RU2490835C1

RU2490835C1 - Device for reduction of pipeline corrosion rate by means of electrostatic charge removal

Info

Publication number: RU2490835C1
Application number: RU2012119091/07A
Authority: RU
Inventors: Антон Сергеевич Тюсенков; Олег Ринатович Латыпов; Дмитрий Ефимович Бугай; Анатолий Борисович Лаптев
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-08-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: suggested device for reduction of a pipeline corrosion rate by means of electrostatic charge removal consists of a body mounted at the pipeline by means of a flange connection with a discharge electrode installed in it in the form of needles; according to the invention discharge electrodes are made as a screw, bushings and needles of chrome-nickel steel; they protrude from polyethylene isolation into emulsion flow, they are installed radially in three rows at the angle of 45 degrees and clamped by steel semi-rings and electrostatic charges are carried off through a drain cable to the ground conductor.

EFFECT: increase in performance, reduction in redistribution of electrostatic charges between the pipeline and oil, reduction of the pipe steel corrosion.

2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче и транспорту нефти.The present invention relates to the oil industry, in particular to the production and transportation of oil.

Известно устройство для нейтрализации статического электричества, так высоковольтный нейтрализатор статического электричества предназначен для снижения уровня электростатических зарядов путем ионизации среды коронным разрядом, создаваемым электродами, находящимися под высоким напряжением. Устройство состоит из корпуса и электродов, от которых ионизированная среда потоком воздуха подается к поверхности заряженных объектов рабочей зоны [высоковольтный нейтрализатор статического электричества IZS31 Компания SMC Corporation, http://www.smc-pneumatik.ru].A device for neutralizing static electricity is known, so a high-voltage converter of static electricity is designed to reduce the level of electrostatic charges by ionizing the medium with a corona discharge created by electrodes under high voltage. The device consists of a housing and electrodes, from which the ionized medium is supplied by a stream of air to the surface of charged objects of the working area [IZS31 high-voltage static electricity converter SMC Corporation, http://www.smc-pneumatik.ru].

Недостатком данного устройства являются большие энергетические затраты на ионизацию среды.The disadvantage of this device is the high energy costs of ionizing the medium.

Известно устройство, описанное в способе нейтрализации статического электричества в потоке вещества. В устройстве на основе трехфазного статора создают вращающееся магнитное поле и дополнительное стационарное электрическое поле между входным металлическим патрубком и разрядными металлическими струнами [Патент РФ №2351100, кл. H05F 3/02, опуб. 27.03.2009].A device is known that is described in a method of neutralizing static electricity in a substance stream. In a device based on a three-phase stator, a rotating magnetic field and an additional stationary electric field are created between the inlet metal pipe and the discharge metal strings [RF Patent No. 2351100, cl. H05F 3/02, publ. 03/27/2009].

Недостатком данного устройства являются энергетические затраты на создание дополнительного стационарного электрического поля, возможность монтирования только на входах в резервуары.The disadvantage of this device is the energy cost of creating an additional stationary electric field, the ability to mount only at the entrances to the tanks.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является нейтрализатор зарядов статического электричества в жидкости, в нейтрализационной камере которого расположен стержневой разрядный электрод с иглами. Процесс нейтрализации происходит за счет ионизационных процессов, развивающихся вблизи разрядного электрода и игл при наличии значительной разности потенциалов между жидкостью, заполняющей камеру, и разрядным электродом [патент РФ №1355100, кл. H05F 3/02, опуб. 10.07.1996].The closest in technical essence and the achieved result is a neutralizer of charges of static electricity in a liquid, in the neutralization chamber of which there is a rod discharge electrode with needles. The neutralization process occurs due to ionization processes developing near the discharge electrode and needles in the presence of a significant potential difference between the liquid filling the chamber and the discharge electrode [RF patent No. 1355100, cl. H05F 3/02, publ. 07/10/1996].

