Аппарат подготовки нефти

 

Изобретение предназначено для подготовки нефти с получением стабильных продуктов подготовки нефти и газа на промыслах. Аппарат включает горизонтальную емкость с патрубками вывода отделившихся фаз. Емкость включает отстойную секцию и секцию сбора подготовленной нефти и снабжена вертикальной секцией, установленной над отстойной секцией. В секции сбора подготовленной нефти аппарат оборудован нагревателем, погруженным в подготовленную нефть. Вертикальная секция разделена по высоте на три зоны. В нижней зоне с зазором по отношению к стенкам вертикальной секции, образующим с поверхностью емкости карманы, установлен циклон. Вход в циклон соединен с патрубком ввода смеси в аппарат, а выход - с газовым пространством отстойной секции. Карманы предназначены для сбора газового конденсата и имеют патрубок для его вывода. Газовое пространство нижней зоны соединено с газовым пространством секции сбора подготовленной нефти. Это пространство образовано емкостью и перегородкой, герметично прикрепленной к верхней части емкости и опущенной в слой нефти в отстойной секции. В верхней зоне расположены массообменное устройство и распределитель для орошения его конденсатом. Средняя зона снабжена устройством для перераспределения потоков газа из нижней зоны и конденсата из верхней зоны, например в виде горизонтальных полуперегородок, расположенных по вертикали в шахматном порядке. В изобретении обеспечивается подготовка стабильной нефти с высоким качеством получаемых продуктов подготовки сырой нефти. 1 ил.

Изобретение относится к области подготовки нефти и может быть использовано для разделения добываемой нефти на газ, нефть и воду с получением стабильных газа и нефти в условиях месторождений. Наиболее целесообразно использование предлагаемого аппарата на малых, удаленных и морских нефтяных месторождениях.

В настоящее время подготовку нефти на промыслах осуществляют в основном в двух- и трехфазных сепараторах типа а.с. СССР N 747490, B 01 D 17/04, БИ N 26, 80 г.; N 1757702, B 01 D 17/00, БИ N 32, 92 г., N 965455, B 01 D 19/00, БИ N 38, 82 г., N 1367997, B 01 D 19/00, БИ N 3, 89 г., N 1542570, B 01 D 19/00, БИ N 6, 90 г., заявка ФРГ N 2433960, C 10 G 33/06, опубл. 05.02.76 г. , заявка ФРГ N 2236673, B 01 D 17/02, опубл. 30.08.73 г., заявка Японии N 53-36187, B 01 D 17/02, опубл. 30.02.78 г., заявка Японии N 54-2691, B 01 D 17/02, опубл. 10.02.79 г. Эти аппараты позволяют провести предварительные обезвоживание и сепарацию нефти на промыслах с довольно высоким качеством. Но в них невозможно провести стабилизацию продуктов разделения - нефти и газа. В результате в процессе их хранения и транспорта происходит выделение из них летучих фракций - из нефти, а из газа - конденсата. Это нарушает работу магистральных трубопроводов, загрязняет окружающую среду, приводит к потерям ценных углеводородов.

Для снижения потерь легких фракций нефти разработаны системы их улавливания (кн. В.Н.Тронов "Промысловая подготовка нефти за рубежом". М., Недра, 1983 г., стр. 72-100), системы стабилизации нефти (кн. К.С. Каспарьянц и др. "Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа". М., Недра, 1977 г., стр. 36; кн. Каспарьянца К.С. "Промысловая подготовка нефти и газа". М. , Недра, 1973 г., стр. 116, системы улавливания и подготовки нефтяных газов, стр. 238, 36-37; а.с. СССР N 1326605, C 10 G 7/00, БИ N 28, 87 г.).

Отделившийся при сепарации нефти газ (нефтяной газ) также требует специальной подготовки - обезвоживание (осушка), отбензинивание, очистка от H₂S, CO₂ (кн. В.И.Бараз "Добыча нефтяного газа". М., Недра, 1983 г., стр. 52-96).

Все эти системы отличаются большим количеством сложного оборудования, аппаратуры и экономически выгодны в основном для центральных пунктов сбора продукции нефтедобычи, но не для месторождений, тем более удаленных, с небольшим количеством скважин или с низкой добычей.

В качестве прототипа, по числу существенных признаков, принят аппарат для разделения и дегазации жидкостей (а.с. СССР N 1153946, B 01 D 19/00, БИ N 17, 85 г.). Он включает горизонтальную емкость с патрубками входа смеси и вывода отделившихся фаз, разделенную на секции отстоя смеси и сбора подготовленной нефти. В емкости установлен циклон для предварительной сепарации газа из нефти и подготовки ее к обезвоживанию.

