Результат интеллектуальной деятельности: СЕПАРАТОР ДЛЯ ВНУТРИПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

Изобретение относится к предварительной подготовке нефти и может найти применение на нефтепромысле для первичного разделения углеводородов, воды и газа.

Известна установка для внутрипромысловой подготовки нефти, включающая трехфазный сепаратор, который снабжен дестабилизатором на входе эмульсии в аппарат, и в котором 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 лотком, составленным из трех пересекающихся плоских лотков: продольного, приваренного к верхней кромке перегородки и наклоненного к последней под острым углом, и двух поперечных, симметричных друг другу относительно вертикальной продольной плоскости симметрии емкости, образующих пространственный угол, ребро которого наклонено к горизонтали на угол 10-40 градусов навстречу потоку, при этом нижняя кромка поперечных пластин расположена не выше диаметра емкости, а между продольными и поперечными лотками, перегородкой и стенкой емкости имеются щели для прохождения стекающей нефти (патент РФ №2238403, кл. Е21В 43/34, опубл. 20.10.2004).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является сепаратор для дегазации и обезвоживания нефти, включающий горизонтальный корпус, нагреватель, поперечные перфорированные перегородки, отстойную секцию, секцию нагрева, патрубки ввода газоводонефтяной эмульсии, вывода газа, воды и нефти. Патрубок ввода газоводонефтяной эмульсии размещен в первой секции сепаратора, нагреватель размещен во второй секции сепаратора, нагреватель выполнен в виде, по крайней мере, двух размещенных один над другим рядов параллельных труб, соединенных по торцам горизонтальными коллекторами, верхний из горизонтальных коллекторов соединен с патрубком ввода теплоносителя, нижний из горизонтальных коллекторов соединен с патрубком вывода теплоносителя, горизонтальные коллекторы соседних по высоте рядов труб соединены друг с другом со стороны, противоположной патрубкам для ввода и вывода теплоносителя, трубы в каждом ряду установлены с уклоном от входного коллектора к выходному, на разделе первой и второй секций сепаратора установлены поперечные перфорированные перегородки, первая из которых перфорирована в верхней части и установлена с зазором к нижней образующей корпуса сепаратора, а вторая перфорирована в верхней части на меньшую высоту и установлена с большим зазором к нижней образующей корпуса сепаратора, чем первая перегородка, и частично перфорирована в нижней части, патрубок вывода газа размещен в верхней части между перегородками, патрубок вывода воды размещен во второй секции вблизи от перегородок, патрубок вывода нефти размещен в торце второй секции (патент РФ №2206734, кл. Е21В 43/34, опубл. 20.06.2003 - прототип).

Общим недостатком известных устройств является невысокая эффективность разделения эмульсии из легких углеводородов, воды и газа, большие потери легких фракций, уносимых с газом.

В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности процесса разделения газоводонефтяной эмульсии, ликвидации потерь легких углеводородов.

Задача решается тем, что в сепараторе для внутрипромысловой подготовки нефти, включающем горизонтальный корпус, нагреватель, поперечную перегородку, патрубки ввода газоводонефтяной эмульсии, вывода газа, воды и нефти, согласно изобретению, горизонтальный цилиндрический корпус снабжен отстойником в нижней части корпуса с наружным подогревателем, штуцер входа углеводородного конденсата выполнен перфорированным и размещенным выше минимального и ниже среднего уровня жидкости в сепараторе, за штуцером входа размещен сетчатый отбойник с размером ячеек сетки, за отбойником помещена разделительная зигзагообразная перегородка с горизонтальным участком, не доходящая сверху до корпуса, штуцер выхода углеводородного конденсата выполнен с перфорированной частью на минимальном уровне жидкости в сепараторе и выходной частью выше среднего уровня жидкости в сепараторе, на корпусе дополнительно размещены штуцер выхода газа и штуцер выхода газа на факел, штуцеры дренажа воды из корпуса и отстойника, штуцер для предохранительного клапана, штуцеры уровнемеров в корпусе и отстойнике, штуцеры указателей уровня жидкости в корпусе и отстойнике, штуцер для термометра, штуцер для манометра, штуцер для пропарки, люк, две седловые опоры с опорными листами, одна из которых подвижная.

