Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу

Предложение относится к подготовке нефти, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Устройство включает трубопровод, центральную и дополнительные перегородки в виде прямоугольных пластин, установленных параллельно, плавно свернутых по спирали, причем их кромки на выходе повернуты на 180° по отношению к кромкам на входе. Все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной, увеличивающейся сверху вниз. На горизонтальных участках перегородок просверлены отверстия диаметром d=(0,008…0,010) м в шахматном порядке. Расстояние между отверстиями составляет (3…8)·d. Ближний по направлению тока жидкости край отверстий отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания составляет 30°…45°. Технический результат состоит в сокращении времени, необходимого для предварительного обезвоживания нефти, что ведет к снижению металлозатрат на подготовку 1 т нефти. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

 

Предложение относится к подготовке нефти, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известно устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод и продольную горизонтальную перегородку, установленную в центральной части его поперечного сечения, которая выполнена в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, при этом ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе эмульсии (см. а.с. 1142499, C10G 33/06, B01D 17/04, опубл. БИ №8 от 28.02.1985).

Недостатком устройства является недостаточная эффективность разрушения водонефтяной эмульсии: выделившаяся свободная вода и крупные капли, оказавшиеся после перегородки в верхней части трубы, через край перегородки в задней ее части направляются вниз рассосредоточенными в потоке нефти. В результате часть потока водонефтяной эмульсии, оказавшаяся после перегородки ниже ее, в которой преобладают мелкие капли, проходит через рассосредоточенную в нефти воду на небольшом по длине участке, а следовательно, взаимодействие мелких капель и свободной воды либо незначительно, либо отсутствует вообще, что не позволяет максимально эффективно производить разрушение эмульсии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод, центральную и дополнительные, установленные параллельно и симметрично относительно центральной, перегородки, изготовленные в виде прямоугольных пластин, плавно свернутых по спирали, причем их кромки на выходе повернуты на 180° по отношению к кромкам на входе, при этом все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной не менее 1,8 диаметра трубы, увеличивающейся сверху вниз, а конечный горизонтальный участок каждой перегородки, расположенной ниже, выполнен длиннее не менее чем на 0,5 м аналогичного участка вышележащей перегородки (см. положительное решение от 18.06.2007 г. по заявке №2006113456/15 (014622) от 20.04.2006 г.).

Недостатком устройства является необходимость строгой горизонтальности кромок перегородок на выходе, что выполнить при монтаже конструкции в промысловых условиях технически затруднительно, а при несоблюдении данного условия эффективность применения устройства снижается, поскольку появляются зоны в потоке под кромками перегородок на выходе, над которыми слоя свободной воды нет или он по толщине существенно меньше того, который соответствует случаю строгой горизонтальности перегородки, что приводит к неравномерности обработки различных объемов водонефтяной эмульсии из-за прохождения их через слой стекающей с перегородок воды различной толщины.

Технической задачей изобретения является повышение качества разрушения водонефтяной эмульсии в системе нефтесбора, сокращение времени, необходимого для предварительного обезвоживания нефти, что приведет к снижению металлозатрат на подготовку 1 т нефти за счет сокращения потребного количества отстойной аппаратуры и уменьшения объема дополнительного дозирования реагента-деэмульгатора, подаваемого на установке подготовки нефти.

Техническая задача решается предлагаемым устройством для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающим трубопровод, центральную и дополнительные, установленные параллельно и симметрично относительно центральной, перегородки, изготовленные в виде прямоугольных пластин, плавно свернутых по спирали, причем их кромки на выходе повернуты на 180° по отношению к кромкам на входе, при этом все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной не менее 1,8 диаметра трубы, увеличивающейся сверху вниз, а конечный горизонтальный участок каждой перегородки, расположенной ниже, выполнен длиннее не менее чем на 0,5 м аналогичного участка вышележащей перегородки.

Новым является то, что на горизонтальных участках перегородок просверлены отверстия диаметром d=(0,008…0,010) м в шахматном порядке, причем расстояние между отверстиями составляет (3…8)·d, при этом ближний по направлению тока жидкости край отверстий отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания составляет 30°…45°.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - горизонтальные участки перегородок предлагаемого устройства; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.6 - вид Г.

