RU2238403C2 - Method for oil preparation and means for realization of said method - Google Patents
Method for oil preparation and means for realization of said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238403C2 RU2238403C2 RU2002126511/03A RU2002126511A RU2238403C2 RU 2238403 C2 RU2238403 C2 RU 2238403C2 RU 2002126511/03 A RU2002126511/03 A RU 2002126511/03A RU 2002126511 A RU2002126511 A RU 2002126511A RU 2238403 C2 RU2238403 C2 RU 2238403C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- water
- emulsion
- gas
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ1. TECHNICAL FIELD
Изобретение относится к внутрипромысловой подготовке продукции нефтяных скважин, включающей ее разделение на нефть, газ и воду с последующей доводкой компонентов до товарных кондиций (нефть, газ) или до требований внутрипромыслового использования (вода, газ)The invention relates to on-site preparation of oil well products, including its separation into oil, gas and water, followed by refinement of the components to marketable conditions (oil, gas) or to the requirements of on-site use (water, gas)
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ2. BACKGROUND
Внутрипромысловая подготовка нефти включает в себя ее дегазацию, обезвоживание и обессоливание.Intra-field preparation of oil includes its degassing, dehydration and desalination.
Проблема сепарации нефти рассмотрена в параллельной заявке “Способ сепарации нефти на концевых сепарационных установках и средства ее обеспечения”.The problem of oil separation is considered in the parallel application “Method of oil separation at the end separation plants and means for its provision”.
Наиболее распространенный ныне способ термохимического обезвоживания нефти, включающий в себя добавку деэмульгатора, нагрев и последующее расслоение в горизонтальных или наклонных цилиндрических аппаратах (см., например, книгу Байков Н.М. и др. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды - М.: Недра, 1981, 105 с. - прототип) из-за высокой стоимости деэмульгаторов дорог, требует больших площадей под установку подготовки нефти и металлоемок. Кроме того, он породил проблему погранслоев.The most common method for thermochemical oil dehydration, which includes the addition of a demulsifier, heating and subsequent separation in horizontal or inclined cylindrical apparatuses (see, for example, the book N. N. Baykov and others. Collection and field treatment of oil, gas and water - M .: Nedra, 1981, 105 pp. - prototype) due to the high cost of road demulsifiers, it requires large areas for the installation of oil and metal. In addition, he gave rise to the problem of boundary layers.
Конструкция отстойников такова, что обезвоженная нефть отбирается из верхнего (поверхностного) слоя, а отделенная вода - из придонного. На границе между водой и нефтью постепенно накапливаются не разрушенная эмульсия, осколки разрушенных бронирующих оболочек, мехпримеси, образуя так называемый пограничный слой. Накапливаясь и застаревая, он может захватываться нефтью, резко ухудшая качество ее подготовки, или отводимой водой, порождая проблему ее очистки до требуемых кондиций.The design of the sumps is such that the dehydrated oil is taken from the upper (surface) layer, and the separated water from the bottom. On the border between water and oil, an undamaged emulsion gradually accumulates, fragments of destroyed armor shells, mechanical impurities, forming the so-called boundary layer. Accumulating and becoming obsolete, it can be captured by oil, sharply worsening the quality of its preparation, or by water discharged, causing the problem of its purification to the required conditions.
Возврат уловленного в процессе очистки воды в голову процесса усугубляет проблему. Сброс же погранслоев в отдельные резервуары для ловушечных эмульсий создает проблему их утилизации. Из-за высокой обводненности и сильной загрязненности они не горят и не могут закачиваться в пласты, а попытки их разрушения (см., например, РД 39001/10 - 002-89 “Технология комплексной подготовки ловушечных нефтей и сбрасываемых вод. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 40 с.) требует индивидуальных научно-исследовательских работ и зачастую безуспешны.Returning trapped water to the process head exacerbates the problem. The discharge of boundary layers into separate reservoirs for trap emulsions creates a problem of their disposal. Due to the high water cut and severe pollution, they do not burn and cannot be pumped into the reservoirs, but attempts to destroy them (see, for example, RD 39001/10 - 002-89 “Technology for the integrated preparation of trap oils and discharged waters. - Ufa: VNIISPTneft , 40 pp.) Requires individual research and is often unsuccessful.
Известен вывод погранслоев либо из концевого делителя фаз, либо непосредственно из отстойника (например, А.С. №2042375) и отдельная их обработка (например, по А.С. №1761187 - механическое разрушение, А.С. №1044759 - термохимическое, А.С. №1047491 - акустическое), но кардинального решения проблемы так и нет.The output of boundary layers is known either from the terminal phase divider or directly from the sump (for example, AS No. 2042375) and their separate processing (for example, according to AS No. 1761187 - mechanical failure, AS No. 1044759 - thermochemical, AS No. 1047491 - acoustic), but there is no cardinal solution to the problem.
Идет интенсивный поиск способов разделения стойких нефтяных эмульсий путем:An intensive search is under way for the separation of persistent oil emulsions by:
- гидравлического воздействия (например, прием создания сильно развитого турбулентного режима течения при пропуске эмульсии через сопло Лаваля (патент РФ №2045982));- hydraulic effects (for example, the technique of creating a highly developed turbulent flow regime when the emulsion passes through a Laval nozzle (RF patent No. 2045982));
- пропуска эмульсии через водяной слой (“промывка” эмульсии - А.С. №189976, №528102);- pass the emulsion through the water layer (“flushing” of the emulsion - A.S. No. 189976, No. 528102);
- вибровоздействия с разной частотой (А.С. №957933 - 10-130 Гц, А.С. №1699494 - 500-1000 Гц, A.C. №1047491 - акустическая частота, А.С. №700163, 749399 - высокочастотное поле, а в диссертации Хакимова B.C. “Разработка технологии разрушения стойких нефтяных эмульсий высокочастотным электромагнитными полями на нефтяных промыслах” - Уфа, БГУ, 1984 г.) - сверхвысокочастотное (0,15-13 МГц);- vibration effects with different frequencies (A.S. No. 957933 - 10-130 Hz, A.S. No. 1699494 - 500-1000 Hz, AC No. 1047491 - acoustic frequency, A.S. No. 700163, 749399 - high-frequency field, and in the dissertation of Khakimov BC “Development of the technology for the destruction of persistent oil emulsions by high-frequency electromagnetic fields in oil fields” - Ufa, BSU, 1984) - super-high-frequency (0.15-13 MHz);
- воздействия магнитным полем (А.С. №495040, патент РФ №2095119);- exposure to a magnetic field (AS No. 495040, RF patent No. 2095119);
- добавкой разбавителя, например, газового конденсата (Нефтепромысловое дело, 1978, №10, стр.22-23);- the addition of a diluent, for example, gas condensate (Oilfield business, 1978, No. 10, p. 22-23);
- воздействия электрополем (см., например, диссертацию к.т.н. Швецова “Интенсификация процесса деэмульсации нефти использованием электрокоалесцентеров с перфорированным экраном” - Уфа, 1985, а также работу Гершуни С.М., Лейбовского М.Г. Оборудование для обезвоживания и обессоливания нефти в электрическом поле. ОИ “Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение”. М.: ЦНИТИ Химнефтемаш, 1983, 33 с.)- exposure to an electric field (see, for example, the dissertation of Ph.D. Shvetsov “Intensification of the process of oil demulsification using electrocoalescenters with a perforated screen” - Ufa, 1985, as well as the work of Gershuni SM, Leibovsky MG Equipment for dehydration and desalting of oil in an electric field. OI “Chemical and oil refining engineering.” M.: TSNITI Himneftemash, 1983, 33 pp.)
Однако кардинального решения проблемы так и нет. Известные способы либо излишне дороги, либо ненадежны, либо порождают новые проблемы (например, внутритрубная деэмульсация породила ручейковую коррозию труб). Без четкого предварительного определения границ эффективности большинство технологий в одних случаях эффективны, в других - нет (например, применение труб Вентури, промывка эмульсий и др.).However, there is no cardinal solution to the problem. Known methods are either unnecessarily expensive, or unreliable, or give rise to new problems (for example, in-pipe demulsification has caused brook corrosion of pipes). Without a clear preliminary definition of the boundaries of efficiency, most technologies are effective in some cases and not in others (for example, using venturi tubes, flushing emulsions, etc.).
Обессоливание нефти проводится либо путем промывки эмульсии пресной водой, либо (поскольку носителем солей служит вода) - углублением обезвоживания нефти. Эффективность первого способа тесно связана с дисперсностью нефтяной фазы при промывке. Поэтому он не всегда эффективен и требует большого расхода пресной воды. Второй способ подразумевает многоступенчатое обезвоживание и потому громоздок и дорог.Desalting of oil is carried out either by washing the emulsion with fresh water, or (since the carrier of salts is water) - by deepening the dehydration of oil. The effectiveness of the first method is closely related to the dispersion of the oil phase during washing. Therefore, it is not always effective and requires a large flow of fresh water. The second method involves multi-stage dehydration and therefore cumbersome and expensive.
Уменьшение громоздкости установок подготовки нефти может быть достигнуто путем совмещения разных процессов в одном аппарате. Так, на стадии предварительного обезвоживания и сепарации нефтей появились трехфазные сепараторы. До появления последних считалось, что выделяющийся газ препятствует осаждению микрокапель воды. Случаи глубокого обезвоживания в трехфазных сепараторах показали ошибочность таких представлений. Так, на ЦПС Северо-Ореховского месторождения (СП ОАО “Соболь” - Мегион) трехфазные сепараторы обеспечивают качество обезвоживания до остаточного содержания воды менее 0,1%, При этом остаточное содержание нефтепродуктов в сбрасываемой воде (5-6 мг/л) достаточно даже для сброса ее в море без дополнительной очистки (имеется акт испытаний). Опыт получения чистой воды непосредственно в ходе обезвоживания нефти изложены в статье Зайцев Ю.В. и др. “Совмещение подготовки нефти и воды - основа промысловой водоподготовки” - НХ, 1972, №4, с.1.Reducing the bulkiness of oil treatment plants can be achieved by combining different processes in one device. So, at the stage of preliminary dehydration and oil separation, three-phase separators appeared. Prior to the appearance of the latter, it was believed that the evolved gas interferes with the deposition of microdrops of water. Cases of deep dehydration in three-phase separators showed the fallacy of such ideas. So, at the central processing unit of the Severo-Orekhovskoye field (Sobol-Megion joint venture) three-phase separators ensure the quality of dehydration to a residual water content of less than 0.1%, while a residual oil content in the discharged water (5-6 mg / l) is enough even to discharge it into the sea without additional treatment (there is a test report). The experience of obtaining clean water directly during oil dehydration is described in an article by Zaitsev Yu.V. and others. "Combining the preparation of oil and water - the basis of field water treatment" - HX, 1972, No. 4, p.1.
Для совмещения процессов сепарации и очистки газов широко используют встроенные в сепаратор или выносные (со сбросом уловленной нефти в сепаратор) каплеотделители.To combine the processes of gas separation and purification, droplet separators built into the separator or remote (with the discharge of trapped oil into the separator) are widely used.
Обезвоживание и обессоливание совмещены при глубоком обезвоживании нефти. Способов совмещения процессов обезвоживания, дегазации и промывки нефти пресной водой нам не известны.Dehydration and desalination combined with deep oil dehydration. We do not know how to combine the processes of dehydration, degassing and washing oil with fresh water.
3. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.3. SUMMARY OF THE INVENTION.
