Необхідний ефект реалізується за рахунок використання додаткової інформації, одержуваної попередньо про оцінку товщини шару нафтопродуктів, його динамічного положення, і необхідної тривалості включення електронасоса вилучення нафтопродуктів у його робочому циклі, що дозволяє не тільки мінімізувати число його включень, але і забезпечити неперервну роботу електронасоса подавления дзеркала води Максимальна продуктивність, що досягається при цьому вилученні нафтопродуктів забезпечується за рахунок оптимального вибору режиму роботи заглибного електронасоса вилучення нафтопродуктів зволяє реалізувати поставлену задачу в частині забезпечення максимальної продуктивності вилучення нафтопродуктів і підвищення надійності роботи, а також ресурсу електроустаткування за рахунок зменшення негативної дії перехідних режимів Відомо технічне рішення за авт свід СРСР № 1038418, М кл Е 02 D 19/00, опубл ЗО 08 83р , що стосується системи керування водовідливною установкою, що містить датчики нижнього, верхнього, підвищеного й аварійного рівнів, підключених до ВІДПОВІДНИХ входів блоку керування, два виходи якого підключені до пускачів головного і заливального насосів, блок живлення, який з'єднаний із блоком керування, і блок сигналізації Відома система має також таймер, датчики проміжних рівнів і, за їхнім числом, ключі, причому датчики проміжного рівня підключені до ВІДПОВІДНИХ ключів, виходи яких з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ входами блоку керування, а датчики проміжного рівня розташовані між датчиками нижнього і верхнього рівнів Істотними ознаками пропонованого способу є - визначення товщини нафтового шару, як різниці зміни рівнів розділу фаз, - задания установки товщини нафтового шару шляхом розміщення, як мінімум двох ємнісних датчиків рівнів розділу фаз на корпусі заглибного електронасоса вилучення нафтопродуктів, - порівняння сигналу про товщину нафтового шару з заданою його установкою, - подача отриманих сигналів у блок керування заглибним електронасосом вилучення нафтопродуктів, - оцінювання дебіту нафтопродуктів і води в свердловині, і вибір глибини подавления дзеркала води шляхом зміни співвідношення оцінюваних дебітів, що забезпечує беззупинну роботу електронасоса подавления дзеркала води в робочому циклі Вплив зазначених ознак на технічний результат зумовлено наступним У свердловині шляхом беззупинного оцінювання дебіту нафтопродуктів і Недоліком відомого технічного рішення є відсутність можливості узгодження його роботи з паралельними системами керування електронасосами, що вилучають техногенні поклади інших, відносно води рідин, наприклад, нафтопродуктів Найбільш близьким по числу співпадаючих ознак до пристрою, що заявляться в складі групи винаходів є відома за патентом РФ №2155265, М кл Е 21 В 19/20, опубл 27 08 2000р "Система керування заглибними водо-нафтопід'йомними електронасосами", що була прийнята в якості прототипу Відома система керування призначена для вилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод і містить заглибний електронасос подавленуя дзеркала води, що підключений до силового комутатора, і заглибний електронасос вилучення нафтопродуктів, постачений силовим комутатором і блоком керування, зв'язаним із блоком ємнісних датчиків рівня розділу фаз Недоліками відомої системи керування є а) повторно-короткочасний режим роботи еле 56538 8 ків у свердловині, а також два крайніх положення ктронасоса придушення дзеркала води з властирівня розділу фаз нафтопродукт-вода при ЗМІНІ вими йому динамічними ривками, що викликає товщини шару нафтопродуктів, що притікають у прискорене спрацьовування механічної частини свердловину, на фіг 2 зображений порядок (алгоелектронасоса, зриви природного фільтра свердритм) включення (відключення) заглибного електловини і її піскування, ронасоса вилучення нафтопродуктів при спрацьоб) необхідність застосування для вимірювання вуванні ВІДПОВІДНИХ датчиків, на фіг З положення рівня нафтопродуктів датчиків поплавпредставлена