Способ разделения водогазонефтяной смеси

 

Использование: способ разделения водогазонефтяной смеси относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам транспортирования и разделения продукции нефтяных скважин при сборе, подготовке и транспорте нефти. Сущность изобретения: способ включает перемещение потока водогазонефтяной смеси в ламинарном режиме, разделение его на пучок потоков и, после расслоения каждого потока в пучке, слияние их в общий поток. Разделению на пучок потоков подвергают только ядро потока, перемещение потоков в пучке осуществляют в горизонтальном направлении, а потока после слияния - в наклонном направлении при встречном барботировании пузырьками газа с химическим составом, идентичным или эквивалентным отслоенной газовой фазе.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам для транспортирования и разделения продукции нефтяных скважин при сборе, подготовке и транспорте нефти.

Известен способ разделения водогазонефтяной смеси, включающий подачу водогазонефтяной смеси в наклонный депульсатор с последующим расслоением ее и отбором полученных фаз [1] Более близок к предлагаемому способ разделения водогазонефтяной смеси, включающий перемещение потока водогазонефтяной смеси в ламинарном режиме, разделение его на пучок потоков, перемещение их под углом к горизонту и, после расслоения каждого, полученного в пучке потока, смешивание их в общий поток и отбор полученных фаз [2] Недостатком как аналога, так и прототипа является недостаточно качественная очистка водогазонефтяной смеси. Происходит это потому, что каждый пузырек газа стремится всплыть вертикально вверх, а при наклонном потоке на пузырек постоянно набегает новая порция водогазонефтяной смеси, заталкивая его вниз. Это при достаточно малом объеме пузырька не дает ему всплыть, то есть разделение водогазонефтяной смеси не происходит. Кроме тог,о при всплытии на поверхность потока пузырьки образуют стойкую пену, плохо поддающуюся последующему разделению.

Задачей изобретения является повышение качества разделения водогазонефтяной смеси.

Поставленная задача решается описываемым способом разделения водогазонефтяной смеси, включающим перемещение потока водогазонефтяной смеси в ламинарном режиме, разделение его на пучок потоков и, после расслоения каждого потока в пучке, слияние их в общий поток. Новым является то, что разделению потока на пучок потоков подвергают только его ядро, перемещение потоков в пучке осуществляют в горизонтальном направлении, а потока после слияния в наклонном направлении при встречном барботировании пузырьками газа с химическим составом, идентичным или эквивалентным отслоенной газовой фазе.

Из литературы известно, что при перемещении водогазонефтяной смеси в ламинарном режиме поток в пристенных областях практически сразу разделяется на газ в верхней, нефть в средней части и воду в нижней части, а ядро потока (примерно 70% сечения) остается в смешанном состоянии, поэтому расслоить необходимо именно это ядро.

Транспортировка потоков пучка в горизонтальном направлении уменьшает путь пробега пузырьков газа до их слияния в укрупненные пузырьки, увеличивает удельную поверхность контакта нефть-газ, что ускоряет процесс дегазации нефти и разрушение пены, расширяет область сдвиговых деформаций и сокращает область центральной поршневой воды, что приводит к интенсивному разрушению пены.

Транспортировка потока после слияния в наклонном направлении увеличивает длину пробега (относительно потока) барботажных пузырьков, что способствует лучшему слиянию их с микропузырьками газа, растворенными в водогазонефтяной смеси. Кроме того, отслоенная фаза воды при наклонном потоке соскальзывает по нижней его части вниз, где скопляется и впоследствии подлежит отбору.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Половину трубопровода длиной 120 м и диаметром в 1 м разместили в горизонтальном положении, а другую под наклоном в 3^oC (в зависимости от рельефа угол наклона может быть от 2 до 4^oC). В горизонтальном участке трубопровода разместили отцентрованный пучок полиэтиленовых труб, перекрывающий сечение трубопровода на 70% длина пучка составляла 12 м, габаритный диаметр 0,7 м. Внутренний диаметр полиэтиленовых труб для пучка составлял 68 мм. На наклонном участке трубопровода вдоль его дна разместили трубу с душевыми насадками через каждые 0,5 м. Для равномерного распределения газа вход каждой насадки снабдили переменным гидравлическим сопротивлением.

При работе ядро потока водогазонефтяной смеси разделяется на пучок потоков, проходящий внутри и между полиэтиленовыми трубами. В каждом потоке пучка происходит расслоение водогазонефтяной смеси, а так как высота сравнительно небольшая, то мельчайшие газовые пузырьки успевают всплыть вверх под верхнюю часть трубы, а так как они находятся там под гидростатичным давлением, то и слиться там в большие пузырьки, которым при слиянии пучка потоков в общий достаточно плавучести для всплытия в верхнюю часть, для последующего отбора. Полученный таким образом газ отделяют и подают в трубопровод с душевыми насадками. Последние отрегулированы таким образом, что в процессе работы из каждой идет приблизительно равное количество газа. Истекая из отверстий душевых насадок, газ формируется в пузырьки, размеры которых в каждом конкретном случае разные и зависят от вязкости прокачиваемой водогазонефтяной смеси. Когда каждый из пузырьков увеличится настолько, что сможет оторваться, он всплывает, по пути притягивая микропузырьки из водогазонефтяной смеси. А так как пузырьки всплывают против направления движения потока, то контакт их происходит с большей массой водогазонефтяной смеси. После касания пузырьком потока наклонного трубопровода он скользит вверх, сливаясь с другими такими же пузырьками.

Нефть и вода при перемещении по трубопроводу успевают разделиться, причем вода по наклонной части скатывается вниз и там ее отбирают, нефть отбирают из горизонтальной части трубопровода.

Таким образом, водогазонефтяная смесь проходит две ступени очистки на горизонтальном и на наклонном участке трубопровода. При необходимости каждый участок очистки можно повторять необходимое число раз.

Применение изобретения позволит проводить качественное разделение водогазонефтяной смеси, при этом качество воды доходит до 40-50 мг/л по КВЧ (количество взвешенных механических частиц) и по нефти. При этом снизятся капитальные вложения на 65% уменьшатся взаимные перекачки дополнительных объемов пластовой воды.

Формула изобретения

Способ разделения водогазонефтяной смеси, включающий перемещение потока водогазонефтяной смеси в ламинарном режиме, разделение его на пучок потоков и после расслоения каждого потока в пучке на фазы слияние их в общий поток, отличающийся тем, что разделению на пучок потоков подвергают только ядро потока, перемещение потоков в пучке осуществляют в горизонтальном направлении, а перемещение потока после слияния в наклонном направлении при встречном барботировании пузырьками газа с химическим составом, идентичным или эквивалентным отслоенной газовой фазе.