Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

Предложение относится к области подготовки нефти, в частности к устройствам для обезвоживания нефти, и может быть использовано на установках предварительного сброса воды, установках подготовки нефти и нефтеперерабатывающих заводах.

Известен резервуар-отстойник с жидкостным гидрофильным фильтром (см. книгу Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. - С.256-259), содержащий корпус, входной и выходные патрубки, распределительное и сборное устройства, гидрозатвор, а также датчики уровней.

Недостатками данного резервуара-отстойника являются, во-первых, неравномерный сбор и отвод пластовой воды, что приводит к образованию застойных зон внутри резервуара и повышенному отложению донных осадков, во-вторых, отсутствие патрубка для отвода отделяющегося попутного газа, что приводит к потерям этого газа при срабатывании предохранительного клапана, а также к образованию избыточного давления и газовых «шапок» в резервуаре. Все это приводит к нарушению нормального режима отстоя и не обеспечивает необходимое качество нефти и воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Отстойный аппарат» (см. патент SU №1722524, МПК 7 В01D 17/00, опубл. БИ №12 от 30.03.92 г.), включающий корпус, внутри которого коаксиально установлена воронкообразная обечайка, горизонтальный распределитель эмульсии, патрубки вывода нефти и воды, при этом с целью повышения эффективности разделения жидких фаз нижний срез обечайки размещен ниже распределителя, а верхний - выше патрубка вывода нефти, причем патрубок вывода нефти расположен в центральной зоне обечайки.

Недостатками данного отстойного аппарата являются, во-первых, неравномерный сбор и отвод пластовой воды, что приводит к образованию застойных зон внутри аппарата, повышенному отложению донных осадков и, как следствие, к нарушению нормального режима отстоя и уменьшению межремонтного периода аппарата, во-вторых, наличие громоздкой воронкообразной обечайки внутри аппарата существенно снижает его эффективный рабочий объем, что приводит к уменьшению производительности аппарата, в-третьих, возможность образования и накопления на границе раздела фаз нефть-вода промежуточного эмульсионного слоя, который будет препятствовать нормальному режиму отстоя и приводить к срыву в работе аппарата.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение материальных затрат на подготовку нефти и повышение эффективности работы аппарата за счет повышения качества подготавливаемой нефти и пластовой воды, увеличения производительности и межремонтного периода аппарата, улучшения режима процесса разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду, снижения расхода реагента-деэмульгатора и тепла, необходимых для подготовки нефти.

Техническая задача решается предлагаемым аппаратом для подготовки нефти, включающим корпус, коаксиально установленную обечайку, распределительное устройство для ввода водонефтяной эмульсии, патрубки вывода нефти, воды и газа.

Новым является то, что обечайка выполнена цилиндрической с нижним краем, герметично взаимодействующим с днищем корпуса, который дополнительно снабжен направляющими отбойниками, датчиками уровней нефти и границы раздела фаз нефть-вода, а распределительное устройство для ввода водонефтяной эмульсии установлено в корпус тангенциально, направляя поток водонефтяной эмульсии на направляющие отбойники, при этом патрубок вывода нефти сообщен с нижней частью обечайки, а патрубок вывода воды в корпусе снабжен сборным устройством для вывода воды.

Новым также является то, что распределительное устройство для ввода водонефтяной эмульсии выполнено в виде горизонтальной трубы, дополнительно снабженной распределительными устройствами.

Новым также является то, что сборное устройство для вывода воды выполнено в виде перфорированной замкнутой трубы, расположенной горизонтально по внутреннему периметру корпуса.

Новым также является то, что патрубков вывода воды, соединенных со сборным устройством для вывода воды, несколько.

На фиг.1 изображен общий вид аппарата.

На фиг.2 изображен разрез А-А.

