Результат интеллектуальной деятельности: Способ гидродинамического пеногашения нефти

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности сепарации пенистой нефти, и может быть использовано в нефтяной и нефтеерерабатывающей промышленности.

Известен способ пеногашения нефти, который заключается во всасывании посредством трубопровода смеси, отборе пены, пеногашении и сборе пены с помощью емкости (Патент РФ на полезную модель №156254, B01D 19/02, опубл. 10.11.2015, Бюл. №31).

Недостатком способа является низкое качество пеногашения, вызванное несовершенством конструкции пеногасителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ пеногашения нефти, который состоит из применения гидродинамического двигателя фаз и газосепаратора, соединенных между собой посредством трубок, отводящие концы которых расположены в гидродинамическом двигателе фаз на различных уровнях, использования приемного и газового патрубков, пеногашения с помощью установленного на пеноотводящей трубке цилиндрического корпуса, в котором подводящий патрубок установлен внутри корпуса, а коаксиально к нему с зазором к корпусу и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя из которых снабжена в верхней части отражателем и сеткой (SU №1411002, от 23.07.1988).

Недостатком известного способа является низкая производительность из-за несовершенства процесса гашения пены внутри корпуса пеногасителя. Это связано с тем, что пеногашение происходит только за счет цилиндрических перегородок и сетки, без каких-либо дополнительных приспособлений.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и производительности гидродинамического пеногашения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе гидродинамического пеногашения нефти, состоящем из применения гидродинамического двигателя фаз и газосепаратора, соединенных между собой посредством трубок, отводящие концы которых расположены в гидродинамическом двигателе фаз на различных уровнях, использования приемного и газового патрубков, пеногашения с помощью установленного на пеноотводящей трубке цилиндрического корпуса, в котором подводящий патрубок установлен внутри корпуса, а коаксиально к нему с зазором к корпусу и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя из которых снабжена в верхней части отражателем и сеткой, согласно изобретению пеногашение производят дополнительно с помощью излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки. Кроме того, для дополнительного пеногашения применяют режим ультразвуковых колебаний, составляющий: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см².

Технический результат совпадает с технической задачей.

Дополнительное пеногашение с помощью излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки, приводит к значительному повышению эффективности и производительности гидродинамического пеногашения.

Оптимальный режим ультразвуковых колебаний составляет: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см².

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема работы устройства, а на фиг. 2 - общий вид пеногасителя.

Способ реализуется с помощью устройства гидродинамического пеногасителя нефти.

Гидродинамический пеногаситель нефти состоит из гидродинамического двигателя 1 фаз (ГДФ) и газосепаратора 2, соединенный между собой посредством трубок 3, отводящие концы которых расположены в ГДФ на различных уровнях, приемного 4 и газового 5 патрубков, пеногасителя 6, установленного на пеноотводящей трубке и включающего цилиндрический корпус 7.

Подводящий патрубок 8 установлен внутри корпуса пеногасителя. Коаксиально к нему с зазором к корпусу 7 и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя 9 из которых снабжена в верхней части отражателем 10 и сеткой 11, причем нижние части дополнительной перегородки 12 и корпуса 7 пеногасителя выполнены меньшего диаметра. Пеногаситель 6 установлен на трубопроводе отвода газа из газосепаратора, нефть из него отводится по трубопроводу 13, а газ - по трубопроводу 14. Пеногаситель 6 оборудован излучателями ультразвуковых колебаний 15, которые установлены снаружи по периметру корпуса 7 пеногасителя 6 в зоне дополнительной цилиндрической перегородки 12 и подсоединены к генератору (не показан).

Способ осуществляется следующим образом.