Предлагаемое устройство включает трубопровод 1 (см. фиг.1), горизонтальные центральную перегородку 2 и дополнительные перегородки 2', параллельно и симметрично установленные относительно центральной перегородки 2, которые способствуют обращению слоев потока жидкости. Конструктивно каждая из перегородок - центральная 2 и дополнительные 2' - представляет собой прямоугольный лист металла, прикрепленный плотно к стенкам трубопровода и свернутый плавно по спирали таким образом, что левый край начала листа в конце становится правым и наоборот, причем конечный горизонтальный участок каждой перегородки тем длиннее, чем ниже она расположена. На фиг.3 центральная перегородка 2 и дополнительные перегородки 2' представлены горизонтальным профилем, и по мере удаления по ходу потока угол наклона их к горизонту увеличивается и становится равным 90° (см. фиг.3) и 180° (см. фиг.4). На горизонтальных участках перегородок просверлены отверстия диаметром d=(0,008…0,010) м в шахматном порядке, причем расстояние между отверстиями составляет (3…8)·d, при этом ближний по направлению тока жидкости край отверстий отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания составляет 30°…45°.

Такой профиль перегородок 2 и 2' (см. фиг.1) позволяет перевести самый нижний слой потока жидкости IV (см. фиг.3) в самый верхний (см. фиг.5) и наоборот (см. фиг.3-5), а остальные слои I-II-III, на которые разделяется входной поток жидкости, попадающий на перегородки 2 и 2' (см. фиг.1), обратить зеркально относительно центральной перегородки 2. При этом выделившаяся свободная вода из самого нижнего слоя IV потока переходит в самый верхний, а самый верхний слой I, в котором количество мелких капель существенно преобладает над количеством крупных, переходит в самый нижний слой потока жидкости. Остальные слои, на которые разделяется входной поток эмульсии, попадающий на перегородки, обращают зеркально относительно центральной перегородки 2 свое расположение в потоке эмульсии. Часть потока водонефтяной эмульсии - большей частью свободная вода, - оказавшаяся после набора перегородок 2 и 2' в самой верхней зоне трубопровода, стекая через отверстия в горизонтальной части перегородки струей и дробясь на крупные капли, позволяет каплям свободной воды создать благоприятные условия для коалесценции с ними более мелких капель воды из нижепротекающего слоя водонефтяной эмульсии, что приведет к уменьшению концентрации мелких капель в данном слое и оседанию скоалесцировавших крупных капель на нижеразмещенную перегородку. Наличие в предлагаемом устройстве нескольких перегородок 2 и 2' позволяет как сократить время гравитационного оседания мелких, не перешедших в водную среду капель воды в 2-3 раза за счет уменьшения высоты их расположения от нижней образующей трубопровода 1, так и перевести оставшиеся капли в водную среду посредством создания благоприятных условий для их коалесценции с крупными каплями свободной воды во всех слоях потока водонефтяной эмульсии.

По результатам промысловых исследований, в зависимости от вязкости, плотности, скорости водонефтяной эмульсии, перемещаемой по трубопроводу, наибольшего эффекта можно добиться при соблюдении следующих условий:

- минимальная длина горизонтального участка 3 и 3' перегородок 2 и 2' не менее 1,8 диаметра трубопровода;

- каждый, расположенный ниже, горизонтальный участок 3 и 3' перегородки 2 или 2' должен быть не менее чем на 0,5 м длиннее вышележащего;

- диаметр отверстий, которые просверливают в шахматном порядке на горизонтальной части перегородок, должен быть равным d=(0,008…0,010) м;

- расстояние между отверстиями должно составлять (3…8)·d;

- ближний по направлению тока жидкости край отверстий должен быть отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания должен составлять 30°…45°.

Таким образом, отверстия, просверленные в горизонтальных перегородках 2 и 2', способствуют ускорению разрушения водонефтяной эмульсии посредством создания более благоприятных условий для коалесценции крупных капель свободной воды, на которые разрываются струи воды, стекающие с верхних перегородок, с более мелкими каплями воды, присутствующими в перемещающихся под перегородками слоях водонефтяной эмульсии, что в дальнейшем позволит повысить качество разрушения водонефтяной эмульсии в системе нефтесбора, а следовательно, сократить время, необходимое для предварительного обезвоживания нефти, и приведет к снижению металлозатрат (необходимого количества отстойной аппаратуры) на подготовку 1 т нефти и расхода реагента-деэмульгатора.