Недостатком указанного технического решения является крепление разрядного электрода с иглами в индукционной камере в одной точке, что может послужить причиной его быстрого выхода из строя при значительной скорости движения потока, кроме того, малая площадь разрядных игл снижает производительность устройства.The disadvantage of this technical solution is the fastening of the discharge electrode with the needles in the induction chamber at one point, which can cause its rapid failure at a significant speed of the flow, in addition, the small area of the discharge needles reduces the performance of the device.

Задачей изобретения является повышение надежности и производительности конструкции и эффективности удаления электростатических зарядов за счет изменения расположения разрядных игл в нейтрализационной камере и увеличения их площади.The objective of the invention is to increase the reliability and performance of the design and the removal efficiency of electrostatic charges by changing the location of the discharge needles in the neutralization chamber and increasing their area.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для снижения скорости коррозии нефтепровода путем удаления электростатического заряда, состоящем из корпуса, монтируемого на трубопроводе с помощью фланцевого соединения, в котором установлен разрядный электрод в виде игл, согласно предлагаемому изобретению разрядные электроды выполнены в виде винта, втулки и игл из хромоникелевой стали, выступающих из полиэтиленовой изолирующей трубы в поток эмульсии, установлены радиально в три ряда под углом 45 градусов и обжаты стальными пластинами в виде полуколец, а электростатические заряды отводятся по дренажному кабелю на заземлитель.This problem is solved in that in the proposed device to reduce the corrosion rate of the pipeline by removing electrostatic charge, consisting of a housing mounted on the pipeline using a flange connection in which a discharge electrode in the form of needles is installed, according to the invention, the discharge electrodes are made in the form of a screw, bushings and needles made of chromium-nickel steel, protruding from the polyethylene insulating pipe into the emulsion flow, are mounted radially in three rows at an angle of 45 degrees and crimped with steel plates in the form of half-rings, and the electrostatic charges are discharged by the drain on earthing cable.

Сущность изобретения: монтаж на нефтепроводе с помощью фланцевого соединения устройства с разрядным электродом в виде игл для удаления электростатического заряда из промысловой жидкости и с поверхности футерованного нефтепровода для уменьшения скорости коррозии металла нефтепромыслового оборудования.The inventive installation on the pipeline using a flange connection of the device with a discharge electrode in the form of needles to remove electrostatic charge from the field fluid and from the surface of the lined oil pipeline to reduce the corrosion rate of metal oilfield equipment.

Важным показателем коррозионного разрушения оборудования является скорость коррозии металла, т.е. способность металла в течение определенного времени растворяться необратимо. При движении промысловой среды по стальным изолированным трубопроводам с внутренней футеровкой и без нее происходит перераспределение электростатических зарядов между трубопроводом и жидкостью. При этом, как правило, отрицательные заряды накапливаются на трубопроводе, а положительные сосредотачиваются в нефти за счет образования карбокатионов. Увеличение окислительно-восстановительного потенциала системы приводит к увеличению скорости коррозии металлического оборудования. Это приводит к дальнейшему развитию коррозионных поражений и выходу оборудования из строя. Таким образом, накопление электростатических зарядов промысловой средой значительно увеличивает склонность металла технологического оборудования к коррозии. Для снижения скорости коррозии металла в промысловой среде необходимо нейтрализовать электростатические заряды. Этот процесс можно осуществить применением специальных устройств для отведения зарядов статического электричества из потока нефтепродукта на заземлитель.An important indicator of corrosion damage to equipment is the rate of metal corrosion, i.e. the ability of a metal to dissolve irreversibly over time. When the field medium moves along insulated steel pipelines with and without internal lining, electrostatic charges are redistributed between the pipeline and the liquid. In this case, as a rule, negative charges accumulate on the pipeline, and positive ones are concentrated in oil due to the formation of carbocations. An increase in the redox potential of the system leads to an increase in the corrosion rate of metal equipment. This leads to the further development of corrosion damage and equipment failure. Thus, the accumulation of electrostatic charges by the production medium significantly increases the tendency of the metal of technological equipment to corrosion. To reduce the rate of metal corrosion in a commercial environment, it is necessary to neutralize electrostatic charges. This process can be carried out by using special devices to divert static electricity charges from the oil product stream to the ground electrode.