Газонефтяная смесь в ГДФ 1 в результате массообменных процессов при снижении скорости движения потока до величины 0,3-0,5 м/с переходит к расслоенной структуре движения. При этом происходит разделение газонефтяной смеси на газовую, пенную и нефтяную фазы, которые под действием перепада давления отдельными потоками каждой из своей зоны по отводящим трубкам 3 выводится из ГДФ 1. Газ по газовой трубке попадает в патрубок 5 и направляется в газовую зону газосепаратора. Нефть по нефтяной трубке попадает в приемный патрубок 4 и вводится в нефтяную зону газосепаратора. Пена по патрубку 8 попадает в пеногаситель 6, в котором происходит динамическое гашение пены, что предотвращает ее попадание в сепаратор. Благодаря тому, что патрубок 8 установлен внутри перегородки 9, пена поступает по ней в полость этой перегородки. Если пена легкая и метастабильная, она увлекается газом вверх и разрушается от механических воздействий на пеногасящей сетке 11. В случае поступления в пеногаситель тяжелой тонкодисперсной пены она изливается вниз между внешней стенкой патрубка 8 и внутренней стенкой перегородки 9, интенсивно перемешивается и пузырьки газа коалесцируется в объеме пены и особенно вдоль стенок.

Нефть, выделившаяся из пены в результате синерезиса (истечения междупленочной жидкости) и разрушения пленок на стенках устройства и при слиянии пузырьков, стекает по зазору, образованному зауженной частью перегородки 12 и патрубком 8, тем самым запирая его для прохода пены, которая вынуждена подниматься вверх. Таким образом, поток пены, состоящей из подготовленных к разрыву газовых пузырьков, поднимается вверх по межцилиндровому пространству, образованному внешней стенкой перегородки 9 и внутренней стенкой перегородки 12, и разрушается, ударяясь об отражатель 10. Высвободившийся газ выходит в газовый патрубок 5. Выделившаяся нефть изливается вниз и через зазор, образованный патрубком 8 и сужением корпуса, попадает в приемный патрубок 4 и далее в сепаратор. В результате движения потока пены из меньших цилиндров в большие происходит плавное сбрасывание давления в межцилиндровом пространстве, предупреждающее дополнительное вспенивание уже разрушенной пены и ускоряющее диффузию газа из нефти и малых пузырьков в большие. Поток пены, протекая вдоль стенок концентрично расположенных цилиндров, подводящего патрубка и внутренней части корпуса, интенсивно разрушается в результате пристенного эффекта, который вызывает резкое увеличение касательных напряжений в пене и способствует отводу жидкой фазы из пены.

Под действием ультразвуковых волн пузырьки, подходящие к границе раздела сред, интенсивно колеблются. Такой пузырек несет с собой пену в виде окружающей его пленки. В нефтяной среде эта пленка измельчается и капельки пены рассеиваются в нефти. Это позволяет повысить эффективность, уменьшить продолжительность пеногашения и повысить производительность устройства.

Экспериментально установлено, что оптимальный режим ультразвуковых колебаний составляет: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см².

Для повышения эффективности устройства отсепарированный газ и нефть, освобожденные от пены, быстро изолируются друг от друга, причем нефть стекает по зазорам, образуемым подводящим патрубком с зауженными частями перегородки 12 и корпуса 7, в приемный патрубок 4 и далее - в газосепаратор. Из газосепаратора 2 нефть отбирается по трубопроводу 13. Выделившийся газ из пеногасителя 6 направляется в газовый патрубок 5 и далее - в газосепаратор 2.

Трубопровод отвода газа из сепаратора также снабжен пеногасителем. При нормальной работе газосепаратора газ беспрепятственно поступает в трубопровод 14 через отводящую трубку и зазоры. В случае пульсирующей подачи продукции скважин в газосепаратор вынос пены в газовую линию невозможен, так как пеногаситель на газоотводе исключает такую возможность. Разрушение пены здесь осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, применение излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки с режимом ультразвуковых колебаний составляющим: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см², позволяет повысить эффективность, уменьшить продолжительность пеногашения и повысить производительность устройства. Предлагаемый способ пеногашения нефти улучшает процесс сепарации пенистой нефти и повышает производительность в 2-3 раза.