Сущность изобретения

При дегазации и обезвоживании нефти в условиях нефтепромысла проводят гравитационное разделение газоводонефтяной эмульсии в сепараторе. При этом не всегда удается обеспечить высокую эффективность процесса разделения газоводонефтяной эмульсии. При разделении нефтяной эмульсии, состоящей из углеводородного конденсата, воды и газа, возникают большие потери конденсата из-за его испарения и выхода из сепаратора вместе с газом. В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности процесса разделения газоводонефтяной эмульсии, снижение потерь легких углеводородов. Задача решается сепаратором для внутрипромысловой подготовки нефти, представленным на фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 1, 2, 3 приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - опора подвижная, 3 - опора неподвижная, 4 - отстойник, 5 - зигзагообразная перегородка, 6 - сетчатый отбойник, 7 - подогреватель, 8 - обечайки, 9 - штуцеры для уровнемеров, 10 - штуцер входа нефтяной эмульсии, 11 - штуцер выхода углеводородного конденсата, 12 - штуцер выхода газа, 13 - штуцер для дренажа из корпуса, 14 - штуцер выхода газа на факел, 15 - штуцер дренажа из отстойника, 16 - штуцер для предохранительного клапана, 17 - штуцеры указателей уровня жидкости в корпусе и отстойнике, 18 - штуцер для термометра, 19 - штуцер для манометра, 20 - штуцер для пропарки, 21 - люк.

Зигзагообразная перегородка 5 имеет горизонтальный участок 22. Перфорированный штуцер 11 выполнен зигзагообразным с перфорированной частью 23 на минимальном уровне жидкости в сепараторе и выходной неперфорированной частью 24 выше среднего уровня жидкости в сепараторе. Сетчатый отбойник представляет собой каркас из двух колец в сборе, приваренных к корпусу, между которыми установлен комплект из 9 секций. Высота каждой секции 300 мм. Каждая секция изготавливается на базе насадки из рукава сетчатого РС-12Х18Н10Т ТУ26-02-354-85. При установке комплекта секций в каркас сетчатого отбойника обеспечивают плотное прилегание секций сетчатого отбойника друг к другу и к стенкам обечайки. Затем секции крепят между собой планками с помощью болтов и гаек.

Укладку рукавов сетчатых в секции насадки производят равномерно поочередно вдоль и поперек секций. Равномерность укладки сетчатых рукавов в секциях контролируют после установки отбойника в аппарате путем просмотра секций на источник света мощностью не менее 40 Вт. Прямой луч света не должен проникать через секции и стыки.

Монтаж и демонтаж каждой секции осуществляют через люк-лаз аппарата. Корпус 1 имеет цилиндрическую форму и расположен горизонтально на 2 опорах: подвижной 2 и неподвижной 3. Корпус 1 выполнен из стали с прочностью,достаточной для выдерживания внутри корпуса 1 повышенного давления порядка 5-7 МПа. В корпусе поддерживают давление порядка 5-7 МПа. Подвижная опора компенсирует изменения линейных размеров корпуса 1 при изменении внутреннего давления и температуры. Через перфорированный штуцер 10 в корпус 1 подают нефтяную эмульсию в виде углеводородного конденсата (компрессионный бензин, гексан и вода), в основном, под слой жидкости, таким образом происходит разбрызгивание продукта под высоким давлением. При проходе через сетчатый отбойник 6 происходит дробление углеводородного конденсата на газ, бензин и прочую жидкость. После дробления значительная часть капельной жидкости под действием гравитационных сил оседает, попадая в отстойник 4, а газ выводится через штуцер 12 выхода газа и выхода газа на факел 14. Сепаратор разделен на 2 части перегородкой 5, не доходящей сверху до корпуса 1. При работе сепаратора легкие фракции углеводородного конденсата переливаются через перегородку 5, а тяжелые оседают в отстойнике 4. Перегородка 5 выполнена зигзагообразной с горизонтальным участком 22. При переливе жидкости через перегородку 5 горизонтальный участок 22 предотвращает ударное воздействие переливающегося потока на слой жидкости за перегородкой 5 и уменьшает перемешивание жидкости за перегородкой. Высота размещения горизонтального участка 22 определяется высотой жидкости за перегородкой 5, ниже которой перемешивание жидкостей при переливе становится значимым для сепарации. Выше этой высоты перемешивание жидкостей при переливе не сказывается значительно на качестве сепарации. Высоту подбирают опытным путем. Отстойник 4 снабжен наружным подогревателем 7. За счет местного прогрева жидкостей в отстойнике 4 происходит дальнейшее разделение жидкости на воду и бензин. Воду сливают через дренажный штуцер 13.

