Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления



Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления
Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления
Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления
Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2560470:

Волк Владимир Иванович (RU)
Короткевич Владимир Михайлович (RU)
Прозорова Ирина Витальевна (RU)
Юдина Наталья Васильевна (RU)
Круглов Сергей Николаевич (RU)

Изобретение относится к обезвоживанию нефти, содержащей механические примеси. Предварительно нагретую водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал, очищаемый при забивке механическими примесями промывкой. В качестве фильтрующего материала используют металлосферический порошок с частицами разного размера, расположенными по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации в пластовой воде снизу вверх и очищаемыми от механических примесей пластовой водой, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения порошка. Причем водонефтяную эмульсию пропускают через металлосферический порошок в направлении уменьшения размера частиц порошка под избыточным давлением, а после расслоения профильтрованной эмульсии на обезвоженную нефть и пластовую воду их отделяют. Устройство содержит вертикальный корпус, в нижней части цилиндра которого расположен дренажно-распределительный узел, поддерживающий фильтрующий материал, над которым расположена верхняя часть корпуса, закрытая крышкой со штуцером/штуцерами и выполненная в виде расширяющегося вверх конуса с высотой конусной части и углом конуса, удовлетворяющими условию Vж≤Vтв, где Vж - линейная скорость восходящего потока пластовой воды в расширенной части корпуса и Vтв - минимальная скорость седиментации частиц металлосферического порошка. Изобретения обеспечивают очистку нефти от эмульсионных и механических загрязнений и пластовой воды, а также регенерацию фильтрующего материала в условиях, исключающих его вынос из внутреннего объема устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к способам обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Нефть, добытая с обводненных месторождений, содержит в значительных количествах пластовую воду и представляет собой стабилизированную гетерогенную систему (эмульсия «вода в масле» плюс твердые частицы песка, глины, илов). Перед транспортировкой и переработкой нефть должна быть освобождена от пластовой воды и механических примесей.

Известен способ обезвоживания углеводородных сред путем коалесцирующей фильтрации через композицию материалов, состоящую из пористо-ячеистых металлов и (или) сплавов и пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой [Патент РФ №2105583, МПК B01D 17/04, опубл. 27.02.1998]. Способ обеспечивает обезвоживание светлых нефтепродуктов до 0,10-0,15 об.% при содержании воды в исходных эмульсиях от 0,5 до 70 об.% и водонефтяной эмульсии до 0,10-0,12 об.% при содержании воды в исходных водонефтяных эмульсиях от 32,0 до 43,6 об.%. Очистка от твердых механических примесей не предусмотрена.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти, описанный в патенте РФ №2146549, МПК B01D 17/00, опубл. 20.03.2000, согласно которому осуществляют фильтрацию нагретой до 30-70°C водонефтяной эмульсии через фильтрующе-коалесцирующую композицию из пористо-ячеистых металлов, и (или) сплавов, и (или) пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой, при этом происходит деэмульгирование, отделение пластовой воды и механических примесей от нефти.

Регенерация фильтрующего материала может быть осуществлена путем промывки обратным ходом продукта или продувки воздухом или пропариванием. Способ выбран за прототип. Способом уменьшали содержание воды в нефти от 19,0 до 0,04 об.%, от 18,0 до 0,03 об.% и от 31,3 до 0,28 об.%.

Мелкие частицы механических примесей (песок, частицы глины) увлекаются потоком нефти вглубь пористо-ячеистого слоя, что приводит как к потере способности слоя к принудительной коалесценции эмульсии, так и к возрастанию сопротивления слоя вплоть до полной его забивки. Регенерация фильтрующе-коалесцирующего слоя из пористо-ячеистых металлов, то есть удаление из слоя твердых частиц и восстановление его эксплуатационных характеристик, оказалась невозможной [Гарифуллин А.Р. Опыт борьбы с мехпримесями в ООО «РН-Юганскнефтегаз» // Инженерная практика, 2010, №2. С. 22], а использование таких слоев в виде одноразовых картриджей - экономически и экологически неприемлемым.