Этот аппарат, также как и приведенные выше, не позволяет получать на месторождении высококачественные стабильные нефть и нефтяной газ.

Задачей предложенного изобретения является создание аппарата подготовки стабильной нефти на промыслах, особенно для малых месторождений, с высоким качеством получаемых на месторождениях продуктов подготовки сырой нефти ( в том числе и нефтяного газа, содержащего минимальное количество высококипящих компонентов), при низких капитальных вложениях, металлоемкости и энергоемкости аппарата, удовлетворяющего требованиям экологической обстановки районов нефтедобычи.

Поставленная задача решается за счет того, что аппарат подготовки нефти на промыслах, включающий горизонтальную емкость с патрубками ввода сырой нефти и вывода отделившихся фаз, в котором емкость включает отстойную секцию и секцию сбора подготовленной нефти с присоединенным к патрубку ввода сырой нефти циклоном, предназначенным для предварительной сепарации сырой нефти и подготовки ее для обезвоживания, снабжен вертикальной секцией, установленной над отстойной секцией аппарата. В секции сбора подготовленной нефти аппарат оборудован нагревателем, погруженным в подготовленную нефть. Нагреватель позволяет стабилизировать подготовленную нефть за счет перевода в газовую фазу содержащихся в ней легких углеводородов. Вертикальная секция разделена по высоте на три зоны. На нижнюю зону, в которой с зазором по отношению к стенкам вертикальной секции, образующим с поверхностью емкости карманы, установлен циклон, выход из которого соединен с газовым пространством отстойной секции аппарата. Карманы предназначены доя сбора в них газового конденсата и имеют патрубок для его вывода, т.е. конденсат не повышает нагрузки на аппарат по жидкости и не попадает в подготовленную нефть. Он представляет собой широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) и может быть использован как конечный продукт подготовки нефти в аппарате). Газовое пространство нижней зоны соединено с газовым пространством секции сбора подготовленной нефти, что позволяет переводить выделяющиеся под действием нагревателя легкие углеводороды в поток газа, отсепарированного из сырой нефти, минуя отстойную секцию аппарата. Этому же способствует перегородка, герметично прикрепленная к верхней части корпуса емкости и опущенная в слой нефти в отстойной секции. Эти конструктивные особенности аппарата позволяют оптимально распределять по газовым зонам потоки углеводородных газов с разными составами. В верхней зоне вертикальной секции распложены массообменное устройство и распределитель для орошения его конденсатом. В этой зоне проходит стабилизация газообразных углеводородов, отсепарированных в циклоне и отстойной секции и выделившихся при нагревании подготовленной нефти. Средняя зона вертикальной секции снабжена устройством для перераспределения потоков газа из нижней зоны и конденсата из верхней зоны. Это устройство может быть выполнено в виде горизонтальных полуперегородок, расположенных по вертикали в шахматном порядке. Т.е. средняя зона вертикальной секции перемешивает газовые потоки сепарации нефти и ее стабилизации и эту смесь направляет на смешение с конденсатом из верхней зоны. Путь прохождения этих потоков по средней зоне увеличивается без повышения высоты этой зоны, а увеличение пути повышает качество и газа, и конденсата.

Вышесказанное позволяет проследить функциональную взаимосвязь существенных признаков, заявленных в формуле изобретения и характеризующих аппарат подготовки нефти. А именно - взаимосвязь между секцией сбора подготовленной нефти с установленным в ней нагревателем и вертикальной секцией, а также между гидроциклоном циклоном и секциями аппарата и газовыми пространствами каждой секции (в т.ч. с газовыми пространствами, образованными перегородкой между ними в емкости аппарата). В предлагаемом аппарате все ценные легкие углеводороды находятся в непрерывном контакте, перераспределяются по всему его объему. Это интенсифицирует все процессы и позволяет при меньших объемах аппарата достигать более высоких показателей разделения конечных продуктов, в том числе и выходящего из аппарата газа, что особенно важно для малых и удаленных месторождений, на которых такого результата невозможно достичь даже с применением отдельно установленных трехфазных сепараторов и массообменных стабилизационных колонн.

На чертеже приведено изображение аппарата, а также принципиальная схема установки в разрезе.