блок-схема системи керування закового типу, дуже громіздких і вразливих до наявглибними електронасосами вилучення нафтопроності в свердловині механічних частинок, здатних дуктів і подавления дзеркала води осідати і накопичуватися на поплавці і викликати його заклинювання, Система, що реалізує запропонований спосіб в) громіздкість конструкції датчиків поплавковилучення рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунвого типу, що зумовлює складність монтажу й обтових вод, містить заглибний електронасос 1 послуговування, а також вимагає буріння свердлодавления дзеркала води, підключений до силового вин підвищеного діаметра (не менше 0 219м) комутатора 2, і заглибний електронасос 3 вилучення нафтопродуктів, постачений силовим комуПоставлена задача розв'язується тим, що у ВІтатором 4 і блоком керування 5, зв'язаним із блоДОМІЙ системі для реалізації способу вилучення ком ємнісних датчиків рівня розділу фаз Блок рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод, ємнісних датчиків змонтований на корпусі електщо містить заглибний електронасос подавления ронасоса 3 вилучення нафтопродуктів нижче його дзеркала води, підключений до силового комутаприйомного отвору 6, при цьому відстань між ємнітора, і заглибний електронасос вилучення нафтосними датчиками 7, 8 відповідає величині установпродуктів, постачений силовим комутатором і блоки 9, що визначає задану товщину нафтового шаком керування, зв'язаним із блоком ємнісних ру Система постачена блоком 10 індикації і датчиків рівня розділу фаз, ВІДПОВІДНО З винахозахисту, зв'язаним із блоком керування 5 і силовим дом, блок ємнісних датчиків змонтований на коркомутатором 2, а також засувками 11, 12, признапусі електронасоса вилучення нафтопродуктів ченими для регулювання продуктивності відкачки нижче від його прийомного отвору, при цьому відводи і вилучення нафтопродуктів, ВІДПОВІДНО стань між ємнісними датчиками відповідає величині установки, що визначас задану товщину нафСпосіб вилучення рідких нафтопродуктів з потового шару верхні ґрунтових вод, реалізують шляхом вимірювання товщини шару нафтопродуктів п 0 і рівня Розміщення блоку ємнісних датчиків на корпусі розділу водо-нафтових фаз розміщеними в сверделектронасоса вилучення нафтопродуктів нижче ловині верхнім і нижнім ємнісними датчиками 7, 8, його прийомного отвору дозволило забезпечити ВІДПОВІДНО, з наступною подачею отриманих сигвизначення товщини нафтового шару, як різниці налів у блок керування 5 заглибним електронасозміни рівнів розділу фаз При почерговому спрасом 3 вилучення нафтопродуктів, і вибором глибицьовуванні ємнісних датчиків, розміщених на зани придушення дзеркала води При цьому даній відстані один від одного нижче прийомного товщину шару нафтопродуктів п 0 визначають як отвору в корпусі електронасоса, забезпечується різницю розміщення рівня розділу фаз у процесі подача сигналу на включення чи відключення завилучення нафтопродуктів і порівнюють її з устаглибного електронасоса вилучення нафтопродукновкою 9, що задається розміщенням ємнісних тів Це дозволяє оптимізувати процес роботи еледатчиків 7,8 Потім оцінюють дебіт нафтопродуктів ктронасоса вилучення нафтопродуктів, підвищити і води в свердловині і, шляхом зміни співвіднонадійність роботи, а також ресурс електроустаткушення зазначених дебітів, встановлюють глибину вання подавления дзеркала води такою, щоб забезпечиАналіз вітчизняної та закордонної науковоти беззупинну роботу електронасоса 1 подавления технічної і патентної літератури не виявив технічдзеркала води в робочому циклі них рішень, що володіють подібними ознаками і результатом, який досягається, що дозволяє вважати винаходи групи, що заявляється, як такими, що задовольняють критерію "новизна" Також, на думку заявника, запропоновані технічні рішення не випливають для фахівця явно з відомого рівня техніки, що дозволяє вважати їх такими, що задовольняють критерію "винахідницький рівень" Сукупність істотних ознак, що характеризують суть кожного винаходу