Задача, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство, состоит в повышении качества очистки нефти от воды и механических примесей, стабилизации показателей очистки, снижении затрат на проведение процесса очистки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, включающем пропускание предварительно нагретой водонефтяной эмульсии через фильтрующий материал, очищаемый при забивке механическими примесями промывкой, предусмотрены следующие отличия: в качестве фильтрующего материала используют металлосферический порошок с частицами разного размера, расположенными по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации в пластовой воде снизу вверх, и очищаемыми от механических примесей пластовой водой, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения порошка, при этом водонефтяную эмульсию пропускают через металлосферический порошок в направлении уменьшения размера частиц порошка под избыточным давлением, а после расслоения профильтрованной эмульсии на обезвоженную нефть и пластовую воду их отделяют».

В частном варианте водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал из разноплотных и разноразмерных металлосферических порошков с выводом двухфазного потока на расслаивание со стороны слоя металлосферических порошков большей плотности с частицами меньшего размера.

В другом частном варианте водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал из равноплотных и разноразмерных металлосферических порошков с выводом двухфазного потока на расслаивание со стороны слоя металлосферических порошков с частицами меньшего размера.

В другом частном варианте водонефтяную эмульсию предварительно нагревают до температуры 50±2°C и затем пропускают через фильтрующий материал из металлосферических порошков.

В другом частном варианте расположение частиц металлосферического порошка по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации снизу вверх осуществляют путем пропускания потока пластовой воды, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения металлосферического порошка и последующей седиментации.

Для решения поставленной задачи устройство для обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, имеет вертикальный корпус, в нижней части цилиндра которого расположен дренажно-распределительный узел, поддерживающий фильтрующий материал в виде металлосферического порошка с частицами разного размера и выполненный с возможностью подачи через него водонефтяной эмульсии или пластовой воды, при этом над фильтрующим материалом расположена верхняя часть корпуса, закрытая крышкой со штуцером/штуцерами и выполненная в виде расширяющегося вверх конуса с высотой конусной части и углом конуса, удовлетворяющими условию Vж·Vтв, где Vж - линейная скорость восходящего потока пластовой воды в расширенной части корпуса и Vтв - минимальная скорость седиментации частиц металлосферического порошка, причем оно выполнено с возможностью ввода водонефтяной эмульсии в корпус и вывода профильтрованной эмульсии в сборник для расслаивания на обезвоженную нефть и пластовую воду.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где схематически представлен вертикальный разрез устройства.

Устройство для обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, выполнено в виде вертикального цилиндра 1, в нижней части которого расположен дренажно-распределительный узел 2, поддерживающий фильтрующий материал из металлосферического порошка с частицами разного размера 3, и выполненный с возможностью подачи через него потока пластовой воды, при этом над фильтрующим материалов расположена верхняя часть корпуса 4, закрытая крышкой 5 со штуцером/штуцерами 6 и выполненная в виде расширяющегося вверх конуса 4 с высотой конусной части и углом конуса, удовлетворяющими условию Vж≤Vтв, где Vж - линейная скорость восходящего потока пластовой воды в расширенной части корпуса и Vтв - минимальная скорость седиментации частиц металлосферического порошка, причем оно выполнено с возможностью ввода водонефтяной эмульсии в корпус и вывода профильтрованной эмульсии в сборник для расслаивания на обезвоженную нефть и пластовую воду и их отделения как через упомянутый дренажно-рапределительный узел 2, так и через штуцер на крышке корпуса 6.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Устройство через загрузочный штуцер 6 заполняют фильтрующим материалом из металлосферического порошка (МСП) с частицами разного размера 3. Далее, через дренажно-распределительный узел 2 в устройство подают поток пластовой воды с расходом, обеспечивающим в цилиндрической части корпуса линейную скорость, превышающую максимальную скорость седиментации частиц МСП, а в расширенной части 4, - равную или меньшую минимальной скорости седиментации частиц МСП. Далее подачу прекращают и после седиментации частиц МСП с формированием требуемой структуры фильтрующей загрузки в устройство подают водонефтяную эмульсию, содержащую механические примеси. Подачу водонефтяной эмульсии осуществляют:

- при формировании фильтрующего материала из разноплотных и разноразмерных МСП - через штуцер 6 с выводом водонефтяной эмульсии на расслаивание через дренажно-распределительный узел;

- при формировании фильтрующего материала из равноплотных, но разноразмерных МСП - через дренажно-распределительный узел 2 с выводом водонефтяной эмульсии на расслаивание через штуцер 6.