Экспериментально установлено, что с применением предложенного устройства электростатические заряды отводятся из технологического потока на заземлитель. Таким образом, снижается накопление электростатического заряда в промысловой среде, что предотвращает увеличение скорости коррозии металла нефтепромыслового оборудования.It was experimentally established that using the proposed device, electrostatic charges are removed from the process stream to the ground electrode. Thus, the accumulation of electrostatic charge in the field environment is reduced, which prevents an increase in the corrosion rate of metal in oilfield equipment.

На фиг.1 представлен общий вид устройства и его разрез по сечению А-А, на фиг.2 представлен разрядный электрод, где позициями обозначены: 1 - винт разрядного электрода, 2 - втулка разрядного электрода, 3 - игла из хромоникелевой стали, 4 - кожух стальной, 5 - стальная катушка, 6 - полиэтиленовая труба ПНП 200СЛ (ГОСТ 18599-73), 7 - стальной наконечник, 8 - пластина стальная, 9, 10 - прокладка резиновая, 11 - фланец приварной, 12 - дренажный кабель, 13 - отверстие.Figure 1 shows a general view of the device and its section along section AA, figure 2 shows a discharge electrode, where the positions are: 1 - screw of the discharge electrode, 2 - sleeve of the discharge electrode, 3 - needle made of chromium-nickel steel, 4 - steel casing, 5 - steel coil, 6 - polyethylene pipe PNP 200SL (GOST 18599-73), 7 - steel tip, 8 - steel plate, 9, 10 - rubber gasket, 11 - weld flange, 12 - drainage cable, 13 - hole.

Разрядный электрод состоит из винта 1 и втулки 2 из углеродистой качественной стали, в винт вставляется игла 3 из хромоникелевой стали. Разрядные электроды защищены с помощью кожуха 4, собранного из полукожухов. Корпус устройства представляет собой стальную катушку 5, в которую помещена изолирующая полиэтиленовая труба 6, которая защемляется с двух сторон стальными наконечниками 7. Для надежного обеспечения электрического контакта между всеми разрядными электродами предусмотрены стальные пластины 8 в виде полуколец. Детали устройства при монтаже соединяются друг с другом стандартными крепежными изделиями: болтами, гайками и шайбами. Для обеспечения герметичного соединения кожуха с корпусом устройства используются прокладки 9 из листовой технической резины по ГОСТ 7338-85.The discharge electrode consists of screw 1 and sleeve 2 of carbon-grade steel, a needle 3 of chromium-nickel steel is inserted into the screw. The discharge electrodes are protected by a casing 4 assembled from half shells. The device case is a steel coil 5, in which an insulating polyethylene pipe 6 is placed, which is clamped on both sides by steel lugs 7. To reliably ensure electrical contact between all the discharge electrodes, steel plates 8 in the form of half rings are provided. The components of the device during installation are connected to each other by standard fasteners: bolts, nuts and washers. To ensure a tight connection between the casing and the device case, gaskets 9 made of sheet technical rubber are used in accordance with GOST 7338-85.

