RU2119372C1

RU2119372C1 - Separating plant

Info

Publication number: RU2119372C1
Application number: RU95121372A
Authority: RU
Inventors: В.А. Крюков; А.В. Семенов; Д.М. Бриль; Е.В. Виноградов; В.А. Рыгалов; А.Е. Самойлов
Original assignee: Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry; may be used in separation of oil well products into gas, oil and water. SUBSTANCE: plant includes inclined column consisting of oil settling and water settling sections. Pipeline supplying gas-fluid mixture is made for two-flow introduction of raw materials. Column oil settling section is installed at some angle to water settling section. EFFECT: improved quality of separation, reduced power consumption for transport of well products in the gathering system, and decreased height of plant. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения продукции нефтяных скважин на газ, нефть и воду. The invention relates to the oil industry and can be used to separate the production of oil wells into gas, oil and water.

В связи с высокой обводненностью продукции нефтяных скважин на поздней стадии разработки целесообразно применять трубные сепарационные установки, изготавливаемые в полевых условиях и обладающие рядом преимуществ перед емкостными сепараторами. Due to the high water cut of oil well products at a late stage of development, it is advisable to use pipe separation plants manufactured in the field and having a number of advantages over capacitive separators.

Известна сепарационная установка, содержащая наклонную колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси и отвода газа, нефти и воды. Подводящий трубопровод соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2 - 0,25 длины колонны, а нижняя ее часть снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором (а.с. N 1482932, от 23.06.89 г., бюл. N 23). Known separation plant containing an inclined column with pipelines for supplying a gas-liquid mixture and for removing gas, oil and water. The supply pipe is connected to the inclined column at a distance equal to 0.2 - 0.25 of the length of the column, and its lower part is equipped with a free water discharge pipe connected to the gas outlet manifold (A.S. N 1482932, dated June 23, 89, Bull. N 23).

Установка позволяет достаточно четко разделять газожидкостную смесь на фазы при небольшом содержании воды и предназначена, в основном, для сепарации газа перед сырьевыми или товарными резервуарами. Однако, при высоком водосодержании нефти (свыше 30%) эта установка малоэффективна. The installation allows you to clearly separate the gas-liquid mixture into phases with a low water content and is intended mainly for gas separation in front of raw or commodity tanks. However, with a high water content of oil (over 30%), this installation is ineffective.

Известна трубная наклонная установка для сброса воды ("Нефтяное хозяйство", N 4, 1992, с. 35 - 36), включающая наклонную колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, успокоителем потока и отвода газа, нефти и воды. При поступлении продукции на установку газ по перемычкам из успокоителя и наклонной колонны поступает в газовый трубопровод, вода отводится из нижней части колонны, нефть - из верхней в нефтепровод, где вновь соединяется с газом. Установка позволяет перерабатывать продукцию с высоким водосодержанием (до 80 - 90%) и отделять воду, однако, в ней отсутствуют условия для четкого разделения трех фаз: газа, нефти и воды, т.к. изначально предусматривается частичный отбор свободной воды (60 - 80%) от потенциального ее количества, выделившегося из эмульсии, а также возврат газа в нефть на выходе разделителя. Known inclined pipe installation for water discharge ("Oil industry", N 4, 1992, S. 35 - 36), including an inclined column with pipelines for supplying a gas-liquid mixture, a flow and discharge damper gas, oil and water. Upon receipt of the product at the installation, gas through jumpers from the damper and the inclined column enters the gas pipeline, water is discharged from the lower part of the column, oil is transferred from the upper part to the oil pipeline, where it is reconnected with gas. The installation allows you to process products with high water content (up to 80 - 90%) and separate the water, however, there are no conditions for a clear separation of the three phases: gas, oil and water, because Initially, a partial selection of free water (60 - 80%) of the potential amount released from the emulsion, as well as the return of gas to oil at the outlet of the separator, is provided.