Пример конкретного выполнения.

Водонефтяную эмульсию, характеризующуюся следующими параметрами:

- производительность по жидкости до 9600 м3/сут
- обводненность до 92%
- вязкость 78-200 мПа·с
- плотность 920-960 кг/м3
- содержание сульфида железа - 75-1600 мг/дм3,

транспортировали по трубопроводу 1 диаметром 500 мм с размещенным в нем устройством для разрушения водонефтяной эмульсии, состоящим из трех горизонтальных перегородок - центральной 2 и двух дополнительных 2'. Конечный горизонтальный участок 3' самой верхней перегородки 2' имел длину 1,2 м, а расположенные ниже 2,0 м и 2,7 м соответственно. Диаметр отверстий, просверленных на горизонтальных участках перегородок 3 и 3', равнялся 0,008 м, расстояние между отверстиями составляло 0,045 м. Ближний по направлению тока жидкости край отверстий был отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания составлял 45°. Скорость движения водонефтяной эмульсии была 0,3…0,6 м/с. Результаты проведенных исследований приведены в таблице.

№№ Место зондирования Объемная доля воды, % Раздел фаз в нефтепроводе (уровень воды), м
верхнее сечение потока среднее сечение потока нижнее сечение потока
1 До устройства 12,0 44,0 84,0 0,140
2 После устройства (через 2 м после его конца) 8,0 28,0 100,0 (вода) 0,185

Как видно из данных, приведенных в таблице, после предлагаемого устройства объемная доля воды в нефти в верхнем слое потока составила 8,0%, ближе к середине потока 28,0%. По прототипу объемная доля воды в нефти в верхнем сечении потока составляла 12…24%.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается из сокращения времени, необходимого для предварительного обезвоживания нефти, что ведет к снижению металлозатрат на подготовку 1 т нефти за счет сокращения потребного количества отстойной аппаратуры и к уменьшению объема дополнительного дозирования реагента-деэмульгатора, подаваемого на установке подготовки нефти. В результате применения устройства снижаются металлозатраты - высвобождаются на узле предварительного отделения свободной пластовой воды 1…2 отстойных аппарата емкостью 200 м3 каждый, а также экономится реагент-деэмульгатор в расчете (5…10)·10-6 кг/кг нефти.

1. Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод, центральную и дополнительные, установленные параллельно и симметрично относительно центральной перегородки, изготовленные в виде прямоугольных пластин, плавно свернутых по спирали, причем их кромки на выходе повернуты на 180° по отношению к кромкам на входе, при этом все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной не менее 1,8 диаметра трубы, увеличивающейся сверху вниз, а конечный горизонтальный участок каждой перегородки, расположенной ниже, выполнен длиннее не менее чем на 0,5 м аналогичного участка вышележащей перегородки, отличающееся тем, что на горизонтальных участках перегородок просверлены отверстия диаметром d=(0,008…0,010) м в шахматном порядке, причем расстояние между отверстиями составляет (3…8)·d.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ближний по направлению тока жидкости край отверстий отогнут книзу, а дальний - кверху, причем угол отгибания составляет 30-45°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам непрерывного действия по очистке промстоков, и может быть использовано в промысловых и заводских установках по отделению пластовой воды, подготовке нефти и газового конденсата, химической и других промышленностях, при очистке природных резервуаров озер, рек, морей, загрязненных в результате экологических катастроф.

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности и может быть использовано при подготовке нефти на промыслах и на нефтеперерабатывающих заводах, в частности при обезвоживании и обессоливании нефти.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может использоваться при обработке и утилизации нефтешламов. .

Отстойник // 2296607
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче, подготовке и переработке нефти. .