Процессы сепарации, обезвоживания нефти и очистки пластовой воды удалось бы производить в одном аппарате, если бы не угроза дробления капель воды в процессе предварительной вакуумобработки. Из-за этой угрозы в процессе отработки технологии глубокой сепарции нефтей на полупромышленном стенде ВНИИСПТнефть в 1989 г. поступающую на стенд из нефтепромыслового трубопровода сильнообводненную (75-80% воды) нефть предварительно обезвоживали под давлением 0,2-0,25 мПа. На накопление необходимого количества обезвоженной нефти уходило 2,5-3 суток. Ход отстоя оценивался по водомерному стеклу. Но потребовалось оценить ухудшение последующего до-отстоя нефти в товарных резервуарах, и весной 1990 г. решились на набор нефтепромысловой водо-газонефтяной смеси через дестабилизатор (устройство предварительной вакуумобработки) потока. Каково же было наше удивление, когда в водомерном стекле вместо рыжей эмульсии показалась черная нефть, а следом за ней - чистейшая вода. Последующий анализ показал ускорение и углубление водоотделения более, чем в 10 раз. Погранслой, характерный для контрольных проб, после вакуумобработки не образовывался. Специальный эксперимент по откачке только что набранной обычным способом эмульсии из одной емкости в другую через дестабилизатор на входе с синхронным отбором проб на отстой на входе и выходе из него показал, что эффективность вакуумобработки сохраняется во всем диапазоне обводненности: от 99% (донный слой) до 1% (поверхностный слой). Переход на набор эмульсии с одновременным сбросом отделившейся воды позволил сократить время набора обезвоженной нефти до 4-5 часов, и в последующей эксплуатации стенда (1990-1992 гг.) набор обезвоженной нефти производился только так. Влияние вакуумобработки на качество отделяемой воды было оценено при работе очистных сооружений в Урае (ЦПС ТПП “Урайнефтегаз”. Среднесуточное содержание нефти в воде, сбрасываемой с установки подготовки нефти, составляло 6%, мгновенное -доходило до 30%. И независимо от исходного содержания нефти качество очистки было в пределах 5-6 мг/л.The processes of separation, dehydration of oil and purification of produced water could be carried out in one apparatus, if not for the threat of crushing of water droplets during the preliminary vacuum treatment. Because of this threat, in 1989, when VNIISPTneft developed a technology for deep oil separation at a semi-industrial stand, oil that was heavily watered (75-80% water) entering the stand from the oilfield pipeline was dehydrated beforehand under a pressure of 0.2-0.25 MPa. The accumulation of the required amount of dehydrated oil took 2.5-3 days. The course of sludge was estimated by a water-meter glass. But it was necessary to assess the deterioration of the subsequent oil sludge in commodity tanks, and in the spring of 1990 they decided to set the oil-field water-gas-oil mixture through a destabilizer (preliminary vacuum processing device) of the flow. Imagine our surprise when instead of a red emulsion black oil appeared in a water-measuring glass, followed by pure water. Subsequent analysis showed the acceleration and deepening of water separation more than 10 times. The boundary layer characteristic of control samples did not form after vacuum treatment. A special experiment on pumping the emulsion that has just been collected in the usual way from one tank to another through a destabilizer at the inlet with synchronous sampling for sediment at the inlet and outlet showed that the vacuum treatment efficiency is maintained over the entire water cut range: from 99% (bottom layer) to 1% (surface layer). The transition to a set of emulsions with the simultaneous discharge of separated water allowed us to reduce the time of the set of dehydrated oil to 4-5 hours, and in the subsequent operation of the stand (1990-1992), the set of dehydrated oil was made only in this way. The influence of vacuum treatment on the quality of the separated water was assessed during the operation of treatment facilities in Urai (UPC “Uraineftegaz”). The average daily oil content in the water discharged from the oil treatment unit was 6%, the instantaneous value reached 30%. And regardless of the initial oil content purification quality was in the range of 5-6 mg / l.
Модельные эксперименты на многих ЦПС Башкирии, республики Коми, Пермской и Тюменской областей показали, что предварительная вакуумобработка способна разрушить любую эмульсию, но необходимое давление для вакуумобработки - разное: если на свежих эмульсиях и маловязких нефтях при атмосферном давлении на выходе достаточно давление на входе 0,2-0,25 МПа, то на тяжелой нефти Пермской области давление 0,5 МПа оказалось недостаточным, а чтобы разрушить застарелые обогащенные мехпримесями погранслои на ЦПС в ТПП “Урайнефтегаз” потребовалось давление в 1 МПа. Если для целей сепарации нефти на КСУ достаточно обеспечить закритический режим, то для гарантированного разрушения эмульсии нужен новый критерий.Model experiments at many DSPs in Bashkiria, the Komi Republic, Perm and Tyumen regions showed that preliminary vacuum treatment can destroy any emulsion, but the necessary pressure for vacuum processing is different: if fresh emulsions and low-viscosity oils at atmospheric outlet pressure have enough inlet pressure 0, 2-0.25 MPa, then the pressure of 0.5 MPa on the heavy oil of the Perm Region was insufficient, and it took a long time to destroy the long-standing boundary layers enriched with impurities at the central processing center in the Uraineftegaz TPP 1 MPa. If for the purpose of oil separation at KSU it is enough to provide a supercritical regime, then for the guaranteed destruction of the emulsion a new criterion is needed.
Особенностью работы дестабилизаторов на нефтях и нефтяных эмульсиях является зависимость регистрируемого разряжения (следовательно - и степени пересыщения нефти газом) от давления на входе в дестабилизатор. Степень пересыщения нефти газом весьма сильно (экспоненциально) влияет на интенсивность зародышеобразования. По-видимому, ограничение давления на входе, необходимое для разрушения эмульсий, связано с размерами минимальных микрокапель воды и расстоянием между двумя образовавшимися зародышами. Например, последнее должно быть не больше первого. Тогда будет обеспечено разрушение борнирующих оболочек на мельчайших микрокаплях воды. Пространство в нефти, не охваченное разрывами в данный отрезок времени, под действием сил поверхностного натяжения переходит в шар - т.е. каплю. При это разорванная бронирующая оболочка переходит на поверхность образовавшейся капли. Последующие зародыши образуются уже внутри нее и капля возрастает в размерах за счет выделяющегося газа.A feature of the work of destabilizers in oils and oil emulsions is the dependence of the recorded vacuum (hence, the degree of supersaturation of oil with gas) on the pressure at the inlet of the destabilizer. The degree of supersaturation of oil with gas very strongly (exponentially) affects the intensity of nucleation. Apparently, the restriction of the inlet pressure necessary for the destruction of emulsions is associated with the size of the minimum microdroplets of water and the distance between the two formed nuclei. For example, the last should be no more than the first. Then the destruction of the hardening shells on the smallest microdroplets of water will be ensured. The space in oil, not covered by gaps in a given period of time, under the influence of surface tension forces passes into a ball - i.e. a drop. In this case, the torn armor shell passes to the surface of the formed drop. Subsequent nuclei are formed already inside it and the droplet increases in size due to the released gas.
Интенсивность зародышеобразования зависит и от поверхностного натяжения на границе жидкость-газ, уменьшаясь, с ростом последнего так же экспоненциально. Поскольку поверхностное натяжение на границе вода-газ примерно в два раза больше, чем на границе нефть-газ, то интенсивность зародышеобразования в воде в миллионы раз меньше, чем в нефти. Поэтому при вакуумобработке эмульсии вскипает нефть, а не вода, и при обводненности эмульсии, большей чем при плотной упаковке шаров (26,6%) происходит ее обращение: вместо эмульсии “вода в нефти” образуется эмульсия типа “нефть в воде”. При этом, будучи насыщенными микропузырьками газа микрокапли нефти с перешедшем на них погранслоем быстро всплывают. При отсутствии донного слива из-за накопления воды любой объем, в который поступает эмульсия после вакуумобработки, наполняется водой, способствуя обращению фаз.The nucleation rate also depends on the surface tension at the liquid-gas interface, decreasing with an increase in the latter also exponentially. Since the surface tension at the water-gas interface is approximately two times greater than at the oil-gas interface, the nucleation rate in water is millions of times lower than in oil. Therefore, when vacuum processing the emulsion, oil, not water, boils, and when the water content of the emulsion is greater than when the balls are packed tightly (26.6%), it reverses: instead of the water-in-oil emulsion, an oil-in-water emulsion is formed. At the same time, being saturated with microbubbles of gas, microdroplets of oil with a cross-layer transferred to them quickly float. In the absence of a bottom discharge due to the accumulation of water, any volume into which the emulsion enters after vacuum treatment is filled with water, facilitating phase reversal.
При этом насыщенные пузырьками газа, с перешедшими на них бронирующими оболочками, микрокапли нефти быстро всплывают, и погранслои не образуются.At the same time, saturated with gas bubbles, with armor shells transferred to them, microdroplets of oil quickly float up, and boundary layers are not formed.
Для модельного эксперимента с донным поступлением вакуумобработанной пробы в ограниченный объем (при статическом формировании поверхностного слоя) характерны два результата:For a model experiment with a bottom entry of a vacuum-treated sample into a limited volume (with the static formation of the surface layer), two results are characteristic:
остаточная обводненность сформировавшегося слоя нефти либо меньше 2%, либо соответствует плотной упаковке шаров - 26,6%. Последнее - результат захвата воды всплывающими микрокаплями нефти при неохотной коалесценции последних. Он свидетельствует о том, что даже после 12-часового отстоя погранслои не переходят в водяную фазу.the residual water content of the formed oil layer is either less than 2%, or corresponds to a dense packing of balls - 26.6%. The latter is the result of the capture of water by the floating micro-droplets of oil during the reluctant coalescence of the latter. It indicates that even after a 12-hour sludge, the boundary layers do not pass into the water phase.
Предложенная гипотеза позволяет объяснить все имеющиеся экспериментальные факты, но сложна для создания надежной математической модели, работа над которой ведется.The proposed hypothesis allows us to explain all the available experimental facts, but it is difficult to create a reliable mathematical model, which is being worked on.
Многообразие условий определяет неоднозначность возможных решений. Отсюда следует многозвенная формула изобретения.A variety of conditions determines the ambiguity of possible solutions. From here follows the multi-link claims.
Способ внутрипромысловой подготовки нефти включает подачу исходной нефтепромысловой смеси в трехфазный сепаратор, возможно - концевой делитель фаз - КДФ, отвод продуктов разделения. Согласно изобретению подаваемая либо в сепаратор, либо в КДФ эмульсия пропускается через устройство предварительной вакуумобработки потока - дестабилизатор - в виде трубы Вентури с удлиненной горловиной в режиме:The method of oilfield preparation of oil includes the supply of the initial oilfield mixture to a three-phase separator, possibly an end phase divider — KDF, removal of separation products. According to the invention, the emulsion fed either to the separator or to the KDF is passed through a preliminary vacuum treatment unit of the flow — a destabilizer — in the form of a Venturi pipe with an elongated neck in the mode:
P1≥ P2+P1-2+Δ P1 P 1 ≥ P 2 + P 1-2 + Δ P 1
P2≤ Ps1-Δ P2,P 2 ≤ P s1 -Δ P 2 ,
где Р1 и P2 - давление на входе в дестабилизатор и на выходе из него;where P 1 and P 2 - pressure at the inlet to the destabilizer and at the outlet of it;
Δ P1-2 - потери давления на депульсаторе при работе в безразрывном режиме;Δ P 1-2 - pressure loss on the depulsator when operating in continuous mode;
Ps1 - давление насыщения нефти газом на входе в дестабилизатор;P s1 is the pressure of oil saturation with gas at the inlet to the destabilizer;
Δ P1,2 - затраты давления на разрушение эмульсии, определяемые, например, экспериментально.Δ P 1,2 - pressure costs for the destruction of the emulsion, determined, for example, experimentally.