Полиэтиленовая труба 6 из-за низкой плотности с натягом вставляется в стальную катушку 5 и защемляется наконечником 7. Защемление осуществляется с помощью дорна под давлением. Полиэтиленовая труба 6 предотвращает излом кончиков игл 3 при удалении отложений и защищает внутреннюю поверхность устройства от коррозии. При очистке устройства механическим способом иглы 3 изгибаются под действием скребка и ложатся на полиэтилен, вследствие их эластичности. К стальной катушке 5 с двух концов привариваются фланцы 11. Внутренняя поверхность фланцев 11 и наконечников 7, а также наружная поверхность устройства окрашиваются эмалью ЭП-51 (ГОСТ 9640-85).Due to the low density, the polyethylene pipe 6 is inserted into the steel coil 5 with an interference fit and is pinched by the tip 7. The punch is carried out using a mandrel under pressure. The polyethylene pipe 6 prevents fracture of the tips of the needles 3 when removing deposits and protects the inner surface of the device from corrosion. When cleaning the device mechanically, the needles 3 bend under the action of a scraper and lie on polyethylene, due to their elasticity. Flanges 11 are welded from two ends to the steel coil 5. The inner surface of the flanges 11 and the tips 7, as well as the outer surface of the device, are painted with EP-51 enamel (GOST 9640-85).

Соединение разрядных электродов с катушкой 5 осуществляется с помощью конической дюймовой резьбы, которая обеспечивает герметичность соединения. При ввинчивании винта 1 в катушку 5 игла 3 проникает сквозь полиэтиленовую трубу 6 и на 5-7 мм выступает из нее в поток эмульсии. Разрядные электроды расположены радиально в три ряда под углом 45 градусов. Изолированный медный кабель 12 соединяют креплением стальных пластин 8 и выводят через отверстие, предусмотренное в кожухе 4, на заземлитель, установленный, определенную глубину в грунт.The connection of the discharge electrodes with the coil 5 is carried out using a conical inch thread, which ensures the tightness of the connection. When screwing the screw 1 into the coil 5, the needle 3 penetrates through the polyethylene pipe 6 and protrudes 5-7 mm from it into the emulsion stream. The discharge electrodes are arranged radially in three rows at an angle of 45 degrees. An insulated copper cable 12 is connected by fastening steel plates 8 and output through the hole provided in the casing 4, to the ground electrode installed, a certain depth in the ground.

Нефтяная эмульсия, проходя через стальную катушку 5 устройства, контактирует с иглой 3 разрядного электрода. Электростатические заряды, наведенные в эмульсии, улавливаются иглами 3 из хромоникелевой стали, выступающими из изолирующей полиэтиленовой трубы 6 в поток эмульсии, и через них выводятся по дренажному кабелю 12 на стальное заземление с сопротивлением растеканию тока не более 4 Ом.The oil emulsion, passing through the steel coil 5 of the device, is in contact with the needle 3 of the discharge electrode. The electrostatic charges induced in the emulsion are captured by chromium-nickel steel needles 3, protruding from the insulating polyethylene pipe 6 into the emulsion stream, and through them are discharged through the drain cable 12 to steel ground with a current spreading resistance of not more than 4 Ohms.

Расположение разрядных электродов радиально в три ряда под углом 45 градусов обеспечивает полное удаление электростатических зарядов внутренней поверхности трубопровода, к тому же такая конструкции устройства позволяет устанавливать его не только на входах в резервуары, и на промысловых и магистральных нефтепроводах.The location of the discharge electrodes radially in three rows at an angle of 45 degrees ensures the complete removal of electrostatic charges on the inner surface of the pipeline, moreover, this design of the device allows it to be installed not only at the entrances to the tanks, but also at the oil and gas pipelines.

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается уменьшением затрат на ремонт промысловых трубопроводов и последствий аварийных ситуаций при их разрушении.The technical and economic effect of the implementation of the invention is provided by reducing the cost of repairing field pipelines and the consequences of emergency situations when they are destroyed.

Claims

A device for reducing the corrosion rate of an oil pipeline by removing electrostatic charge, including a housing mounted on the pipeline using a flange connection, in which a discharge electrode in the form of needles is installed, characterized in that the discharge electrodes are made in the form of a screw, sleeve and needles made of chromium-nickel steel, protruding from an insulating polyethylene pipe into the emulsion flow, are installed radially in three rows at an angle of 45 degrees and are compressed by steel plates in the form of half rings, and electrostatic charges are discharged through the drain cable to the ground electrode.