Изобретение относится к технологии разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использовано для разделения жидкостей разной плотности, а также для очистки загрязненных примесями оборотных и сточных вод в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам очистки сточных вод ливневой канализации от нефтепродуктов. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для использования на промыслах при подготовке нефти и воды, а также при очистке сточных вод от нефтепродуктов.

Изобретение относится к установкам гравитационного действия для разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использовано для очистки воды от нефти или нефтепродуктов и механических примесей при зачистке резервуаров и при ликвидации аварийных проливов.

Изобретение относится к обезвоживанию нефти и может использоваться в нефтяной промышленности при добыче и подготовке нефти. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может использоваться при подготовке нефти на компактных объектах добычи нефти и при стесненных условиях, например, на морских платформах

Изобретение относится к установкам для обезвоживания нефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для очистки пластовой воды от нефти и механических примесей, извлекаемых вместе с добываемой нефтью

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения продукции нефтяных скважин на газ, нефть и воду, а также для удаления мехпримесей и пропанта - гранул, используемых для закупоривания трещин при гидравлическом разрыве пласта, попадаемых вместе с нефтью в сепарационную установку

Изобретение относится к разделению несмешивающихся жидкостей с разной плотностью и может использоваться в газовом, нефтяном, нефтеперерабатывающем и химическом машиностроении

Изобретение относится к разделению неустойчивых нефтяных эмульсий и может использоваться при подготовке нефти и очистке сточных вод в нефтяной промышленности

Изобретение относится к установкам гравитационного принципа действия для разделения несмешивающихся жидкостей и может быть использовано на складах и базах горючего для отделения от воды нефтепродуктов и механических примесей при зачистке и мойке резервуаров и при ликвидации аварийных проливов. Установка состоит из емкости 1 и бака 2 с крышкой 3, горловиной 4 и крышкой горловины 5, на которой закреплена вертикальная труба 6 с успокоителем 7. На стенках бака 2 установлены патрубки слива воды 8, нефтепродукта 9 и 10 и патрубки 11 и 12 для удаления твердых отложений. Внутри бака 2 имеются вертикальная перегородка 17 с зазором относительно днища, образующая полость для накопления отделенной воды, вертикальная перегородка 18, герметично закрепленная на днище и боковых стенках бака 2. На перегородке 18 выполнены сквозные одноуровневые каналы, соединенные трубами с перфорированной со стороны днища бака трубой 19. Одноуровневые каналы охвачены коробом 20, открытым с нижнего торца. В нижней части полости между перегородками 17 и 18 установлено устройство аэрации, состоящее из входных перфорированных труб 21 с закрепленными на них диспергирующими элементами. Технический результат состоит в повышении эффективности отделения. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу очистки жидкости от загрязнений путем пропускания потока жидкости через слои фильтрующего коалесцентного материала, сформированного в блочно-модульный коалесцентный фильтр. Способ характеризуется тем, что блочно-модульным коалесцентным фильтром разделяют поток на две разного объема зоны сепарации, первую зону грубой очистки и вторую зону финишной очистки; в первой, большей зоне первичной сепарации снижают скорость движения потока жидкости за счет расширения потока и направляют его для дальнейшего гашения энергии в коллекторы переменного сечения со щелевыми зазорами разного сечения, оснащенными внутренними дефлекторами разного размера и радиуса гиба, после чего поток разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны первичной сепарации; грубо очищенную жидкость с остатками нефтепродукта направляют через блочно-модульный коалесцентный фильтр в зону вторичной сепарации финишной очистки, где поток тоже разделяется за счет гравитации на фазы, которые отводят из зоны вторичной сепарации; при увеличении перепада давления на блочно-модульном коалесцентном фильтре поток жидкости автоматически отводят в зону вторичной сепарации в обход фильтра, через защитные устройства. Использование настоящего способа обеспечивает эффективность и надежность при его долговременном осуществлении без остановки устройства на ремонт для замены фильтра. 3 ил.