Такой способ пригоден, когда проблем с коалесценцией всплывающих микрокапель нет. В частности, он применим для углубления и ускорения обезвоживания действующих установок при их реконструкции.This method is suitable when there are no problems with coalescence of pop-up microdrops. In particular, it is applicable for deepening and accelerating the dehydration of existing plants during their reconstruction.
Эффективность способа можно существенно повысить, если на отвод фаз из КДФ наложить дополнительные условия.The effectiveness of the method can be significantly increased if additional conditions are imposed on the phase extraction from the CDF.
Для предусматривают предварительное разделение исходной газожидкостной смеси в концевом делителе фаз и их раздельный ввод в аппарат(ы). При этом газовая фаза перед вводом в аппарат пропускается через регулируемое сопло Лаваля, водяная фаза - через дестабилизатор самофлотационной очистки, а нефтяная фаза - через дестабилизатор, работающий в вышеуказанном режиме. Пропуск газа через сопло Лаваля гарантирует вакуумобработку случайно захваченной нефти, пропуск воды через дестабилизатор углубляет ее очистку от микрокапель нефти. Поскольку условия, необходимые для разрушения эмульсии наиболее жесткие, то работа остальных сопел обеспечивается с запасом.For provide for the preliminary separation of the initial gas-liquid mixture in the terminal phase divider and their separate entry into the apparatus (s). In this case, the gas phase is passed through an adjustable Laval nozzle before entering the apparatus, the water phase through a self-flotation treatment destabilizer, and the oil phase through a destabilizer operating in the above mode. The passage of gas through the Laval nozzle guarantees the vacuum treatment of accidentally trapped oil, the passage of water through the destabilizer deepens its purification from oil droplets. Since the conditions necessary for the destruction of the emulsion are the most severe, the operation of the remaining nozzles is provided with a margin.
Кроме того:Moreover:
вакуумобработке в указанном режиме подвергают не всю эмульсию, а ее наиболее стойкую часть, отбираемую либо из КДФ, либо из трехфазного сепаратора вблизи границы раздела фаз, а затем насосом пропускают через дестабилизатор в указанном режиме с возвратом вакуумобработанной эмульсии либо непосредственно в аппарат, либо через выносную предкамеру для осуществления любых воздействий, интенсифицирующих разделение фаз;not the entire emulsion is subjected to vacuum treatment in the indicated mode, but its most stable part, taken either from the CDF or from the three-phase separator near the phase boundary, and then pumped through the destabilizer in the indicated mode with the vacuum-treated emulsion being returned either directly to the apparatus or via the remote a precamera for any effect intensifying phase separation;
на зону интенсивного торможения потока в дестабилизаторе накладывается продольное - по линии тока - магнитное поле.a longitudinal - along the streamline - magnetic field is superimposed on the zone of intense flow inhibition in the destabilizer.
Торможение потока достигает сотен g (где g - ускорение земного тяготения). При этом микрокапли воды, освобожденные от бронирующих оболочек, подобно пассажирам в резко затормозившем автобусе, будут сталкиваться. Эффективность столкновения полярных капель воды можно многократно увеличить, упорядочив расположение зарядов микрокапель вдоль линий тока. Тогда дополнительно к инерционному сближению добавится сила электрического притяжения разных зарядов. Способ магнитной и электромагнитной обработки эмульсий известен. Но в известных нам способах магнитные силовые линии перпендикулярны потоку. Здесь же предполагается совпадение магнитных силовых линий с линиями тока, например, благодаря обмотке дестабилизатора из немагнитной стали. Отличия - и в расположении магнитного поля.The deceleration of the flow reaches hundreds of g (where g is the acceleration of gravity). At the same time, microdroplets of water freed from the shells, like passengers in a sharply braked bus, will collide. The efficiency of the collision of polar water droplets can be increased many times by ordering the arrangement of charges of microdrops along streamlines. Then, in addition to the inertial approach, the force of electric attraction of different charges will be added. A method of magnetic and electromagnetic processing of emulsions is known. But in methods known to us, magnetic field lines are perpendicular to the flow. Here, it is assumed that magnetic field lines coincide with streamlines, for example, due to the winding of a destabilizer made of non-magnetic steel. The differences are in the location of the magnetic field.
Рассмотрим теперь проблему коалесценции микрокапель нефти при больших водосодержаниях исходной эмульсии. Известно, что турбулентность усиливает коалесценцию микрокапель, но одновременно ведет и к их дроблению. Считается, что определенному уровню турбулентности соответствует определенный размер капель нефти. Эффективность коалесценции зависит и от концентрации микрокапель. Отсюда следует необходимость собрать микрокапли, а затем их протранспортировать в ограниченном турбулентном режиме. Такой способ и устройство для его осуществления имеется - это трубный наклонный водоотделитель, только здесь в отличие от прототипа нефтяная эмульсия разрушена вакуумобработкой; другое и назначение - не отбор воды, а сбор и коаленсценция вакуумобработанных микрокапель нефти. Отсюда вакуумобработанную эмульсию перед поступлением к поверхности окончательного разделения пропускают через слой отстоявшейся пластовой воды вдоль восходящей наклонной поверхности.Let us now consider the problem of coalescence of micro droplets of oil at high water contents of the initial emulsion. It is known that turbulence enhances the coalescence of microdrops, but at the same time leads to their fragmentation. It is believed that a certain level of oil droplets corresponds to a certain level of turbulence. The efficiency of coalescence also depends on the concentration of microdrops. Hence the need to collect microdrops, and then transport them in a limited turbulent mode. Such a method and device for its implementation is available - it is an inclined tube water separator, but here, unlike the prototype, the oil emulsion is destroyed by vacuum treatment; the other and the purpose is not water withdrawal, but the collection and coalescence of vacuum-treated oil microdroplets. Hence, the vacuum-treated emulsion is passed through a layer of settled formation water along an ascending inclined surface before entering the final separation surface.
Предварительно промытую в пластовой воде эмульсию пропускают через слой пресной горячей воды.The emulsion previously washed in the formation water is passed through a layer of fresh hot water.
При подъеме вдоль наклонной поверхности нефтяная компонента, первоначально имеющая пенную структуру коалесцирует, формируя снаряды газа. Поэтому удельная нагрузка по газу на единицу поверхности при выходе пенной структуры на поверхность выше допустимой по капле-уносу. Эти капли надо осадить. Наилучшие условия каплеосаживания формируются при турбулентном движении газа над свободной поверхностью. Кроме того, требуется оптимизация условий для осаждения сравнительно крупных капель воды, захваченных поднимающимся вдоль наклонной поверхности газонефтяным потоком. Поэтому предварительно промытая эмульсия дополнительно подвергается динамическому тонкослойному отстаиванию при стекании к поверхности окончательного раздела по наклонному лотку в режиме безнапорного движения с поверхностным турбулентном попутным потоком газа, при этом обработанный газ полностью или частично вводится над поверхностью спада при формировании безнапорного потока.When rising along an inclined surface, the oil component, initially having a foam structure, coalesces, forming gas shells. Therefore, the specific gas load per unit surface at the exit of the foam structure to the surface is higher than the drop by drop allowance. These drops must be precipitated. The best conditions for dropping are formed during the turbulent movement of gas above a free surface. In addition, optimization of the conditions is required for the deposition of relatively large drops of water captured by the gas-oil flow rising along the inclined surface. Therefore, the pre-washed emulsion is additionally subjected to dynamic thin-layer sedimentation when it flows to the surface of the final section along the inclined chute in the mode of pressureless movement with a surface turbulent associated gas flow, while the treated gas is completely or partially introduced above the decay surface during the formation of the pressureless flow.
Все вышеперечисленные приемы сопровождаются углубленной дегазацией нефти. Поэтому в случае, когда возможность самотечного отбора нефти и воды решены (например, при подъеме 3-хфазных сепараторов на достаточную высоту, или при сборе товарной нефти и очищенной воды в нижерасположенные горизонтальные емкости, появляется возможность обеспечить подготовку нефти и воды в одном аппарате, включая ее дегазацию до нормируемого давления насыщенных паров.All of the above techniques are accompanied by in-depth degassing of oil. Therefore, in the case where the possibility of gravity extraction of oil and water is resolved (for example, when lifting 3-phase separators to a sufficient height, or when collecting marketable oil and purified water in the horizontal tanks below, it becomes possible to ensure the preparation of oil and water in one unit, including its degassing to a normalized saturated vapor pressure.
Окончательное разделение фаз проводят под давлением 0,005 МПа.The final phase separation is carried out under a pressure of 0.005 MPa.
У решения имеется следующий недостаток: снижение давление сепарации до атмосферного сопряжено с потерей нефтью части пропан-бутановых фракций, сильно сказывающейся на вязкости нефти и, следовательно, на ее обезвоживании. Этот недостаток может быть устранен известным способом разбавления нефти газовым конденсатом (см. Заринов А.Г. и др. “Способ интенсификации процесса разрушения водонефтяных эмульсий. Нефтепромысловое дело, №10, 8, 1978, с.22-23). Опасения тем более обоснованы, что способ сепарации нефти с предварительной вакуумобработкой по результатам приемосдаточных испытаний удваивает количество отбираемого газа при одновременном повышении его плотности примерно на 10% - т.е. углубленный отбор идет за счет более глубокого извлечения газов по пропан включительно. Добавка конденсата на вход дестабилизатора снизит допустимое разряжение и может ухудшить разрушение эмульсии при вакуумобработке. Добавка же в вакуумобработанную смесь сопряжена при реализации с риском повышения давления насыщения нефти газом выше допустимого предела - известно, что газовый конденсат содержит много растворенных газов, более легких, чем пропан. Ситуация поправима при подаче в эмульсию газового конденсата. При этом перед смешением с вакуумобработанной эмульсией газовый конденсат подвергается предварительной вакуумобработке в индивидуальном дестабилизаторе и вводится в поток вакуумобработанной эмульсии в виде газожидкостной смеси.The solution has the following drawback: a decrease in atmospheric separation pressure is associated with the loss of oil of a portion of the propane-butane fractions, which strongly affects the viscosity of the oil and, consequently, its dehydration. This disadvantage can be eliminated by a known method of diluting oil with gas condensate (see Zarinov A.G. et al. “A method of intensifying the process of destruction of oil-water emulsions. Oilfield business, No. 10, 8, 1978, p.22-23). The fears are all the more justified because the method of oil separation with preliminary vacuum treatment according to the results of acceptance tests doubles the amount of gas taken while increasing its density by about 10% - i.e. in-depth selection is due to a deeper extraction of gases through propane inclusive. The addition of condensate to the inlet of the destabilizer will reduce the permissible vacuum and may worsen the destruction of the emulsion during vacuum treatment. The addition to the vacuum-treated mixture is fraught with the risk of increasing the pressure of saturation of oil with gas above the allowable limit - it is known that gas condensate contains many dissolved gases, lighter than propane. The situation is correctable when gas condensate is introduced into the emulsion. In this case, before mixing with the vacuum-treated emulsion, the gas condensate is subjected to preliminary vacuum treatment in an individual destabilizer and introduced into the stream of the vacuum-treated emulsion in the form of a gas-liquid mixture.