Кроме того, газосборный коллектор с перемычками, расположенный по верхней образующей трубного наклонного разделителя, малоэффективен, т.к. объемы газа, собирающиеся вдоль верхней образующей, незначительны, поэтому он (коллектор) затоплен на большей части своей длины водой и нефтью, что в зимний период может привести к перекрытию его сечения за счет застывания нефти или замерзания воды. В связи с тем, что нефть на выходе вновь перемешивается с газом и частично с водой и выводится с установки в виде газожидкостной смеси, обладающей при дальнейшем движении в системе сброса склонностью к расслоению, создаются условия для коррозии трубопроводов. Т.о. существует проблема более четкого разделения газожидкостной смеси с высоким водосодержанием (до 90% и более) на газ, нефть и воду с дальнейшим раздельным их транспортом, исключающим встречные перекачки балластной воды в системах сбора нефти и поддержания пластового давления. In addition, the gas collector with jumpers located along the upper generatrix of the pipe inclined separator is ineffective, because the volumes of gas collected along the upper generatrix are insignificant, therefore it (the collector) is flooded for the most part of its length with water and oil, which in winter can lead to its cross-section due to solidification of oil or freezing of water. Due to the fact that the oil at the outlet is again mixed with gas and partially with water and removed from the unit in the form of a gas-liquid mixture, which, with further movement in the discharge system, has a tendency to delamination, conditions are created for pipeline corrosion. T.O. There is a problem of a clearer separation of a gas-liquid mixture with high water content (up to 90% or more) into gas, oil and water with their further separate transport, which excludes on-board ballast water transfer in oil collection systems and reservoir pressure maintenance.

Указанную проблему решает сепарационная установка, включающая наклонную колонну, разделенную на водоотстойную и нефтеотстойную секции трубопроводом подвода газожидкостной смеси, оснащенным успокоителем потока, вертикальными газоотводящими стояками, и трубопроводы отвода газа, нефти и воды. В этой установке согласно изобретению трубопровод подвода газожидкостной смеси выполнен с возможностью двухпоточного ввода газожидкостной смеси, например, в виде U-образного распределителя, входные концы которого размещены соответственно в водоотстойной и нефтеотстойных секциях, при этом газоотделители установлены в начале успокоителя и в верхней части наклонной колонны. Нефтеотстойная секция колонны в месте подвода газожидкостной смеси выполнена под углом по отношению к водоотстойной, причем угол наклона первой больше угла наклона второй. This problem is solved by a separation unit, including an inclined column, divided into a water-sludge and oil-sludge section by a gas-liquid mixture supply pipeline equipped with a flow damper, vertical gas discharge risers, and gas, oil and water discharge pipelines. In this installation according to the invention, the gas-liquid mixture supply line is configured to two-way enter the gas-liquid mixture, for example, in the form of a U-shaped distributor, the inlet ends of which are placed respectively in the water-sludge and oil-sludge sections, with gas separators installed at the beginning of the damper and at the top of the inclined column . The oil sludge section of the column at the inlet of the gas-liquid mixture is made at an angle with respect to the water sludge, and the angle of inclination of the first is greater than the angle of inclination of the second.

Выполнение трубопровода подвода газожидкостной смеси с возможностью двухпоточного ввода, например, в виде U-образного распределителя, выходные концы которого размещены соответственно в нефтеотстойной и водоотстойной секциях, позволяет разделить поток предварительно расслоившихся нефти и воды, поступающий из успокоителя, на нефть и воду и ввести их раздельно без повторного перемешивания соответственно в нефтеотстойную и водоотстойную секции установки по разные стороны от границы раздела "вода-нефть", что существенно улучшает качество разделения фаз. The implementation of the pipeline for supplying a gas-liquid mixture with the possibility of two-flow inlet, for example, in the form of a U-shaped distributor, the outlet ends of which are placed respectively in the oil sludge and water-sludge sections, allows you to separate the flow of pre-stratified oil and water coming from the damper into oil and water and introduce them Separately without re-mixing, respectively, in the oil-sludge and water-sludge sections of the installation on opposite sides of the water-oil interface, which significantly improves the quality phase separation.

