Результат интеллектуальной деятельности: СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения нефти, газа и воды в системе сбора и подготовки продукции нефтяных скважин с высоким газосодержанием.

Известна сепарационная установка, включающая успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, трубопроводы для отбора свободной воды, газовый коллектор и распределительную перегородку [Авторское свидетельство СССР №1005820, МПК В01D 19/00].

Недостатком установки является невысокая эффективность при сепарации нефти с высоким газосодержанием (более 100 м³/м³), т.к. в горизонтальном трубопроводе депульсатора создается избыток газа в жидкости, что затрудняет его выделение и в целом ухудшает сепарацию.

Наиболее близкой к заявляемой является сепарационная установка, содержащая успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, трубопроводы для отбора свободной воды, газовый коллектор. На восходящем трубопроводе депульсатора установлена разделительная перегородка с начальным участком в успокоительном коллекторе, а конечным - в горизонтальном трубопроводе депульсатора [Патент РФ №2198015, Кл. В01D 19/00].

Недостатком известной установки является невысокая эффективность сепарации нефти с высоким газосодержанием (более 100 м³/м³), обусловленная вторичным перемешиванием фаз вследствие того, что в канал, образованный разделительной перегородкой для свободного прохождения газа, попадает часть газоводонефтяной смеси и происходит интенсивное перемешивание фаз в горизонтальном трубопроводе депульсатора. При этом вместе с газом уносится значительное количество жидкости. Кроме того, недостатком является сложность размещения и монтажа разделительной перегородки.

Недостатком устройства является также то, что в успокоительном трубопроводе наблюдается движение газовых и жидкостных пробок. Это вызывает значительную пульсацию в трубопроводе и неравномерную подачу газоводонефтяной смеси в технологическую емкость. Пульсация в трубопроводе, транспортирующем газоводонефтяные смеси, может привести к аварии трубопровода, особенно в сварных соединениях, к перегрузке сепарационной установки, а следовательно, к уносу в газопроводы больших количеств жидкости и снижению тем самым пропускной способности трубопроводов.

Технический результат - повышение эффективности сепарации газоводонефтяной смеси за счет обеспечения условий, исключающих интенсивное перемешивание фаз, снижение пульсации потока, а также снижение уноса жидкости вместе с газом и повышение пропускной способности трубопровода вследствие того, что трубопровод перепуска газа размещен снаружи трубопровода подвода газоводонефтяной смеси.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной сепарационной установке, включающей успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, особенность заключается в том, что установка снабжена трубопроводом перепуска газа, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом, а конечный - с горизонтальным трубопроводом депульсатора, выполненным с уклоном 0,003-0,005%, при этом последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной, установленной внутри технологической емкости с выступающей верхней и погруженной нижней частью по высоте, не доходящей до нижней стенки технологической емкости, кроме того, в вертикальной колонне размещены сливные полки, установленные с наклоном друг другу и перекрытием друг друга, а диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части, при этом диаметр трубопровода перепуска газа определяется соотношением гидравлического сопротивления газа в нем и гидростатическим давлением столба жидкости в восходящем трубопроводе депульсатора.

Снабжение установки трубопроводом перепуска газа способствует повышению эффективности сепарации, исключению интенсивного перемешивания фаз и упрощению его монтажа и демонтажа.

Размещение одного из концов трубопровода перепуска газа в успокоительном трубопроводе препятствует попаданию жидкости вместе с газом в трубопровод перепуска газа вследствие того, что давление газа в верхней точке трубопровода перепуска газа поддерживается выше, чем давление в успокоительном трубопроводе.

Размещение другого конца трубопровода перепуска газа в горизонтальном трубопроводе депульсатора обеспечивает подачу свободного газа непосредственно в горизонтальный трубопровод, при этом исключается перемешивание газа с водонефтяной смесью, т.к. осуществляется раздельный ввод газа в газоводонефтяной поток.

Установление горизонтального трубопровода депульсатора с уклоном 0,003-0,005% обеспечивает постепенное расслоение газоводонефтяной смеси на газ, нефть и воду и последующее раздельное движение потока. Этим обеспечивается равномерная подача газоводонефтяной смеси в технологическую емкость.

Выполнение погруженной части колонны меньшего диаметра, чем выступающей части, способствует плавному стечению жидкости в емкость сплошным потоком за счет сил гравитации.

На чертеже показана сепарационная установка.

Сепарационная установка содержит технологическую емкость 1 для разделения газоводонефтяной смеси, переливную перегородку 2, успокоительный трубопровод 3, восходящий 4 и горизонтальный 5 трубопроводы депульсатора. Установка снабжена трубопроводом перепуска газа 6, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом 3, а конечный - с горизонтальным трубопроводом 5 депульсатора, выполненным с уклоном 0,003-0,005%. Последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной 7, снабженной патрубком отвода газа 8. Колонна 7 установлена внутри технологической емкости 1 с выступающей верхней частью и погруженной нижней частью по высоте, не доходящей до нижней стенки технологической емкости, при этом в колонне 7 размещены сливные полки 9, установленные с наклоном друг другу и перекрытием друг друга, при этом диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части. Кроме того, по верхним образующим успокоительного трубопровода 3 за точкой врезки трубопровода перепуска газа 6 в успокоительный трубопровод 3 и горизонтального трубопровода 5 депульсатора перед врезкой трубопровода перепуска газа 6 в горизонтальный трубопровод 5 депульсатора размещены соответственно горизонтальная разделительная перегородка 10 и разделительный экран 11, выполненный в виде козырька, и задвижка 12, установленная на начальном участке трубопровода перепуска газа 6.

Установка работает следующим образом.

Продукция скважин - газоводонефтяная смесь с высоким содержанием газа - предварительно расслаивается в успокоительном трубопроводе 3 на газ, нефть и воду, при этом отделенный свободный газ поступает в трубопровод перепуска газа 6 и далее - в горизонтальный трубопровод 5 депульсатора. При этом разделительная перегородка 10 предотвращает унос газа с жидкостью, а разделительный экран 11 способствует дальнейшему перемещению газа по горизонтальному трубопроводу 5 депульсатора, предотвращая его перемешивание с потоком жидкости. Весь поток жидкости равномерным слоем в условиях умеренной турбулизации, обеспечиваемой уклоном горизонтального трубопровода 5 депульсатора, поступает в вертикальную цилиндрическую колонну 7, где происходит отделение и отбор свободного газа по трубопроводу 8, который далее отводится потребителю. Из колонны 7 поток через сливные полки 9 поступает в технологическую емкость 1, где происходит окончательное разделение водонефтяной эмульсии на нефть и воду. При этом отделенная вода стекает в нижнюю часть технологической емкости и выводится из аппарата, нефть через переливную перегородку 2 отводится из емкости. При понижении содержания газа в водогазонефтяной смеси гидравлическое сопротивление снижается и это снижение компенсируется частичным прикрытием задвижки 12 для предотвращения попадания жидкости в трубопровод перепуска газа. Кроме того, диаметр трубопровода перепуска газа 6 определяется соотношением гидравлического сопротивления газа в нем и гидростатическим давлением столба жидкости в восходящем трубопроводе депульсатора 4.

Установка находит промышленное применение, в частности используется на одном из нефтедобывающих предприятий Оренбургской области.