Аппарат для подготовки нефти на промыслах содержит емкость 1 с штуцерами ввода разделяемой смеси 2 и вывода отделившихся фаз - воды 3, нефти - 4, газа - 5, газового конденсата - 6, вертикальная секция 7 разделена по высоте на нижнюю 8, среднюю 9 и верхнюю 10 зоны. В нижней зоне установлен циклон 11, образующий со стенками вертикальной секции и поверхностью емкости карманы 12. В средней зоне установлен перераспределитель потоков 13, а в верхней - массообменное устройство 14 и распределитель конденсатного орошения 15. Емкость 1 аппарата для подготовки нефти разделена перегородкой 16 на отстойную секцию 17 и секцию 18 сбора подготовленной нефти. В секции 18 расположен подогреватель 19 погруженный в нефть. Газовое пространство емкости разделено перегородкой 20. Газовое пространство зоны 8 соединено с газовым пространством секции 18 трубой 21, а с газовым пространством секции 17 трубой 22. В схему входят сепаратор 23 для несконденсировавшихся газов и 24 для конденсата из кармана 12.

Работа аппарата. Сырая газонасыщенная нефть, обработанная деэмульгатором и нагретая до 50-60^oC поступает через штуцер ввода смеси 2 на вход в циклон 11. В нем под действием центробежных сил смесь расслаивается на механические примеси, воду, нефть и газ. Механические примеси, вода и нефть стекают в отстойную секцию 17 емкости 1, а газ поступает в среднюю зону 9 вертикальной секции 7. В отстойной секции 17 происходит отделение за счет сил гравитации нефти и газа от механических примесей и воды. Вода и мехпримеси оседают на дне отстойной секции (или в специальном сборнике этой секции) и выводятся из аппарата через штуцер 3. Отделившаяся нефть перетекает под перегородкой 20 через перегородку 16 в секцию сбора подготовленной нефти, а газ задерживается перегородкой 20 и через трубу 22 циклона поступает в вертикальную секцию 7. В зоне сбора подготовленная нефть подвергается нагреву подогревателем 19 до температуры 130-140^oC. При этом из нее выделяются остаточный растворенный нефтяной газ и летучие нефтяные фракции. Они скапливаются в газовом пространстве секции сбора подготовленной нефти, ограниченном перегородкой 20 и по трубе 21 попадают в газовое пространство нижней зоны 8 секции 7. Здесь они смешиваются с нефтяным газом из циклона и поступают в среднюю зону 9 секции 7, где входят в контакт с конденсатом из верхней секции 10. Усредненная газовая смесь поступает в массообменное устройство 14, в котором под действием орошения конденсатом из сепаратора 23, поступающего в распределитель орошения 15, летучие углеводороды подвергаются стабилизации. Стекающий по массообменному устройству 14 конденсат насыщается более тяжелыми фракциями легких углеводородов, образуя ШФЛУ, и попадает в карман 12 нижней зоны вертикальной секции 7, откуда отводится через штуцер 6 в сепаратор 24. Стабилизированные в верней зоне вертикальной секции углеводородные газы с минимальным содержанием высококипящих компонентов, выводятся через штуцер 5. Стабильная подготовленная нефть уходит из аппарата через штуцер 4, а вода через штуцер 3 направляется на подготовку.

Формула изобретения

Аппарат подготовки нефти на промыслах, включающий горизонтальную емкость с патрубками ввода сырой нефти и вывода отделившихся фаз, разделенную на секции отстоя и сбора подготовленной нефти, содержащий циклон, соединенный с патрубком ввода сырой нефти, отличающийся тем, что над отстойной секцией емкости установлена вертикальная секция, разделенная по высоте на нижнюю зону, в которой с зазором по отношению к стенкам вертикальной секции, образующим с поверхностью емкости карманы, установлен циклон, выход которого соединен с газовым пространством отстойной секции аппарата, а газовое пространство нижней зоны соединено с газовым пространством секции сбора подготовленной нефти, верхнюю зону, в которой расположены массообменное устройство и распределитель для орошения его конденсатом, и среднюю зону, в которой установлено устройство для перераспределения потоков газа и конденсата, поступающих из верхней и нижней зон вертикальной секции, например горизонтальные полуперегородки, расположенные в вертикальной плоскости в шахматном порядке, причем секция сбора подготовленной нефти снабжена погружным в нефть нагревателем и ее газовое пространство отделено от газового пространства секции отстоя перегородкой, герметично прикрепленной к верхней части корпуса емкости и опущенной в слой нефти в отстойной секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1