Изобретение предназначено для разделения неоднородной системы газ/пар-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой/паровой фазы в жидкой фазе и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газовой, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для разделения газожидкостных смесей. Отстойник для разделения неоднородной системы газ/пар-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой/паровой фазы в жидкой фазе содержит горизонтальный цилиндрический корпус с днищами, устройство для сепарации неоднородной системы, штуцер ввода неоднородной системы и штуцеры вывода газовой/паровой и жидкой фаз. Под штуцером ввода неоднородной системы располагают распределитель коллекторного типа с корытом с задней сегментной стенкой, сопряженной с горизонтальным цилиндрическим корпусом отстойника и параллельными перфорированными сливными планками с закраинами, расположенными параллельно продольной оси горизонтального цилиндрического корпуса отстойника. Под каждой перфорированной сливной планкой с закраинами размещают фрагмент устройства для сепарации в виде пакета регулярной многослойной насадки из гофрированных проницаемых пластин. Также в горизонтальном цилиндрическом корпусе отстойника располагают сливную перегородку в виде сегментной пластины, сопряженной с нижней частью горизонтального цилиндрического корпуса отстойника. Техническим результатом является эффективное разделение неоднородной системы газ/пар-жидкость с низкой концентрацией дисперсной газовой/паровой фазы. 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к сепараторам для разделения жидких сред, имеющих различный удельный вес, и для выделения накопившейся в жидкости газообразной среды. Сепаратор содержит корпус, вертикальную разделительную перегородку, трубопровод ввода газожидкостной смеси, патрубки вывода газообразной среды, более тяжелой и более легкой фракций жидкой среды, пакет фазоразделительных насадок, переливную перегородку и сливной лоток, который соединен своим верхним краем с верхней кромкой вертикальной разделительной перегородки и своим нижним краем - с пакетом фазоразделительных насадок со стороны входа в него, закрепленных к поперечной перегородке, пропускающей более тяжелые фракции жидкой среды снизу, а газ сверху. Патрубок отвода более тяжелой фракции жидкой среды сообщен с нижней частью корпуса между вертикальной разделительной перегородкой и переливной перегородкой, а патрубок отвода более легкой фракции жидкой среды снабжен регулируемой задвижкой и введен в корпус ниже уровня жидкой среды. Трубопровод ввода газожидкостной смеси введен в вертикальный гидроциклон, герметично введенный в корпус и оснащенный концентрично установленной каплеотбойной камерой, внутреннее пространство которого выше уровня жидкости сообщено с патрубком вывода газообразной среды, который дополнительно сообщенного трубкой с пространством под сливным лотком выше уровня жидкости. Во входной секции корпуса концентрично между гидроциклоном и каплеотбойной камерой установлены сепарационные элементы, выполненные в виде двух коротких труб и расположенной между ними одной длинной трубы. Нижние кромки коротких труб расположены выше уровня жидкости в корпусе, а нижняя кромка длинной трубы размещена ниже уровня жидкости в корпусе. Сверху между коротким трубами выполнен газоотводный канал, сообщающийся с патрубком вывода газообразной среды. Каплеотбойная камера внутри оснащена инерционным каплеуловителем в виде наклоненных вниз усеченных конусов. На входе патрубка вывода газообразной среды выполнен экран, состоящий из взаимообращенных навстречу друг другу снизу сужающегося снизу вверх конуса, а сверху усеченного конуса, расширяющегося снизу вверх. Выше газоотводного канала патрубок вывода газообразной среды оснащен вертикальной металлической сеткой. В выходной секции корпуса выполнена вторая вертикальная разделительная перегородка, а между поперечной перегородкой и второй вертикальной разделительной перегородкой установлен пакет фазоразделительных насадок. Под пакетом фазоразделительных насадок выше переливной перегородки концентрично корпусу установлена труба со сквозными отверстиями, при этом один конец трубы заглушен поперечной перегородкой, а с другого конца внутреннее пространство трубы сообщается с карманом жестко закрепленным к второй разделительной перегородке. Карман за второй вертикальной разделительной перегородкой в выходной секции гидравлически сообщается с патрубком отвода более легкой фракции жидкой среды. Трубка, соединенная с патрубком вывода газообразной среды внутри корпуса, оснащена патрубком ввода газа из корпуса сепаратора. Технический результат: повышение эффективности выделения газа из газожидкостной смеси, исключение попадания тяжелой фракции жидкой среды в патрубок вывода более легкой фракции жидкой среды. 1 ил.
Наверх