Эти приемы не только снизят вязкость водонефтяной эмульсии, но и скорректирует газоотбор в сторону более глубокого извлечения легких компонентов газа (см., например, А.С. №1326605, 1544790). Газовый конденсат получается при компримировании газов последней ступени дегазации и охлаждении его. При запуске технологии конденсата может быть мало. В последующем будет происходить его накопление в процессе рециркуляции пропан-бутановых фракций до стабилизации количества на каком-то индивидуальном для каждой нефти уровне (до 5-6% от объема нефти. НХ, 1990, №8), что достаточно для снижения вязкости в десятки раз. Высокое содержание конденсата позволит во многих случаях уменьшить температуру необходимого подогрева нефти или даже полностью погасить печи, по крайней мере, в теплое время года, а устранение гидравлических потерь на печах создаст необходимый резерв давления для вакуумобработки.These techniques will not only reduce the viscosity of the oil-water emulsion, but also adjust the gas sampling towards a deeper extraction of light gas components (see, for example, AS No. 1326605, 1544790). Gas condensate is obtained by compressing the gases of the last stage of degassing and cooling it. When starting the condensate technology may be small. In the future, it will accumulate during the recycling of propane-butane fractions until the amount stabilizes at some individual level for each oil (up to 5-6% of the oil volume. HX, 1990, No. 8), which is enough to reduce the viscosity by tens time. The high condensate content will allow in many cases to reduce the temperature of the necessary oil heating or even completely extinguish the furnace, at least in the warm season, and eliminating hydraulic losses on the furnace will create the necessary pressure reserve for vacuum processing.
Вплотную ставится вопрос о средствах смешения вакуумобработанной эмульсии с конденсатом. Дело в том, что вакуумобработанная нефть представляет собой структуру, насыщенную пузырьками газа. При излишней турбулизации, например, при поступлении вакуумобработанной пробы в замкнутый объем падающей струей происходит тысячекратное загрязнение воды нефтью по сравнению с донным вводом, т.е. микрокапли нефти теряют газ и всплывают крайне медленно. Нам же необходимо отделить воду чистой. Поэтому вводить добавки (конденсат, пластовую или пресную воду, в т.ч. и подогретую) лучше всего непосредственно в дестабилизатор внутрь потока в области умеренных скоростей с близкими к ним скоростями. При всплытии и дальнейшем продвижении вдоль наклонной поверхности все перемешается достаточно хорошо. Отсюда следует дестабилизатор - возможно, с предкамерой и регулировочным узлом, представляющий собой сопло с конфузором, имеющим угол конусности от 60 до 120° и сопряженный радиусом R=0,2 Dr с цилиндрической горловиной диаметром Dr, длиной L=(1,5-2,5)Dr и диффузором с эффективным углом раскрытия, плавно или ступенчато изменяющимся от 6-10° до 15-20°, и выходным диаметром, обеспечивающим скорость не более 1 м/с. Согласно изобретению в области скоростей 3-5 м/с в диффузор встроена обтекаемая крестовина с центральным также обтекаемым телом, внутри которых выполнены каналы для подачи добавок со скоростью не более 5-7 м/с в попутном потоку направлении, а снаружи расположена либо кольцевая камера с отверстиями для подвода добавок, либо имеются отверстия для подачи окружающей диффузор снаружи воды при утопленном монтаже последнего.The question of means of mixing a vacuum-treated emulsion with condensate is closely raised. The fact is that vacuum-treated oil is a structure saturated with gas bubbles. In case of excessive turbulization, for example, when a vacuum-treated sample enters a closed volume with an incident jet, a thousand-fold oil pollution of the water occurs compared to the bottom inlet, i.e. microdroplets of oil lose gas and float extremely slowly. We need to separate the water clean. Therefore, it is best to introduce additives (condensate, formation or fresh water, including heated water) directly into the destabilizer into the flow in the region of moderate velocities with velocities close to them. When surfacing and further moving along an inclined surface, everything mixes well enough. From here follows a destabilizer - possibly with a pre-chamber and an adjustment unit, which is a nozzle with a confuser having a taper angle of 60 to 120 ° and paired with a radius R = 0.2 Dr with a cylindrical neck with a diameter Dr, length L = (1.5-2 , 5) Dr and a diffuser with an effective opening angle that smoothly or stepwise varies from 6-10 ° to 15-20 °, and an output diameter that provides a speed of not more than 1 m / s. According to the invention, in the range of speeds of 3-5 m / s, a streamlined cross with a central streamlined body is also integrated into the diffuser, inside of which channels for supplying additives with a speed of not more than 5-7 m / s in the flow direction are made, and either an annular chamber is located outside with holes for supplying additives, or there are holes for supplying water surrounding the diffuser from the outside with the recessed installation of the latter.
Кольцевая камера не понадобится при подаче в качестве добавки отстоявшейся пластовой жидкости при утопленном монтаже диффузора. Такая необходимость может возникнуть при промывке малообводненных эмульсий. При скорости потока эмульсии в точке подачи добавки 3-5 м/с за счет дальнейшего перехода кинетической энергии в потенциальную создается достаточный для подачи напор и в то же время турбулентность, вызванная обтеканием устройства ввода слабая и не приводит к потере газа микрокаплями нефти. Ограничение скорости ввода добавки вызвано этими же соображениями.An annular chamber is not needed when serving as an additive to the settled formation fluid during recessed mounting of the diffuser. Such a need may arise when washing low-water emulsions. At an emulsion flow rate of 3-5 m / s at the additive supply point, due to the further transfer of kinetic energy to potential, sufficient pressure is created for supplying and at the same time, turbulence caused by the flow around the input device is weak and does not lead to gas loss with microdroplets of oil. The limitation of the rate of supplementation is due to the same considerations.
Промывку эмульсии вдоль наклонной поверхности можно организовать внутри трехфазного сепаратора. Отсюда следует установка подготовки нефти, включающая предварительный отбор газа, возможно, печи нагрева эмульсии, трехфазный сепаратор, разделенный нефтепереливной перегородкой на два отсека - отстойный и нефтесливной, концевую сепарационную установку и очистители воды. Согласно изобретению трехфазный сепаратор снабжен дестабилизатором на входе эмульсии в аппарат, входной патрубок перенесен на нижнюю образующую емкости на расстояние 0,5-1 м от перегородки, над входом эмульсии в аппарат на высоте также 0,5-1 м приварен нижним концом к перегородке и стенкам емкости наклонный желоб, обращенный дном вверх, открытой стороной вниз, нижний конец которого приварен к нефтесливной перегородке и - возможно - к стенкам емкости, верхний конец желоба по верхней образующей не доходит до эллиптического днища емкости на расстоянии 0,5-1 м на высоте, на 0,1-0,2 м выше высоты верхней кромки нефтесливной перегородки для пенистых нефтей или не выше нее для непенистых, нефтеотстойный отсек трехфазного сепаратора в верхней своей части снабжен двумя рядами перегородок с шагом 1,5-2 м: один ряд с нижней кромкой на уровне верхней кромки нефтесливной перегородки, и верхней - на уровне не выше половины просвета над перегородкой, а второй ряд, смещенный относительно первого на 0,3-0,5 шага, имеет форму сегмента с нижней образующей не ниже половины просвета над перегородкой; а при выполнении концевой сепарации в трехфазном сепараторе нефтесливной отсек снабжен пространственным ступенчатым лотком, а имеющиеся очистные сооружения по очистке сбрасываемой нефти из трехфазного сепаратора воды имеют возможность перевода в режим буферных емкостей или резерва.Washing the emulsion along an inclined surface can be arranged inside a three-phase separator. From here follows an oil treatment unit, including preliminary gas sampling, possibly emulsion heating furnaces, a three-phase separator, divided by an oil overflow partition into two compartments - a sludge and oil drain, an end separation unit and water purifiers. According to the invention, the three-phase separator is equipped with a destabilizer at the inlet of the emulsion into the apparatus, the inlet pipe is transferred to the lower generating capacitance at a distance of 0.5-1 m from the partition, above the inlet of the emulsion into the apparatus at a height of 0.5-1 m it is also welded with the lower end to the partition and to the walls of the tank, an inclined trough facing upside down, the open side down, the lower end of which is welded to the oil-septum wall and, possibly, to the walls of the tank, the upper end of the trough along the upper generatrix does not reach the elliptical bottom of the tank a distance of 0.5-1 m at a height of 0.1-0.2 m higher than the height of the upper edge of the oil-septum for foamy oils or not higher than it for non-foamy, the oil sludge compartment of the three-phase separator in its upper part is equipped with two rows of partitions with a step of 1 5-2 m: one row with a lower edge at the level of the upper edge of the oil-septum septum, and the upper one at a level not exceeding half the clearance above the septum, and the second row, offset from the first by 0.3-0.5 steps, has the shape of a segment with a lower generatrix not lower than half the clearance above the septum; and when performing end separation in a three-phase separator, the oil-drain compartment is equipped with a spatial step tray, and the existing treatment facilities for cleaning the discharge of oil from the three-phase water separator have the ability to switch to the buffer tank or reserve mode.
Поясним ограничения формулы изобретения. Расположение входа в сепаратор и нижнего конца желоба должны исключить выход эмульсии за пределы лотка: над этим участком расположен выход обезвоженной нефти, и такой выход может вызвать срыв качества подготовки нефти. Поэтому область ввода надежно изолируется, нижний конец желоба приваривается. При этом циркуляция, возникающая при вводе эмульсии, подсасывает воду со дна емкости, перекрывая возможность прорыва неотстоявшейся воды.Explain the limitations of the claims. The location of the entrance to the separator and the lower end of the trough should prevent the emulsion from leaving the tray: above this section is the outlet of dehydrated oil, and this exit can cause a breakdown in the quality of the oil preparation. Therefore, the input area is reliably isolated, the lower end of the gutter is welded. In this case, the circulation that occurs when the emulsion is introduced, draws in water from the bottom of the tank, blocking the possibility of breakthrough of non-standing water.
Ограничения, накладываемые на выход газа и нефти из желоба, обусловлены следующими соображениями. Выход снарядов газа создает возмущения на поверхности раздела нефть-газ. Они полезны для целей обезвоживания нефти. Но если нефть склонна к ценообразованию, то газ, выходя на поверхность, будет образовывать пену. После выхода он устремляется к днищу емкости, и будет гнать эту пену на стенку, способствуя ее разрушению.The restrictions imposed on the exit of gas and oil from the gutter are due to the following considerations. The release of gas shells creates disturbances at the oil-gas interface. They are useful for oil dehydration. But if oil is prone to pricing, then the gas, coming to the surface, will form a foam. After exiting, he rushes to the bottom of the tank, and will drive this foam onto the wall, contributing to its destruction.
Ввод верхних перегородок в отстойной зоне сепаратора многофункционален. Прежде всего, это преграда для пены и предпосылка для ее разрушения потоком газа. Во-вторых, нефть вынуждена слегка подныривать под перегородки, и создается эффект периодической встряски, что весьма полезно для обезвоживания нефти. И, наконец, газ вынужден постоянно изменять направление движения с созданием вихревых областей и величину скорости из-за разности площадей перегородок. Это способствует осаждению взвешенных в потоке мелких капелек нефти. Захваченные же при пеногашении капли нефти, занимая нижнюю часть потока газа, будут осаждаться на перегородке при резком подъеме газа вверх. Ограничения высотного расположения кромок пластин исключает поток газа без поворотов (по прямой линии).The input of the upper partitions in the settling zone of the separator is multifunctional. First of all, it is an obstacle to the foam and a prerequisite for its destruction by the gas flow. Secondly, oil is forced to dive slightly under the partitions, and the effect of periodic shaking is created, which is very useful for oil dehydration. And finally, the gas is forced to constantly change the direction of movement with the creation of vortex regions and the magnitude of the speed due to the difference in the area of the partitions. This contributes to the deposition of fine droplets of oil suspended in the stream. The drops of oil captured during defoaming, occupying the lower part of the gas flow, will be deposited on the partition with a sharp rise in gas up. Limitations of the altitude of the plate edges excludes gas flow without turns (in a straight line).