з групи, що заявляється, може бути використана при вилученні рідких нафтопродуктів з поверхні ґрунтових вод з досягненням технічного результату- підвищення продуктивності вилучення нафтопродуктів і надійності роботи електроустаткування, що дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ винаходу критерію "промислова придатність" На фіг 1 показана принципова схема розміщення заглибних електронасосів і ємнісних датчи Приклад реалізації способу У фільтрову колону свердловини, на висоті близько 0,5м від вибою, поміщають заглибний електронасос 1 подавления дзеркала води Включають електронасос 1 і встановлюють необхідну продуктивність відкачки води за допомогою засувки 11 При цьому забезпечується зниження рівня S ґрунтових вод у свердловині на величину, яка пропорційна дебіту (продуктивності) свердловини Q S= KxQ, де К - розрахунковий коефіцієнт За умови, що величина зниження не перевищує 20% товщини водоносного шару, при постійному дебіті відкачки води, у свердловині встановлюється постійний динамічний рівень і формується депресійна вирва, у результаті чого відбувається активне залучення в свердловину води разом з рідкими нафтопродуктами В міру нагромадження 56538 10 в свердловині маси нафтопродуктів, останні, під встановлений нижній ємнісний датчик 8, відбувадією власної ваги, відтискують воду вниз, "задавється замикання контактів датчика 8, і подається люючи" рівень розділу водо-нафтових фаз При сигнал у блок керування 5 на включення заглибноцьому величина зсуву Z рівня розділу водого електронасоса 3 вилучення нафтопродуктів У нафтових фаз пропорційна товщині шару нафтопроцесі роботи електронасоса 3, товщина шару продуктів ho (фіг І) нафтопродукту в свердловині зменшується При зменшенні товщини шару нафтопродуктів h0 актиZ=PH/PBxh0, візується приплив води в свердловину, в резульде Рн, Рв- густина нафтопродуктів і води, ВІДтаті чого відбувається під'йом рівня розділу водоПОВІДНО нафтових фаз до положення верхнього ємнісного Далі в свердловину поміщають заглибний еледатчика 7, при спрацьовуванні якого подається ктронасос 3 вилучення нафтопродуктів зі змонтосигнал на відключення електронасоса 3 Після ваними на його корпусі, нижче прийомного отвору відключення електронасоса 3 приплив нафтопро6, ємнісними датчиками 7, 8, відстань між якими дуктів і нагромадження їх у свердловині продовжувідповідає величині установки 9, що визначає зається і цикл відновляється (фіг 2) Включення і дану товщину шару нафтопродуктів п 0 Положення відключення електронасосів 1, 3 здійснюється за заглибного електронасоса 3 вилучення нафтопродопомогою силових комутаторів 2, 4 Контроль дуктів фіксують нижче положення динамічного роботи заявленої системи здійснюється за допорівня з таким запасом по глибині, щоб електронамогою блоку 10 індикації і захисту сос 3 завжди знаходився в рідині, і додаткове зниження Бдод , викликуване його роботою не привело Пропонована група винаходів дозволяє з до осушення його прийомного отвору 6 під час меншими витратами матеріальних і трудових рероботи Для зменшення величини 5дОд продуктивсурсів вилучати скупчення рідких нафтопродуктів з ність заглибного електронасоса 3 вилучення нафповерхні ґрунтових вод, а також забезпечити мактопродуктів встановлюють за допомогою засувки симальну продуктивність вилучення нафтопродук12 у кілька разів меншою від продуктивності затів і підвищити ресурс електроустаткування, за глибного електронасоса 1 рахунок підвищення інформативності способу керування та зменшення негативної дії перехідних При нагромадженні шару нафтопродуктів вирежимів значеної товщини ho і відповідному зсуві рівня розділу водо-нафтових фаз до глибини, на якій 11 56538 n 1 2 ЪоЬа / / f'ftf TTT77 ftfff/ftf. TO "0 0 0 с Фіг. 1 13 Ье р х и\ б о о О о. Вилуче ння нйфТОпроЗуктіь по&аБлення о^ібркало ЬоЭн + о О — — + + + а ф о 3 7 H —' и 1 4 56538 + + + О • О о О електронасос працює електронасос ке контакт контакт ФІГ. г Ю Фіг. З Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 +