По завершении стадии фильтрования осуществляют регенерацию фильтрующего материала подачей пластовой воды в условиях, идентичных условиям формирования структуры фильтрующего материала.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Фильтр заполнили двумя слоями МСП, отличающимися размером частиц и насыпной плотностью. Фракции МСП размещали по высоте в порядке уменьшения в направлении снизу вверх скорости седиментации частиц в воде. Предварительно оценивали (сравнивали) скорость седиментации фракций порошка, наблюдая за их осаждением в воде. Верхний слой состоял их частиц размером 0,6-1,0 мм, изготовленных из металлического титана (плотность титана 4,5 г/см3 и меньше скорость седиментации). Нижний слой состоял их частиц размером 0,25-0,4 мм, изготовленных из стали 12Х18Н10Т (плотность стали 7,96 г/см3 и больше скорость седиментации).

Водонефтяную эмульсию нагрели до температуры 50±2°С. Эмульсию подавали на фильтр сверху вниз, т.е. в направлении от больших частиц к меньшим - в направлении уменьшения размера частиц, под избыточным давлением 0,1 МПа. Профильтрованную водонефтяную эмульсию выводили из фильтра и направляли в сборник фильтрата, в котором в течение нескольких часов проходило ее расслаивание на две фазы: пластовую воду и обезвоженную нефть. Обезвоженную нефть отделяли от пластовой воды и анализировали на содержание воды и механических примесей.

После снижения объемной скорости фильтрации с ~4,5 м3/(м2·ч) до 0,5 м3/(м2·ч) МСП промывали от механических примесей потоком пластовой воды, подаваемой в направлении снизу вверх, т.е. в данном примере обратным током пластовой воды, и фильтрацию водонефтяной эмульсии возобновляли. Поток промывной воды подавали с расходом, обеспечивающим псевдоожижение частиц порошка. Потоком воды без подъема частиц металлосферического порошка (без псевдоожижения) отмыть фильтр от механических примесей невозможно. Отмывка происходит только в том случае, если расстояние между металлическими частицами увеличивается настолько, что более легкие частицы механических примесей начинают свободно перемещаться между металлическими частицами и выносятся из их слоя с водой.

После прекращения подачи воды на фильтр происходило фракционирование МСП: на дренажно-распределительный узел сначала опускались мелкие частицы из нержавеющей стали, имеющие большую плотность, а затем крупные частицы из более легкого титана, т.е. фракции МСП размещались по высоте в порядке уменьшения в направлении снизу вверх скорости седиментации частиц в воде. Таким образом, каждый раз после промывки формировалась первоначальная двухслойная структура фильтрующего материала, в которой слои располагались в порядке уменьшения в направлении снизу вверх скорости седиментации частиц в воде.

Было проведено 7 циклов «фильтрация-промывка». Результаты анализа обезвоженной нефти на содержание механических примесей и остаточной воды и грязеемкость фильтра приведены в таблице 1.

Пример 2.

Фильтр последовательно заполнили тремя фракциями металлосферического порошка из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с размером частиц, мм: 0,6-1,0; 0,4-0,6 и 0,25-0,4. При заполнении фильтра фракции МСП поместили на дренажно-распределительный узел в порядке уменьшения скорости седиментации МСП и размера фракций в направлении снизу вверх.

Предварительно удостоверились в том, что скорость седиментации фракций порошка в пластовой воде увеличивается с ростом размера частиц МСП. Нижний слой состоял из частиц размером 0,6-1,0 мм, средний слой состоял из частиц размером 0,4-0,6 мм, верхний слой состоял из частиц размером 0,25-0,4 мм.

Водонефтяную эмульсию предварительно нагрели до температуры 50±2°С. Водонефтяную эмульсию подавали на фильтр снизу вверх, т.е. в направлении уменьшения размера частиц, под избыточным давлением 0,08 МПа. Профильтрованная водонефтяная эмульсия выводилась из фильтра и поступала в сборник фильтрата, в котором проходило расслаивание на две фазы: пластовую воду и обезвоженную нефть. Обезвоженную нефть отделяли от пластовой воды.