Наконец, об изменениях в сливном отсеке. В существующих трехфазных сепараторах отстоявшаяся нефть, переливаясь через кромку перегородки, падает на свободную поверхность нефти, захватывая газ. При дальнейшем попадании нефти в концевой сепаратор ничего страшного в этом нет, скорее всего, наличие пузырьков газа даже полезно. Но в товарной нефти наличие свободного газа недопустимо. Нефтесливной отсек мал по объему, поэтому обычный лоток, гарантирующий безгазозахватный слив нефти на свободную поверхность выполнить безгазозахватный слив нефти на свободную поверхность выполнить затруднительно, в особенности, при неизбежных колебаниях уровня в нем. Изменение направления движения потока в предлагаемом варианте при перетоке нефти с продольного лотка на поперечные снижает скорость, и следовательно - газозахват, а двухэтажный спуск нефти сокращает длину лотка, встречный уклон поперечных лотков облегчает размещение и работу датчика уровня, управляющего сливом.Finally, about the changes in the drain compartment. In existing three-phase separators, settled oil, pouring over the edge of the septum, falls on the free surface of the oil, trapping gas. With further oil getting into the end separator, there is nothing wrong with this; most likely, the presence of gas bubbles is even useful. But the presence of free gas in commercial oil is unacceptable. The oil sump compartment is small in volume, therefore, a conventional tray guaranteeing gas-free oil drainage to a free surface is difficult to perform gas-free oil drainage to a free surface, especially with unavoidable level fluctuations. Changing the direction of flow in the proposed embodiment when oil is transferred from a longitudinal tray to a transverse one reduces the speed, and therefore gas capture, and a two-story descent of oil reduces the length of the tray, the opposite slope of the transverse trays facilitates the placement and operation of the level sensor that controls the drain.
У трехфазного сепаратора имеется недостаток - невозможность управления динамическим отстоем воды путем изменения угла наклона поверхности из-за более важных условий ввода в наклонную участок и вывода из него. Кроме того, совместить обезвоживание нефти и ее промывку пресной водой в одном аппарате емкостного типа практически невозможно, а вот в динамических условиях, когда скорость диффузионного смешения меньше скорости подаваемой воды - можно. В точности так же, как с растворенными солями, дело обстоит и с температурой. Но прежде, чем подавать горячую пресную воду, надо вывести как можно больше соленой пластовой воды. Следовательно, отвод пластовой воды необходимо выполнить в противотоке с поднимающейся нефтью, как это производится в трубных наклонных водоотделителях при предварительном сбросе воды. Поэтому трехфазному сепаратору емкостного типа должен предшествовать участок подъема эмульсии к нему типа трубного наклонного устройства предварительного сброса воды, только вместо участка спуска газа и нефти, порождающего колебания давления из-за образования снарядов газа, здесь будет вход в емкость. Необходимость частичного обезвоживания нефти перед смешением с пресной подогретой водой требует организации попутного отвода выделившейся пластовой воды. При этом возникает проблема, куда ее отводить: для закачки в пласт требуется секция доотстоя значительного объема, то есть увеличение длины предкамеры, что может кратно увеличить площадь под установку в целом; подача же ее на доочистку в трехфазный сепаратор требует поднять конец наклонного участка выше уровня нефти в этом сепараторе для компенсации облегчения веса столба жидкости в наклонной части за счет наличия газонефтяной смеси и участка с более легкой пресной водой по сравнению с практически чистой пластовой водой на пути в трехфазный сепаратор. Спуск нефти в трехфазный сепаратор можно осуществить через систему двух наклонных лотков, как это предложено в параллельной заявке “Способ самофлотационной очистки пластовой воды и средства для его осуществления”.The three-phase separator has a drawback - the inability to control the dynamic sedimentation of water by changing the angle of inclination of the surface due to more important conditions for entering and leaving the inclined section. In addition, it is practically impossible to combine oil dehydration and its washing with fresh water in one capacitive type apparatus, but in dynamic conditions, when the speed of diffusion mixing is less than the speed of the supplied water, it is possible. Exactly the same as with dissolved salts, the situation is with temperature. But before serving hot fresh water, it is necessary to withdraw as much salt formation water as possible. Therefore, the removal of produced water must be performed in countercurrent with rising oil, as is done in inclined pipe water separators during preliminary water discharge. Therefore, a three-phase separator of a capacitive type should be preceded by a section for raising the emulsion to it, such as a pipe inclined device for preliminary water discharge, only instead of a section for draining gas and oil, which generates pressure fluctuations due to the formation of gas shells, there will be an entrance to the tank. The need for partial dehydration of oil before mixing with fresh heated water requires the organization of associated drainage of produced formation water. In this case, the problem arises where to take it: for injection into the reservoir, a section of upstream sediment of a significant volume is required, that is, an increase in the length of the prechamber, which can multiply the area for the entire installation; supplying it for purification to a three-phase separator requires raising the end of the inclined section above the oil level in this separator to compensate for the light weight of the liquid column in the inclined part due to the presence of a gas-oil mixture and a section with lighter fresh water compared to practically pure produced water on the way to three phase separator. The descent of oil into the three-phase separator can be carried out through a system of two inclined trays, as proposed in the parallel application "Method for self-flotation treatment of produced water and means for its implementation."
У наклонных водоотделителей с противоположным направлением движения воды и газонефтяной фазы максимальная скорость обратного движения воды наблюдается в области ввода продукции скважин в трубный водоотделитель, что создает угрозу захвата вводимой нефти водой. Ее можно уменьшить, если выполнить лупинг вокруг места ввода, подсоединив его верхним концом на нижней образующей наклонной трубы, и нижним - на верхней. Для доочистки сбрасываемой по лупингу воды последний наклонен в ту же сторону, что и водоотделитель. Захват вводимой нефти отводимой водой можно дополнительно уменьшить, если выполнить ввод вакуумобработанной эмульсии через вертикальный патрубок, входящий внутрь секции водоотделителя, наклоненной под углом около 45° к горизонту, и вдающийся внутрь вводной секции выше ее оси симметрии. При этом конец патрубка имеет косой срез, параллельный образующей секции.In inclined water separators with the opposite direction of the water and gas-oil phase, the maximum rate of reverse water movement is observed in the area of input of well production into the pipe water separator, which poses a risk of capture of the introduced oil by water. It can be reduced by looping around the entry point, connecting it with the upper end on the lower generatrix of the inclined pipe, and the lower one on the upper. For the treatment of the water discharged through the looping, the latter is tilted in the same direction as the water separator. The capture of the introduced oil by the drained water can be further reduced by introducing the vacuum-treated emulsion through a vertical pipe entering the section of the water separator, inclined at an angle of about 45 ° to the horizon, and protruding into the introduction section above its axis of symmetry. The end of the pipe has an oblique cut parallel to the generatrix of the section.
Отсюда наклонный участок движения вводимой вакуумобработанной эмульсии вынесен за пределы трехфазного сепаратора и выполнен в виде трубного наклонного водоотделителя, соединенного в верхней своей части с сепаратором через систему из двух наклонных лотков, вход продукции в трехфазный сепаратор выполнен в верхней части эллиптического днища через два патрубка большого диаметра, а сам наклонный водоотделитель выполнен с входной секцией, наклоненной под углом к горизонту около 45°, и снабжен лупингом вокруг области ввода; при этом наклонный водоотделитель в нижней своей части снабжен секцией доотстоя воды с малым наклоном к горизонту, а в верхней - при подготовке товарной нефти - подводом пресной подогретой воды.Hence, the inclined portion of the movement of the introduced vacuum-treated emulsion is taken out of the three-phase separator and is made in the form of a pipe inclined water separator connected in its upper part to the separator through a system of two inclined trays, the product inlet to the three-phase separator is made in the upper part of the elliptical bottom through two large diameter pipes and the inclined water separator itself is made with an inlet section inclined at an angle to the horizon of about 45 ° and provided with looping around the input region; at the same time, the inclined water separator in its lower part is equipped with a water retention section with a slight slope to the horizon, and in the upper part, when preparing commercial oil, by supply of fresh heated water.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Первый пункт формулы изобретения не накладывает особых требований на аппарат, необходимых для обезвоживания нефти, и описанный способ может реализоваться как на входе в аппараты, приспособленные для вывода отделившейся воды, так и (при времени пребывания в аппарате менее 20 мин) в случаях, когда отстойная аппаратура расположена в пределах досягаемости за 0,5 часа (время гарантированного сохранения эффекта). То есть частично обезвоживающий эффект вакуумобработки будет сохраняться, если за сепаратором, не предусмотренным для вывода воды, будет отстойник, например - резервуар. Главное в этом пункте - режим вакуумобработки.The first paragraph of the claims does not impose special requirements on the apparatus necessary for oil dehydration, and the described method can be implemented both at the entrance to the apparatuses adapted for withdrawing the separated water, and (with a residence time of less than 20 minutes) in cases when the equipment is located within reach of 0.5 hours (the time of guaranteed preservation of the effect). That is, the partially dehydrating effect of vacuum treatment will be preserved if there is a sump, for example, a tank, behind the separator, which is not intended for water outlet. The main thing at this point is the vacuum treatment mode.
Для определения предельно допустимых давлений на входе и выходе дестабилизатора необходимо определение трех величин.To determine the maximum permissible pressure at the inlet and outlet of the destabilizer, three values must be determined.
Для заданной эмульсии эти величины могут быть найдены экспериментально при испытаниях модели дестабилизатора. Разработана программа проведения исследований, состоящая из трех этапов:For a given emulsion, these values can be found experimentally when testing the destabilizer model. A research program has been developed, consisting of three stages:
- проверка автомодельности режима и определение величины Δ P1-2;- checking the self-similarity of the mode and determining the value Δ P 1-2 ;
- проверка достаточности режима запирания и определение величины Δ Р2;- checking the sufficiency of the locking mode and determining the value of Δ P 2 ;
- определение поправки Δ Р1.- determination of the amendment Δ P 1 .
Разработана экспериментальная установка для проведения модельных исследований. Но эти сведения составляют ноу-хау и публикация их крайне не желательна.An experimental setup for model research has been developed. But this information is know-how and their publication is highly undesirable.