Размещение нефтеотстойной секции под углом по отношению к водоотстойной не должно ухудшить условия разделения фаз, что достигается следующим образом. Больший угол наклона обуславливает достаточно большую высоту слоев газа и нефти, что, во-первых, облегчает регулирование в условиях неравномерного их поступления на установку, а во-вторых, улучшает условия движения отделившихся скоплений газа по верхней образующей наклонной колонны и воды - по нижней, особенно в высоковязких нефтях. Величина минимального угла наклона нефтеотстойной секции, при котором начинает сказываться замедление скорости движения скоплений газа и воды в вязких средах, находится в пределах 5 - 7^o, а для водоотстойной секции - 2 - 4^o.Placing the oil sludge section at an angle with respect to the water sludge should not worsen the phase separation conditions, which is achieved as follows. A larger angle of inclination causes a sufficiently large height of the layers of gas and oil, which, firstly, facilitates regulation in conditions of uneven flow to the installation, and secondly, improves the conditions for the movement of separated gas accumulations along the upper generatrix of the inclined column and water - along the lower, especially in high viscosity oils. The minimum angle of inclination of the oil sludge section, at which the deceleration of the speed of accumulation of gas and water in viscous media begins to affect, is in the range of 5 - 7 ^o , and for the sediment section - 2 - 4 ^o .

Т. о. "изогнутая" колонна позволяет сохранить эффект сепарации за счет увеличения угла наклона нефтеотстойной секции относительно водоотстойной и уменьшить высоту установки. T. about. The "curved" column allows you to maintain the separation effect by increasing the angle of inclination of the oil sump section relative to the water sump and reduce the installation height.

Газовый отделитель, установленный на начальном участке успокоителя, позволяет вывести газовую составляющую потока в самом начале процесса сепарации, что снижает скорость течения водонефтяной смеси и создает благоприятные условия для ее расслоения в успокоителе. The gas separator installed in the initial section of the damper allows you to remove the gas component of the stream at the very beginning of the separation process, which reduces the flow rate of the oil-water mixture and creates favorable conditions for its separation in the damper.

На чертеже показана сепарационная установка с U-образным распределителем, установленным в месте изгиба колонны, на стыке двух секций. The drawing shows a separation unit with a U-shaped distributor installed in the bend of the column at the junction of two sections.

Сепарационная установка включает наклонную колонну, разделенную трубопроводом подвода газожидкостной смеси (ГЖС) 1 на нефтеотстойную 2 и водоотстойную 3 секции. Трубопровод подвода ГЖС оснащен успокоителем потока 4 с вертикальным газоотделяющим стояком 5, а в месте ввода снабжен U-образным распределителем потока 6, входные концы которого размещены соответственно в нефтеотстойной 2 и водоотстойной 3 секциях. В верхней части наклонной колонны установлен вертикальный газоотводящий стояк 7, снабженный газопроводом 8 с газовым стояком 5. Колонна снабжена патрубками для ввода воды 9, нефти 10, газа 11 и мех. примесей 12. Внутри колонны установлены датчики уровня "газ-нефть" 13 и "нефть-вода" 14. The separation unit includes an inclined column, separated by a pipeline for supplying a gas-liquid mixture (GHS) 1 to oil sludge 2 and water sludge 3 sections. The GZhS supply pipeline is equipped with a flow damper 4 with a vertical gas separating riser 5, and at the inlet site it is equipped with a U-shaped flow distributor 6, the inlet ends of which are located in oil sump 2 and water sump 3 sections, respectively. In the upper part of the inclined column, a vertical gas outlet riser 7 is installed, equipped with a gas pipe 8 with a gas riser 5. The column is equipped with nozzles for introducing water 9, oil 10, gas 11 and fur. impurities 12. Inside the column installed level sensors "gas-oil" 13 and "oil-water" 14.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Продукция нефтяных скважин (ГЖС) с системы сбора поступает в успокоительный трубопровод 4, где предварительно расслаивается на три фазы: газовую, нефтяную и водную. Газовая часть потока, как наиболее объемная и подвижная, уже на начальном участке скапливается в верхней части трубопровода и выводится с помощью вертикального газоотводящего стояка 5. После отвода основной части свободного газа скорость течения водонефтяной смеси многократно снижается и создаются благоприятные условия для ее выравнивания и расслоения. Т. о. расслоившаяся водонефтяная смесь поступает в U-образный распределить 6 и разделяется на нефть в нефтеотстойной секции 2 и воду - в водоотстойной секции 3. Положение границы раздела "нефть-вода" контролируется датчиком 14 и регулируется клапаном на линии сброса воды 16. Отстоявшаяся от крупных включений воды и газа нефть выводится в буферную емкость (на чертеже не показана) и транспортируется на установку подготовки нефти. Выделившийся из нефтяной эмульсии свободный газ собирается по верхней образующей наклонной колонны и, скапливаясь в газоотводящем стояке 5, отводится с газопровод 8. Уровень раздела фаз "газ-нефть" контролируется датчиком 13 и регулируется клапаном 15 на нефтяной линии. Вода, отстоявшаяся от частиц нефти и мех. примесей, отводится через патрубки 9 и 12 из нижней части колонны. The production of oil wells (GHS) from the collection system enters the stilling pipeline 4, where it is pre-stratified into three phases: gas, oil and water. The gas part of the flow, as the most voluminous and mobile, is already accumulated at the initial section in the upper part of the pipeline and is discharged using a vertical gas riser 5. After the main part of the free gas is removed, the flow rate of the oil-water mixture is many times reduced and favorable conditions are created for its equalization and separation. T. about. the stratified oil-water mixture enters a U-shaped distribute 6 and is divided into oil in the oil separation section 2 and water in the water separation section 3. The position of the oil-water interface is monitored by a sensor 14 and regulated by a valve on the water discharge line 16. It is separated from large inclusions water and gas, oil is discharged into a buffer tank (not shown in the drawing) and transported to an oil treatment unit. Free gas released from the oil emulsion is collected along the upper generatrix of the inclined column and, accumulating in the gas riser 5, is discharged from the gas line 8. The gas-oil phase separation level is controlled by a sensor 13 and is regulated by a valve 15 on the oil line. Water, sedimented from oil particles and fur. impurities are discharged through pipes 9 and 12 from the bottom of the column.