После снижения объемной скорости фильтрации с ~3,1 м3/(м2·ч) до 0,5 м3/(м2·ч) МСП промывали пропусканием пластовой воды снизу вверх (т.е. прямым током воды, совпадающим с направлением потока водонефтяной эмульсии, в отличие от примера 1) с расходом, обеспечивающим псевдоожижение порошка. После прекращения подачи воды металлосферический порошок опускался на дренажно-распределительный узел, формируя фильтрационный слой с непрерывно уменьшающейся скоростью седиментации порошка в направлении снизу вверх: более крупные (более тяжелые) частицы оказывались снизу слоя, мелкие - сверху. Таким образом, каждый раз после промывки формировалась первоначальная трехслойная структура фильтрующего материала, в которой слои располагались в порядке уменьшения скорости седиментации частиц в воде в направлении снизу вверх.

Далее фильтрацию водонефтяной эмульсии возобновляли.

Было проведено 7 циклов фильтрация-промывка. Результаты анализа обезвоженной нефти на содержание механических примесей и остаточной воды приведены в таблице 2.

Как видно из примеров, пропускание водонефтяной эмульсии через структурированный слой МСП в направлении уменьшения размера частиц увеличило эффективность очистки нефти от пластовой воды (при фильтрации водонефтяной эмульсии через МСП содержание воды в эмульсии падает с 30 об.% до 0,02 об.%, тогда как в прототипе в прототипе содержание воды в нефти уменьшали с 31,3 об.% до 0,28 об.%).

Применение структурированного слоя МСП обеспечило высокое качество очистки нефти от механических примесей и большую грязеемкость фильтра за счет фракционирования твердых частиц механических примесей в фильтрующем слое МСП с уменьшающимся размером пор по направлению движения эмульсии.

Использование для обезвоживания нефти, загрязненной механическими примесями, МСП с частицами разного размера, расположенными по высоте в порядке уменьшения снизу вверх скорости седиментации, с возвращаемой после промывки в режиме псевдоожижения частиц структурой слоя, обеспечивает градиент по размерам частиц, и, следовательно, наиболее эффективное фильтрование (фильтрование в направлении уменьшения размера частиц) при многократном пропускании больших порций водонефтяной эмульсии (около 200 м3 и более на 1 м3 МСП) с восстановлением фильтрующего слоя - все это увеличивает эффективность процесса.

В примерах осуществления способа приведены результаты разделения водонефтяной эмульсии, предварительно нагретой до близкой к оптимальной температуры 50±2°С. Достижение более высокого качества очистки нефти от пластовой воды и механических примесей с регенерацией фильтрующего материала обеспечивается во всем интервале температур прототипа благодаря применению в качестве фильтрующего материала МСП с частицами разного размера и структурированию его слоя.

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение обеих стадий процесса - разделения водонефтяной эмульсии с очисткой (сепарацией) нефти от механических загрязнений и регенерации фильтрующего материала - в условиях, исключающих вынос фильтрующего материала (или его части) из внутреннего объема устройства.

Таким образом, использование в качестве фильтрующего материала МСП позволяет повысить качество очистки нефти от воды, обеспечить очистку нефти от механических примесей, полностью регенерировать фильтрующий материал от механических примесей и тем самым стабилизировать показатели очистки и снизить затраты на проведение процесса очистки.

1. Способ обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, включающий пропускание предварительно нагретой водонефтяной эмульсии через фильтрующий материал, очищаемый при забивке механическими примесями промывкой, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего материала используют металлосферический порошок с частицами разного размера, расположенными по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации в пластовой воде снизу вверх и очищаемыми от механических примесей пластовой водой, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения порошка, при этом водонефтяную эмульсию пропускают через металлосферический порошок в направлении уменьшения размера частиц порошка под избыточным давлением, а после расслоения профильтрованной эмульсии на обезвоженную нефть и пластовую воду их отделяют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал из разноплотных и разноразмерных металлосферических порошков с выводом двухфазного потока на расслаивание со стороны слоя металлосферических порошков большей плотности с частицами меньшего размера.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что водонефтяную эмульсию пропускают через фильтрующий материал из равноплотных и разноразмерных металлосферических порошков с выводом двухфазного потока на расслаивание со стороны слоя металлосферических порошков с частицами меньшего размера.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что водонефтяную эмульсию предварительно нагревают до температуры 50±2°С и затем пропускают через фильтрующий материал из металлосферических порошков.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что расположение частиц металлосферического порошка по высоте в порядке уменьшения скорости их седиментации снизу вверх осуществляют путем пропускания потока пластовой воды, подаваемой в направлении снизу вверх с обеспечением псевдоожижения металлосферического порошка и последующей седиментации.