Второй пункт формулы изобретения (при наличии КДФ) позволяет стабилизировать давление на входе в дестабилизаторы и полностью использовать преимущества самофлотационной очистки воды. Здесь важен экспериментальный факт, что для разбивки эмульсии требуется самое высокое давление на входе. При этом газовое сопло, как правило, работает в режиме звукового запирания канала, обеспечивая независимость давления на входе от колебаний противодавления, и заодно подвергая вакуумобработке захваченную нефть. Разряжение в горловине водяного сопла будет, как правило, больше, чем в горловине сопла для разбивки эмульсии, а это обеспечивает более тонкую очистку пластовой воды, и, наконец, способ разгрузит эмульсионное сопло и обеспечивает возможность изменять степень обводненности эмульсии. Реализация этого способа потребует оптимального ввода составляющих исходного потока в аппарат. Так как в КДФ прилегающий к поверхности раздела газ-нефть слой нефти практически обезвожен, газ лучше всего вводить в месте формирования свободной поверхности жидкости для его очистки от взвешенных микрокапель нефти. Исключение составляют случаи аномально малого количества растворенного газа в нефти (наблюдается, если газ состоит в основном из метана и этана), когда условия предварительного обезвоживания при подъеме к аппарату могут потребовать частичного ввода газа на участке подъема нефти для увеличения скорости, и, следовательно, снижения толщины слоя поднимающейся нефти. И, наконец, вакуумобработанную воду лучше всего вводить в начало участка движения отделенной воды, а если это невозможно (например, при подаче эмульсии под наклонный желоб внутри емкости), то вместе с вакуумобработанной эмульсией.The second paragraph of the claims (in the presence of CDF) allows you to stabilize the pressure at the inlet to the destabilizers and fully use the advantages of self-flotation water treatment. The experimental fact is important here that breaking down the emulsion requires the highest inlet pressure. In this case, the gas nozzle, as a rule, operates in the mode of sound locking of the channel, ensuring independence of the inlet pressure from backpressure oscillations, and at the same time subjecting the captured oil to vacuum treatment. The pressure in the neck of the water nozzle will, as a rule, be greater than in the neck of the nozzle for breaking the emulsion, and this provides a finer cleaning of produced water, and, finally, the method will unload the emulsion nozzle and provide the ability to change the degree of water content of the emulsion. The implementation of this method will require the optimal input of the components of the original stream into the apparatus. Since the oil layer adjacent to the gas-oil interface in the CDF is practically dehydrated, it is best to inject gas at the site of formation of the free surface of the liquid to clean it from suspended oil droplets. The exception is the cases of an abnormally small amount of dissolved gas in oil (observed if the gas consists mainly of methane and ethane), when the conditions of preliminary dehydration when lifting to the apparatus may require partial gas injection at the oil lifting section to increase the speed, and, therefore, reduce layer thickness of rising oil. And finally, vacuum-treated water is best introduced at the beginning of the movement of separated water, and if this is not possible (for example, when the emulsion is fed under an inclined trough inside the container), then together with the vacuum-treated emulsion.
Третий способ, предполагающий вакуумобработку наиболее стойкой части эмульсии, при реализации требует решения вопроса о промежуточной обработке и месте ввода вакуумобработанной эмульсии. Здесь возможны следующие варианты:The third method, involving the vacuum treatment of the most stable part of the emulsion, when implemented, requires solving the issue of intermediate processing and the place of introduction of the vacuum-treated emulsion. The following options are possible here:
- вакуумобработанная эмульсия подается в поток сырья, поступающего на обезвоживание, непосредственно перед входом в аппарат;- the vacuum-treated emulsion is fed into the stream of raw materials supplied for dehydration, immediately before entering the apparatus;
- вакуумобработанная эмульсия подается непосредственно в аппарат в водяной слой (для промывки) в области ввода в аппарат основной части эмульсии;- a vacuum-treated emulsion is fed directly to the apparatus into the water layer (for washing) in the area of the main part of the emulsion entering the apparatus;
- вакуумобработанная эмульсия смешивается с растворителем (конденсатом) или подогретой водой, промывается при продвижении к предкамере, расположенной выше трехфазного сепаратора в непосредственной близости от него, разделяется на фазы, а затем (возможно, через гидравлические затворы) каждая из фаз подается в 3-х фазный сепаратор. При этом возможен и известный вариант подачи выделившейся нефтяной фазы - в слой воды, а водяной - в слой нефти.- the vacuum-treated emulsion is mixed with a solvent (condensate) or heated water, washed when advancing to a prechamber located above a three-phase separator in the immediate vicinity of it, is divided into phases, and then (possibly through hydraulic locks) each phase is supplied in 3 phase separator. At the same time, a well-known variant of supplying the separated oil phase to the water layer and water to the oil layer is also possible.
- Обезвоженная в выносной камере нефть полностью или частично малыми дозами закачивается в товарную нефть для предотвращения накопления погранслоев или в печь для сжигания.- Oil, dehydrated in the removal chamber, is pumped, in whole or in part, in small doses into marketable oil to prevent the accumulation of boundary layers or into the incinerator.
Выбор варианта индивидуален и должен производиться в каждом конкретном случае на основе модельных испытаний.The choice of option is individual and should be made in each case based on model tests.
Техническая возможность осуществления магнитной обработки (четвертый пункт) не вызывает сомнений. В настоящее время подготовлена стеклянная модель дестабилизатора и найден кольцевой магнит, одеваемый на модель. Предполагается оценка влияния магнитного поля на прочность эмульсии и ее обезвоживание при первой возможности. После исследования влияния постоянного магнитного поля планируется на модель намотать обмотку и испытать влияние интенсивности различных магнитных полей на обезвоживание. Результаты испытаний будут присланы вам в ходе рассмотрения заявки.The technical feasibility of magnetic processing (fourth point) is not in doubt. At present, a glass model of the destabilizer has been prepared and an annular magnet worn on the model has been found. It is supposed to evaluate the effect of the magnetic field on the strength of the emulsion and its dehydration as soon as possible. After studying the influence of a constant magnetic field, it is planned to wind a winding on the model and test the effect of the intensity of various magnetic fields on dehydration. Test results will be sent to you during the consideration of the application.
В основе пятого способа лежит эксперимент, проведенный с 11 по 19 октября 2000 г. на ДНС №89 НГДУ “Уфанефть” АНК “Башнефть”, который показал, что вакуумобработка ускоряет обезвоживание нефти примерно в 1,5 раза по сравнению с дросселированием, а дополнительная промывка ускоряет обезвоживание еще в 2-3 раза.The fifth method is based on an experiment conducted from October 11 to October 19, 2000 at BPS No. 89 of the Ufaneft Oil and Gas Production Complex of Bashneft Oil and Gas Complex, which showed that vacuum treatment accelerates oil dehydration by about 1.5 times compared to throttling, and additional flushing accelerates dehydration by another 2-3 times.
Необходимость предварительного достаточно глубокого обезвоживания соленой пластовой воды требует стабилизации фронта пластовой воды в пространстве, что в условиях переменности количества выделяющейся воды требует регулирования ее стока. При этом самонастраивающаяся технология из-за зависимости давления в месте отвода воды от переменного газовыделения практически исключена. Следовательно, необходимо регулирование отвода воды. Но тогда встает проблема источника управляющего сигнала. Пластовая вода отличается от подаваемой пресной плотностью и температурой. Но границы их раздела по свойствам не может быть четкой из-за диффузии. Причем из-за вихрей, сопровождающих прохождение снарядов газа, возможна и турбулентная диффузия. Обеспечить наличие области, занятой только пресной водой, в этих условиях можно, обеспечив поступление пресной воды со скоростью, не меньшей скорости турбулентной диффузии, но отток пресной воды в соленую создает угрозу прорыва вслед за ней и нефти, что недопустимо: нефть должна уходить из наклонного участка на подложке пресной воды. Нам неизвестно ни теоретическое, ни экспериментальное решение этой проблемы. В то же время проблема отмывки нефтей от кристаллической соли на некоторых месторождениях, приуроченных к соляным пластам, стоит очень остро. В настоящее время ведутся переговоры с институтом ЮганскНИПИнефть, заинтересованном в решении проблемы, об организации таких исследований. Пока же предполагается установка трех комплектов датчиков плотности и температуры: ниже места подачи пресной воды, выше него и перед поступлением нефти и воды на наклонный лоток со стороны подъема для управления отводом воды.The need for preliminary sufficiently deep dehydration of saline formation water requires stabilization of the formation water front in space, which, given the variability of the amount of released water, requires regulation of its flow. At the same time, a self-adjusting technology is practically excluded due to the dependence of the pressure at the place of water drainage from variable gas evolution. Therefore, regulation of water drainage is necessary. But then the problem arises of the source of the control signal. The produced water differs from the supplied fresh density and temperature. But the boundaries of their separation of properties cannot be clear due to diffusion. Moreover, due to the vortices accompanying the passage of gas shells, turbulent diffusion is also possible. To ensure the presence of an area occupied only by fresh water, in these conditions it is possible by ensuring the supply of fresh water at a speed not less than the speed of turbulent diffusion, but the outflow of fresh water into the salt water creates a threat of a breakthrough after it and oil, which is unacceptable: oil should leave the inclined plot on a substrate of fresh water. We are not aware of either a theoretical or experimental solution to this problem. At the same time, the problem of washing oil from crystalline salt in some fields confined to salt formations is very acute. Currently, negotiations are underway with the Institute of YuganskNIPIneft, which is interested in solving the problem, on the organization of such studies. In the meantime, it is planned to install three sets of density and temperature sensors: below the place of fresh water supply, above it and before the oil and water enter the inclined tray from the lift side to control the water drain.
Динамический отстой нефти со спуском по лотку производился во время испытаний в ЦПС ТПП “Урайнефтегаз” технологии самофлотационной очистки воды, непосредственно сбрасываемой с установок подготовки нефти. Из-за сильной загрязненности мехпримесями нефть, собираемая со всего региона многими дожимными насосными станциями, подготавливается лишь при постоянном сбросе из отстойников вместе с водой 6% нефти среднесуточно. Мгновенное содержание нефти в воде доходило до 30%. Ко на всех режимах, независимо от начального загрязнения, вода после очистки оставалась чистой (5-6 мг/л остаточных нефтепродуктов). Анализ отбираемой нефти на остаточное водосодержание не проводился.Dynamic sedimentation of oil with descent along the tray was carried out during tests at the UPC “Uraineftegaz” CCC of the technology of self-flotation treatment of water directly discharged from oil treatment plants. Due to heavy contamination with mechanical impurities, oil collected from the entire region by many booster pumping stations is prepared only with a constant daily discharge of 6% of oil from sedimentation tanks with water. The instant oil content in the water reached 30%. To all modes, regardless of the initial contamination, the water after treatment remained clean (5-6 mg / l of residual oil products). The analysis of the selected oil for residual water content was not carried out.
Изобретения предлагает использовать трехфазный сепаратор в качестве КСУ. Технических проблем такого перевода нет, за исключением двух моментов, о которых сообщалось раньше:The invention proposes the use of a three-phase separator as a KSU. There are no technical problems with such a translation, with the exception of two points that were previously reported:
- проблема доставки разделенных нефти и воды решается на малых месторождениях без проблем путем самотечного сброса в буферные емкости с последующей откачкой из них потребителям напрямую или через наземные резервуары. На удаленных месторождениях бывает целесообразным использовать выделяющийся газ в качестве топлива для электростанций. Несколько повышенное расположение трехфазных сепараторов полезно для целей предварительной подготовки продукции скважин к разделению при прохождении трубного водоотделителя на пути к сепаратору.- the problem of the delivery of separated oil and water is solved in small fields without problems by gravity dumping into buffer tanks, followed by pumping them directly to consumers or through ground tanks. In remote fields, it may be advisable to use the evolved gas as fuel for power plants. A slightly increased arrangement of three-phase separators is useful for the preliminary preparation of well products for separation when passing a pipe water separator on the way to the separator.