Выполнение штуцера выхода углеводородного конденсата 11 зигзагообразным с перфорированной частью 23 на минимальном уровне жидкости в сепараторе и выходной неперфорированной частью 24 выше среднего уровня жидкости в сепараторе позволяет, с одной стороны, максимально увеличить сбор легкой нефтяной фракции типа бензина с минимального уровня жидкости в сепараторе, а с другой стороны, создать гидрозатвор на выходе из сепаратора, уменьшающий отрицательное воздействие обратного движения жидкости при незапланированном превышении давления за сепаратором.

Газ, образующийся при сепарации, отводят через штуцер выхода газа и штуцер выхода газа на факел. Выход газа на факел необходим для управляемого сжигания сопутствующего газа или при аварийном скачке давления, когда штуцер выхода газа не справляется.

Остатки жидкости в виде воды ниже минимального уровня в сепараторе сливают через дренажный штуцер 13 в корпусе 1 и дренажный штуцер 15 в отстойнике 4.

Для предотвращения незапланированного повышения давления в корпусе 1 имеется штуцер для предохранительного клапана 16, в который вставляют соответствующий предохранительный клапан.

Через штуцеры уровнемеров 9 в корпусе и отстойнике производят общее определение уровня жидкости в сепараторе. Дополнительно предусмотрены штуцеры указателей уровня жидкости в корпусе и отстойнике 17, через которые осуществляют определения текущих значений уровней различных жидкостей в корпусе и отстойнике

К штуцеру для термометра 18 подсоединяют термометр, через который контролируют температуру в сепараторе, к штуцеру для манометра 19 подсоединяют манометр, через который контролируют давление в сепараторе, через штуцер для пропарки 20 производят пропарку сепаратора при ремонтных работах, через люк 21 осуществляют проникновение внутрь корпуса 1.

В качестве примера приводим данные по заявленному сепаратору.

Сепаратор нефтегазовый представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат объемом V=28 м³,работающий под давлением 5,88 МПа.

Корпус выполнен из сварной цилиндрической обечайки с диаметром корпуса 2200 мм, длиной 6600 мм, двух приварных эллиптических днищ. В нижней части корпуса предусмотрен отстойник с внутренним диаметром 1200 мм, длиной 930 мм и приварным эллиптическим днищем. Для поддержания необходимых рабочих параметров предусмотрен наружный подогреватель по днищу отстойника.

Аппарат установлен на две седловые опоры с опорными листами, одна из которых подвижная.

На входе углеводородного конденсата установлен сетчатый отбойник высотой 1540 мм и шириной 230 мм, также установлена разделительная перегородка за отстойником. На аппарате также предусмотрены штуцера для контроля уровня среды. Также предусмотрены штуцеры для установки датчиков замера давления и температуры, предохранительный клапан. Для монтажа внутренних устройств и ремонта, аппарат оборудован люком.

Сепаратор для внутрипромысловой подготовки нефти работает следующим образом.

Через перфорированный штуцер входа происходит вход углеводородного конденсата (компрессионный бензин, гексан и вода) под слой жидкости, т.е. разбрызгивание продукта под высоким давлением. При проходе через сетчатый отбойник происходит дробление углеводородного конденсата на газ, бензин и жидкость. После дробления, значительная часть капельной жидкости под действием гравитационных сил оседает, попадая в отстойник, а газ выводится через штуцер выхода газа и выхода газа на факел.

Водоотделительный и бензиновый отсеки разъединены перегородкой. Легкие фракции углеводородного конденсата переливаются через перегородку, а тяжелые оседают в отстойнике. Отстойник снабжен наружным подогревателем с рабочей температурой теплоносителя 120°C. В отстойнике также происходит дальнейшее разделение жидкости. Воду сливают через дренажный штуцер.

Через перфорированный штуцер выхода производят удаление из сепаратора углеводородного конденсата (бензина) до минимального уровня жидкости примерно 220 мм, остатки жидкости сливают через дренажный штуцер.

В результате удается решить задачу повышения эффективности процесса разделения газоводонефтяной эмульсии, добиться полного разделения и ликвидировать потери легких углеводородов.