6. Устройство для обезвоживания нефти, содержащей механические примеси, содержащее вертикальный корпус, в нижней части цилиндра которого расположен дренажно-распределительный узел, поддерживающий фильтрующий материал в виде металлосферического порошка с частицами разного размера и выполненный с возможностью подачи через него водонефтяной эмульсии или пластовой воды, при этом над фильтрующим материалом расположена верхняя часть корпуса, закрытая крышкой со штуцером/штуцерами и выполненная в виде расширяющегося вверх конуса с высотой конусной части и углом конуса, удовлетворяющими условию Vж≤Vтв, где Vж - линейная скорость восходящего потока пластовой воды в расширенной части корпуса и Vтв - минимальная скорость седиментации частиц металлосферического порошка, причем оно выполнено с возможностью ввода водонефтяной эмульсии в корпус и вывода профильтрованной эмульсии в сборник для расслаивания на обезвоженную нефть и пластовую воду.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к жидкостным фильтрам, предназначенным в основном для очистки углеводородных жидкостей от механических примесей и воды, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к нефтедобывающей и обрабатывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от углеводородной эмульсии. .

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и нефтепродуктов и может использоваться для обезвоживания нефти и нефтепродуктов, особенно «старых», стойких водонефтяных эмульсий.

Изобретение относится к способам обезвоживания обводненных нефтепродуктов, которые образуются при подготовке к ремонту или к смене груза нефтеналивного и нефтетранспортного оборудования.

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

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к переработке жидких нефтешламов с повышенным содержанием механических примесей. .

Изобретение относится к установкам для очистки технических отработанных масел. .

Изобретение относится к получению асфальтенов при деасфальтизации тяжелых нефтей и природных битумов алканами C5-C16 или бензиновыми фракциями. .

Изобретение относится к устройствам очистки поверхностного стока и может быть использовано для очистки ливневых и талых вод с территорий городов и промышленных предприятий от взвешенных веществ, нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов.

Намывной фильтр содержит емкость, внутри которой размещены перфорированные вертикальные боковые стенки, обтянутые сеткой, с возможностью подачи очищаемой воды в зазор между перфорированной стенкой и стенками емкости.

Переносная система обработки воды включает по меньшей мере одну подсистему для обработки воды, включающую систему флокуляции, систему хлорирования и систему биопесочной фильтрации.

Настоящее изобретение относится к области очистки отработанной воды в устройстве с фильтрующей средой, имеющем всасывающую трубную систему. Фильтрующая среда может представлять собой среду из скорлупы грецких орехов.

Настоящее изобретение относится к области очистки отработанной воды в устройстве с фильтрующей средой, имеющем всасывающую трубную систему. Устройство представляет собой компактную установку с фильтрующей средой из скорлупы грецких орехов, имеющей опорную поверхность, достаточно малую для использования в открытом море, и обеспечивает снижение количества промывочной воды, образующейся во время противоточной промывки фильтровальной установки, и сокращение числа мертвых зон, которые не контактируют с промывочной текучей средой.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, к устройствам очистки природных вод, и предназначено для забора и фильтрации воды из открытых водоемов. .

Изобретение относится к фильтрам, в частности к насыпным сорбционным фильтрам для очистки различных сред, например газов, от механических и химических примесей, и может быть использовано в устройствах, где положение фильтра меняется в пространстве и(или) присутствуют вибрационные нагрузки.

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод от коллоидно-дисперсных примесей неорганического и органического происхождения и может быть использовано для водоснабжения населенных пунктов, для группы коттеджей, на базах отдыха, кораблях, а также применяться в чрезвычайных ситуациях.

Изобретение относится к фильтру для удаления загрязняющих газов из газового потока и может использоваться для очистки выхлопных газов автомобилей и для очистки отходящих газов с промышленных предприятий, в частности электростанций.

Группа изобретений относится к способу отделения вредных веществ из газового потока и касается способа удаления вредных веществ из диоксида углерода и устройства для его осуществления.
Наверх