Проблема ухудшения водоотделения из-за потери пропан-бутановых фракций частично решается при прохождении процесса укрупнения капель при совместном движении газа и нефти вдоль наклонной поверхности.The problem of the deterioration of water separation due to the loss of propane-butane fractions is partially solved by going through the process of droplet enlargement with the joint movement of gas and oil along an inclined surface.
Изобретение предполагает подачу конденсата в вакуумобработанную эмульсию с предварительной вакуумобработкой в индивидуальном дестабилизаторе. Способ усиливает действие известных способов подачи конденсата для повышения качества сепарации (А.С. №1326605) и обезвоживания нефти (Зарипов А.Г. и др. Способ интенсификации процесса разрушения водонефтяных эмульсий. Нефтепромысловое дело, №10, 1978, с.22-23) за счет повышения содержания необходимых фракций в процессе рециркуляции и за счет повышения поверхности массообмена при введении вскипающего конденсата.The invention involves the supply of condensate to a vacuum-treated emulsion with preliminary vacuum treatment in an individual destabilizer. The method enhances the action of the known methods of supplying condensate to improve the quality of separation (A.S. No. 1326605) and oil dehydration (Zaripov A.G. et al. Method for intensifying the process of destruction of oil-water emulsions. Oilfield business, No. 10, 1978, p.22- 23) by increasing the content of the necessary fractions during the recirculation process and by increasing the mass transfer surface with the introduction of boiling condensate.
Дело в том, что при достижении равновесия количество компонента, остающегося в нефти, пропорционально количеству компонента в системе. Искусственный ввод пропан-бутановых фракций увеличивает количество тяжелых газов в системе и, следовательно, и в жидкой фазе. При рециркуляции система обогащается количеством циркулирующих компонентов при сохранении общего баланса.The fact is that when equilibrium is reached, the amount of component remaining in the oil is proportional to the amount of component in the system. Artificial input of propane-butane fractions increases the amount of heavy gases in the system and, consequently, in the liquid phase. During recirculation, the system is enriched with the amount of circulating components while maintaining the overall balance.
Дестабилизатор для обезвоживания нефти вследствие высокого газосодержания проходящей через него жидкости должен иметь угол расхождения диффузора больше, чем для самофлотационной очистки воды, но (чтобы уменьшить снарядообразование) меньше, по крайней мере, на выходе, чем дестабилизатор для КСУ. Поскольку потери энергии на вихреобразование пропорциональны квадрату скорости, весьма желательно осуществить попутный ввод добавок и перемешать их, сохранив насыщение газом микрокапель нефти без увеличения скорости потока. Это требует по мере увеличения стеснения площади проходного сечения диффузора крестовины с центральным телом соответствующего расширения наружных стенок канала. Условие безотрывного течения ограничивает угол расхождения стенок. Поэтому стеснение потока должно изменяться достаточно плавно. Это можно обеспечить, выполнив фронтальную часть центрального тела в виде острой пики и расположив ребра крестовины под острым углом навстречу набегающему потоку. Известно, что отрыв пограничного слоя в соплах Вентури порождает колебания и сопровождается образованием снарядов газа (см., например, книгу Пилипенко В.В. Кавитационные автоколебания. - Киев: НД, 1989, 316 с.), что недопустимо в нашем случае. Поэтому к профелированию стенок канала необходимо относиться весьма ответственно. Наличие наружной конусности открывает возможность выполнить крестовину без наружного обода, а затем, вставив ее в соответствующие гнезда, пропаять (обварить) снаружи. После припайки ребер снаружи сваривается кольцевая камера.The destabilizer for oil dehydration due to the high gas content of the liquid passing through it must have a diffuser divergence angle greater than for self-flotation water treatment, but (to reduce projectile formation) less, at least at the outlet, than the destabilizer for KSU. Since the energy losses due to vortex formation are proportional to the square of the velocity, it is highly desirable to introduce additives along the way and mix them, while preserving the gas micro droplets of oil saturation without increasing the flow rate. This requires, as the tightness of the passage area of the crosspiece diffuser with the central body increases, the corresponding expansion of the outer walls of the channel is required. The condition of continuous flow limits the angle of divergence of the walls. Therefore, the restriction of the flow should change quite smoothly. This can be achieved by performing the frontal part of the central body in the form of sharp peaks and arranging the edges of the crosspiece at an acute angle towards the oncoming flow. It is known that separation of the boundary layer in Venturi nozzles gives rise to oscillations and is accompanied by the formation of gas shells (see, for example, the book by V.V. Pilipenko, Cavitation self-sustained oscillations. - Kiev: ND, 1989, 316 pp.), Which is unacceptable in our case. Therefore, the profiling of the channel walls must be treated very responsibly. The presence of external tapering makes it possible to make a cross without an external rim, and then, inserting it into the appropriate nests, solder (scald) from the outside. After soldering the ribs, an annular chamber is welded from the outside.
Пример конструктивного выполнения трехфазного сепаратора приведен на фиг.1-3. В цилиндрической горизонтальной емкости 1 имеется обычная для трехфазных сепараторов перегородка 2 высотой, соответствующей максимуму пропускной способности незаполненного трубопровода. Она делит сепаратор на два отсека - отстойный и сливной. Отстойный отсек в донной своей части снабжен двумя патрубками: водосливным около сферического днища и приема вакуумобработанной эмульсии около перегородки. Над приемным патрубком расположен наклонный открытый снизу желоб 3 с длиной во всю длину отстойной секции. Его профиль виден на виде по стрелке А. В верхней части отстойной секции расположено два ряда перегородок: верхний ряд с перегородками сегментной формы 4, и нижний 5, профиль которого виден на сечениях.An example of the design of a three-phase separator is shown in figures 1-3. In the cylindrical
Наличие нефтесливной перегородки гарантирует постоянство уровня в отстойной секции, но создает угрозу застаревания промежуточного слоя, поэтому для возможности контроля и удаления застарелого слоя предусмотрен патрубок с пробоотборным вентилем. Патрубок сообщается с дренажной емкостью линией с двумя задвижками для обеспечения возможности удаления участка между ними и присоединения передвижного насосного агрегата для вакуумобработки погранслоя. На верхней образующей емкости вблизи перегородки расположен патрубок отвода газа с каплеотделителем.The presence of an oil-septum partition guarantees constant level in the settling section, but poses a risk of the intermediate layer becoming stuck, therefore, a pipe with a sampling valve is provided for the possibility of control and removal of the old layer. The pipe communicates with the drainage tank by a line with two valves to enable removal of the area between them and the connection of a mobile pumping unit for vacuum processing of the boundary layer. A gas outlet pipe with a droplet separator is located on the upper generating capacitance near the partition.
Если трехфазный сепаратор в технологической цепи связан на выходе нефти с КСУ, то в нефтесливном отсеке кроме датчика уровня нефти и нефтесливного патрубка ничего нет. Если же трехфазный сепаратор используется в качестве КСУ (на фиг.1 изображен этот вариант), то кроме них для предотвращения захвата свободного газа стекающей струей он снабжен системой трех лотков: продольного 6 и двух симметричных друг другу поперечных 7. Поперечные лотки верхними своими кромками сварены, т.е. образуют пространственный угол с ребром, наклоненным к горизонту навстречу потоку нефти, стекающему с продольного лотка. Наклон должен полностью затормозить поток и исключить падение нефти с внешней кромки лотка. Все лотки в нижней своей части выполнены с лапами-опорами, между которыми имеется вырез для прохождения нефти. Продольный лоток нижней кромкой опирается на поперечные лотки. Вырез в нем выполнен так, чтобы нефть могла растекаться и под него. Поперечные лотки лапами опираются на обечайку емкости. При этом верхняя лапа расположена в районе горизонтального диаметра емкости, нижняя - ниже него. Между лапами вырезана щель, направляющая стекающую нефть на нижнюю половину стенки емкости, так, чтобы свободное падение на поверхность нефти исключалось при любом уровне в нефтесливном отсеке.If a three-phase separator in the process circuit is connected at the oil outlet to the control unit, then in the oil drain compartment, in addition to the oil level sensor and oil drain pipe, there is nothing. If a three-phase separator is used as a KSU (this option is shown in Fig. 1), in addition to them, to prevent the capture of free gas by a flowing jet, it is equipped with a system of three trays: longitudinal 6 and two transverse symmetrical to each other 7. The transverse trays with their upper edges are welded , i.e. they form a spatial angle with an edge inclined towards the horizon to meet the flow of oil flowing down from the longitudinal tray. The slope should completely inhibit the flow and prevent oil from falling from the outer edge of the tray. All trays in their lower part are made with support legs, between which there is a cutout for oil passage. The longitudinal tray with the lower edge rests on the transverse trays. The cutout in it is made so that the oil can spread under it. Cross trays with their paws rest on the side of the tank. In this case, the upper paw is located in the region of the horizontal diameter of the tank, the lower one is below it. A gap is cut between the paws, directing the flowing oil to the lower half of the tank wall, so that free fall on the surface of the oil is excluded at any level in the oil drainage compartment.
На затопленном водой выходе дестабилизатора вакуумобработанная эмульсия представляет собой либо пену, либо микрокапли нефти, насыщенной пузырьками газа. Поскольку эффективность промывки напрямую связана с дисперсностью промываемой нефти, для предотвращения укрупнения микрокапель нефти дестабилизатор следует располагать как можно ближе к входному патрубку, желательно на задвижке, установленной непосредственно на выходной патрубок емкости, которая для возможности монтажа и обслуживания дестабилизатора должна быть приподнята на соответствующую величину. Факел вакуумобработанной эмульсии, толкая перед собой воду, отклоняется вдоль наклонной поверхности, и, будучи много легче окружающей воды, прижимается к ней и устремляется вверх. Попавшие в воду микрокапли воды, раздетые от бронирующих оболочек, тут же сливаются с окружающей водой. Захваченная при подъеме вода в процессе движения укрупняется и вытесняется наружу. Пенная структура силами трения разрушается, образуя сплошную нефтяную фазу, насыщенную укрупняющимися пузырями газа. Захваченная потоком вода, попадая в нефтяной слой, дробится на крупные капли, которые быстро оседают, фильтруясь через слой нефти.At the outlet of the destabilizer flooded with water, the vacuum-treated emulsion is either foam or microdroplets of oil saturated with gas bubbles. Since the washing efficiency is directly related to the dispersion of the oil being washed, to prevent the microdroplets of oil from becoming larger, the destabilizer should be located as close as possible to the inlet pipe, preferably on a valve installed directly on the tank outlet pipe, which must be raised to the appropriate value for installation and maintenance of the destabilizer. The torch of the vacuum-treated emulsion, pushing water in front of itself, deviates along an inclined surface, and, being much lighter than the surrounding water, presses against it and rushes up. Microdroplets of water falling into the water, stripped from the armor shells, immediately merge with the surrounding water. The water captured during lifting during the movement is enlarged and forced out. The foam structure is destroyed by friction forces, forming a continuous oil phase saturated with enlarging gas bubbles. Trapped in a stream of water, falling into the oil layer, is crushed into large drops, which quickly settle, filtering through a layer of oil.