Преимущество предлагаемой установки перед прототипом и аналогом заключается в обеспечении более эффективного разделения ГЖС за счет предварительного отбора газа из успокоительного трубопровода и раздельного ввода нефти и воды в колонну, а также создания условий для регулирования процесса разделения. Результатом этих преимуществ является возможность завершения процесса первичного разделения продукции скважин в трубном разделителе без применения дополнительных аппаратов (кроме буферных емкостей). Более полное отделение пластовой воды в предлагаемых установках позволяет на 25 - 30% увеличить объем закачки ее в пласт в районе добычи, значительно снизить ее встречные перекачки до сборных пунктов. В целом применение трубных разделителей в системе сбора позволяет в 1,2 - 1.5 раза снизить капитальные затраты на строительство сепарационных объектов по сравнению с вариантом их сооружения с использованием емкостной нефтеаппаратуры. The advantage of the proposed installation over the prototype and the analogue is to provide a more efficient separation of the GHS through the preliminary selection of gas from the still pipe and the separate introduction of oil and water into the column, as well as the creation of conditions for regulating the separation process. The result of these advantages is the possibility of completing the process of primary separation of well production in the pipe splitter without the use of additional devices (except for buffer tanks). A more complete separation of produced water in the proposed plants allows us to increase its injection volume into the reservoir in the production area by 25-30%, and significantly reduce its onward pumping to collection points. In general, the use of pipe dividers in the collection system allows to reduce capital expenditures for the construction of separation facilities by 1.2 - 1.5 times in comparison with the option of their construction using capacitive oil equipment.

Изогнутая колонна позволяет уменьшить высоту установки с одновременным сохранением эффекта сепарации. The curved column allows you to reduce the height of the installation while maintaining the effect of separation.

Claims

1. Separation unit, including an inclined column, divided into oil sludge and water sludge sections by a gas-liquid mixture supply pipe equipped with a flow damper and gas separator, gas, oil and water discharge pipelines, characterized in that the oil-sludge section at the gas-liquid mixture supply point is installed at an angle to the water moreover, the angle of inclination of the first is greater than the angle of inclination of the second, and the pipeline for supplying a gas-liquid mixture is made with the possibility of two-stream input of a gas-liquid mixture in the form of a distribution edelitelya flows upstream ends of which are located in vodootstoynoy and nefteotstoynoy sections.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the flow distributor is made in a U - shape.