При прорыве снарядов газа через свободную поверхность нефти захватываются сравнительно крупные капли нефти, которые при извилистом движении газа между перегородками с переменной скоростью быстро осядут. Образовавшаяся пена первой же перегородкой будет задерживаться (а при прорыве через верх - то и следующими), и разрушается потоком газа и дождеванием при падении крупных капель нефти. Каждый прорыв снаряда будет сопровождаться волнообразованием на поверхности, способствующим быстрому осаждению оставшихся капель воды. При своем движении к нефтесливному порогу верхний слой нефти будет вынужден подныривать под перегородки, очищаясь и от более мелких капель, пока на поверхности не окажется практически безводная нефть, которая будет переливаться через порог в нефтесливной отсек. При переливе по лотку нефть растекается сравнительно тонким слоем и будет освобождаться от микропузырьков свободного газа. Остаточная загрязненность газа каплями нефти будет устранена каплеотделителем на выходе газа из емкости.When gas shells break through the free surface of the oil, relatively large droplets of oil are captured, which will rapidly settle when the gas moves between partitions with a variable speed. The resulting foam will be delayed by the first septum (and when breaking through the top, by the next), and is destroyed by the gas flow and sprinkling when large drops of oil fall. Each projectile breakthrough will be accompanied by wave formation on the surface, contributing to the rapid deposition of the remaining drops of water. During its movement to the oil-draining threshold, the upper layer of oil will be forced to dive under the partitions, cleaning itself of smaller droplets, until there is almost anhydrous oil on the surface, which will overflow through the threshold into the oil-draining compartment. When overflowing over the tray, the oil spreads in a relatively thin layer and will be freed from the microbubbles of free gas. Residual gas contamination with oil droplets will be eliminated by a droplet separator at the gas outlet from the tank.
При испытании технологии самофлотационной очистки вода была загрязнена погранслоями. Именно поэтому приходилось применять меры против конвективного захвата загрязнений очищаемой водой. Здесь же она изначально находилась в свежей нефти и загрязнена ею. Опыт двухлетней эксплуатации полупромышленного стенда в ВНИИСПТнефть показывает, что несмотря на прорывы снарядов газа вода оставалась визуально абсолютно чистой уже после образования донного слоя 15-20 см. Опыт эксплуатации трехфазных сепараторов на Северо-Ореховском месторождении (ЗАО СП “Соболь”) показывает, что вода остается совершенно чистой (остаточное содержание нефтепродуктов на уровне 5-6 мг/л) при любых уровнях взлива.When testing the technology of self-flotation purification, the water was contaminated by boundary layers. That is why it was necessary to apply measures against the convective capture of pollution by purified water. Here, it was originally in fresh oil and contaminated with it. The experience of two years of operating a semi-industrial stand at VNIISPTneft shows that despite the breakthroughs of gas shells, the water remained visually absolutely clean after the formation of the bottom layer of 15-20 cm. The experience of operating three-phase separators at the Severo-Orekhovsky field (CJSC JV Sobol) shows that water It remains completely clean (residual oil content at the level of 5-6 mg / l) at any level of inflow.
В варианте выполнения установки подготовки нефти с выносным трубным водоотделителем и попутной промывкой эмульсии пресной водой появляется возможность индивидуальной оптимизации установки подготовки нефти для конкретного месторождения. Дело в том, что толщина слоя нефти и режим ее движения будет зависеть от наклона секции, скорость обратного движения воды - от обводненности нефти и ее диаметра, длина секции определяет время пребывания в данном режиме.In an embodiment of the oil treatment unit with a remote pipe water separator and associated flushing of the emulsion with fresh water, it becomes possible to individually optimize the oil treatment unit for a particular field. The fact is that the thickness of the oil layer and the mode of its movement will depend on the slope of the section, the speed of the reverse movement of water - on the water cut of the oil and its diameter, the length of the section determines the time spent in this mode.
Так, секция доотстоя воды I (см. фиг.4-6) имеет угол наклона образующей, исключающий захват отстоявшейся нефти водой и обеспечивающий своевременное удаление нефти при ее всплытии.So, the section sludge water I (see figure 4-6) has an angle of inclination of the generatrix, eliminating the capture of settled oil by water and ensuring timely removal of oil when it emerges.
Секция II (вводная) благодаря большому углу наклона к горизонту и высокому патрубку ввода позволяет избежать засорения очищенной воды, как благодаря созданию условий беззахватного ее прохождения по донной части участка, так и предотвращению накопления вводимой нефти при ее эвакуации.Section II (introductory) due to the large angle of inclination to the horizon and the high inlet nozzle allows avoiding clogging of treated water, both by creating conditions for its free passage along the bottom of the section and preventing the accumulation of introduced oil during its evacuation.
Кроме того, в тыльной своей части нефтяной поток создает местное снижение давления, способствующее уносу и загрязнений, вводимых вместе с байпасируемой водой, ввод которой расположен несколько ниже.In addition, in its rear part, the oil flow creates a local pressure drop, which contributes to the entrainment and contamination introduced with bypassed water, the input of which is located slightly lower.
Секция III - секция обезвоживания нефти. Так как при продвижении по этой секции микрокапель нефти происходит коалесценция, следует по возможности сократить длину этого участка. Байпас подключается при обезвоживании нефти примерно наполовину, а его диаметр выбирается из условия неопрокидывания процесса доочистки воды.Section III - oil dehydration section. Since coalescence occurs during the advancement of oil droplets in this section, the length of this section should be reduced if possible. Bypass is connected by about half when oil is dehydrated, and its diameter is selected from the condition that the process of post-treatment of water is not overturned.
Секция IV - секция промывки эмульсии пресной водой. Идеальный баланс для этой секции - половина вводимой пресной воды спускается вниз и смешивается с пластовой водой, половина поступает вместе с выделившейся нефтью в трехфазный сепаратор. Эта секция заканчивается поперечиной 8 - поперечным отрезком трубы с диаметром большим, чем водоотделитель. Симметрично вводу на минимальном расстоянии от него в поперечину вварены два наклонных лотка 9, плавно переходящие в трубопроводы неполного заполнения, соединенные с емкостью трехфазного сепаратора. В последнем могут быть сохранены поперечины, перегородка и система лотков безгазозахватного спуска нефти, рассмотренные в предыдущем пункте. Изменяется расположение патрубков отстойного отсека: вместо патрубка ввода сырья размещен патрубок очищенной воды; ввод же продукции осуществляется через два патрубка большого диаметра в верхней половине сферического днища. Наклоненная к сепаратору часть системы запроектирована так, чтобы за исключением участка с плоским днищем турбулентность не превышала критической сточки зрения дробления капель.Section IV - section for washing the emulsion with fresh water. The ideal balance for this section is that half of the fresh water introduced goes down and mixes with the produced water, half goes with the released oil into a three-phase separator. This section ends with a cross member 8 - a transverse section of pipe with a diameter larger than the water separator. Symmetrically to the input at a minimum distance from it, two
Поскольку при реализации изобретения любая микрокапля нефти вскипает, возрастая в объеме пропорционально ее газосодержанию без возрастания веса, а пластовая вода сохраняет свою плотность, движущая сила процесса разделения сред здесь гораздо больше, чем у прототипов. Это предопределяет интенсификацию и повышение качества разделения. Кроме того, переход бронирующих оболочек на всплывающие микрокапли нефти существенно снижает вероятность образования погранслоев или, по крайней мере, существенно замедляет темп их роста. Одновременное углубление дегазации создает предпосылки для существенного сокращения технологической цепи установок подготовки нефти.Since during the implementation of the invention, any microdroplet of oil boils, increasing in volume in proportion to its gas content without increasing weight, and produced water retains its density, the driving force of the process of separation of media is much greater than that of prototypes. This determines the intensification and improvement of the quality of separation. In addition, the transition of armor shells to pop-up oil microdroplets significantly reduces the likelihood of the formation of boundary layers or, at least, significantly slows down their growth rate. The simultaneous deepening of degassing creates the prerequisites for a significant reduction in the technological chain of oil treatment plants.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126511/03A RU2238403C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Method for oil preparation and means for realization of said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126511/03A RU2238403C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Method for oil preparation and means for realization of said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126511A RU2002126511A (en) | 2004-04-10 |
RU2238403C2 true RU2238403C2 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=33537166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126511/03A RU2238403C2 (en) | 2002-10-03 | 2002-10-03 | Method for oil preparation and means for realization of said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2238403C2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456445C1 (en) * | 2011-09-19 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Oil emulsion separation method |
RU2503806C1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | System for heavy oil and natural bitumen deposit arrangement (versions) |
RU2568665C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Settling reservoir for intra-field oil treatment before hot dehydration |
RU2568663C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Hydrophobic liquid-phase settling reservoir for intra-field formation water treatment |
RU2604242C1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Installation for treatment of well products |
RU171933U1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-06-21 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sump for on-site oil treatment |
EP3333083A1 (en) * | 2013-01-29 | 2018-06-13 | Airbus Operations Limited | Fuel pressure sensor line reservoir |
RU193380U1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-10-28 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Sump for on-site oil treatment |
-
2002
- 2002-10-03 RU RU2002126511/03A patent/RU2238403C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
U 2048156 C1, 20.11.1995. * |
ТРОНОВ В.П. Промысловая подготовка нефти за рубежом. - М.: Недра, 1983, с. 70-75. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456445C1 (en) * | 2011-09-19 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Oil emulsion separation method |
RU2503806C1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | System for heavy oil and natural bitumen deposit arrangement (versions) |
EP3333083A1 (en) * | 2013-01-29 | 2018-06-13 | Airbus Operations Limited | Fuel pressure sensor line reservoir |
RU2568665C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Settling reservoir for intra-field oil treatment before hot dehydration |
RU2568663C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Hydrophobic liquid-phase settling reservoir for intra-field formation water treatment |
RU2604242C1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Installation for treatment of well products |
RU171933U1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-06-21 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sump for on-site oil treatment |
RU193380U1 (en) * | 2019-08-28 | 2019-10-28 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Sump for on-site oil treatment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BG65013B1 (en) | Combined degassing and flotation tank | |
CA2104164A1 (en) | Immiscible Liquids Separator Apparatus and Method | |
RU2238403C2 (en) | Method for oil preparation and means for realization of said method | |
CN202224253U (en) | Swirler and air flotation device | |
CN104944619B (en) | Electric Desalting Wastewater deoiling method in heavy crude process | |
EP1881946B1 (en) | Oil-based sludge separation and treatment system | |
US4790947A (en) | Water treating in a vertical series coalescing flume | |
RU2568663C1 (en) | Hydrophobic liquid-phase settling reservoir for intra-field formation water treatment | |
US4983287A (en) | Water treating using a series coalescing flume | |
RU2754106C1 (en) | Method for catching and disposing of sand from products of petroleum and gas boreholes and apparatus for implementation thereof | |
US4720341A (en) | Water treating in a vertical series coalescing flume | |
US4935154A (en) | Water treating using a series coalescing flume | |
CN206244731U (en) | A kind of three phases separator | |
RU2206734C1 (en) | Method of degassing and dehydration of oil and separator for method embodiment | |
RU2162725C1 (en) | Method and plant for oil refining | |
RU2763097C1 (en) | Method for preliminary discharge of produced water and a pipe phase divider for its implementation | |
RU2473373C1 (en) | Discharge phase separator | |
SU702068A1 (en) | Method of dehydrating and desalinizating petroleum | |
RU2257352C1 (en) | Device for purification of oily waste waters | |
JPH1119683A (en) | Sewage treatment device | |
RU2696282C1 (en) | Method for treatment of oil-water emulsion by pulse magnetic field and device for its implementation | |
RU2764888C1 (en) | Sediment separator | |
RU33515U1 (en) | Oil Separation Unit | |
RU2255903C1 (en) | Device for purification of oily waste waters | |
RU2714347C1 (en) | Apparatus for cleaning oil-field waste water for injection into formation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121004 |