Аппарат для подготовки нефти состоит из корпуса 1 (см. Фиг.1), распределительного устройства 2 (см. Фиг.2) для ввода водонефтяной эмульсии, установленного в нижней части корпуса 1 (см. Фиг.1), патрубков 3 (см. Фиг.2) вывода воды со сборным устройством 4 для вывода воды, установленным в нижней части корпуса 1 (см. Фиг.1), патрубка 5 вывода нефти, патрубка 6 вывода газа, датчиков 7, 8 уровней нефти и границы раздела фаз нефть-вода, соответственно. Внутри корпуса 1 коаксиально установлена цилиндрическая обечайка 9 с нижним краем, герметично взаимодействующим с днищем 10 корпуса 1. Распределительное устройство 2 (см. Фиг.2) для ввода водонефтяной эмульсии выполнено в виде горизонтальной трубы 11, дополнительно снабженной распределительными устройствами 12. Распределительное устройство 2 для ввода водонефтяной эмульсии установлено в корпус 1 (см. Фиг.1) тангенциально, направляя поток водонефтяной эмульсии на направляющие отбойники 13 (см. Фиг.2). Сборное устройство 4 для вывода воды выполнено в виде перфорированной замкнутой трубы и расположено горизонтально по внутреннему периметру корпуса 1 (см. Фиг.1).

Аппарат для подготовки нефти работает следующим образом.

Предварительно дегазированная водонефтяная эмульсия с введенным в нее реагентом-деэмульгатором через распределительное устройство 2 (см. Фиг.1), установленное на высоте 1,5÷3 м от днища 10, поступает в нижнюю часть корпуса 1 в слой пластовой воды 14. При наличии на установке ступени горячего отстоя целесообразно направлять горячую дренажную воду с этой ступени в водонефтяную эмульсию перед ее вводом в аппарат для подготовки нефти, что будет способствовать более полному разрушению водонефтяной эмульсии и улучшать процесс отстоя в аппарате. Водонефтяная эмульсия проходит через горизонтальную трубу 11 (см. Фиг.2) и с помощью распределительных устройств 12, представляющих собой распределительную трубу 15 и отводы 16, тангенциально вводится в слой пластовой воды 14 (см. Фиг.1). Для усиления вращательного движения вводимой водонефтяной эмульсии корпус 1 оснащен направляющими отбойниками 13 (см. Фиг.2), высота которых составляет 2÷3,5 м от днища 10 (см. Фиг.1). Расчетным путем установлено, что для обеспечения ламинарного режима течения жидкости скорость ее вращения в корпусе 1 с диаметром обечайки 17, равным 14,67 м (РВС-2000), не должна превышать 1,15 м/с (см. книгу: Гинзбург И.П. Прикладная гидрогазодинамика. - Л.: ЛОЛГУ, 1958. - С.30, 62, 66, 95, 199, 200). Таким образом, в аппарате возникает как вертикальное движение по высоте корпуса 1, так и вращательное движение вокруг цилиндрической обечайки 9, при этом разделение водонефтяной эмульсии на нефть, газ, с одной стороны, и воду, мехпримеси, с другой стороны, происходит как за счет гравитационных сил, так и за счет центробежных сил.

Площадь сечения цилиндрической обечайки 9 не превышает 5% от площади сечения обечайки 17 корпуса 1. Суммарная площадь сечения всех отводов 16 (см. Фиг.2) не превышает площади сечения горизонтальной трубы 11. При необходимости для усиления вращательного движения жидкости внутри корпуса 1 (см. Фиг.1) отводы 16 (см. Фиг.2) могут быть выполнены в виде сопел. Вода и мехпримеси как более тяжелые компоненты перемещаются в сторону обечайки 17 (см. Фиг.1), при движении глобулы воды сталкиваются друг с другом, укрупняются и оседают в нижнюю часть корпуса 1, образуя слой пластовой воды 14, при этом основная масса мехпримесей оседает по периферии корпуса 1. Нефть и остаточный попутный газ как более легкие компоненты перемещаются в сторону цилиндрической обечайки 9, при движении капли нефти сталкиваются между собой, укрупняются и поднимаются в верхнюю часть корпуса 1, образуя слой нефти 18, при этом наиболее обезвоженная нефть располагается вблизи цилиндрической обечайки 9. Отделившаяся вода с мехпримесями отводится из нижней части корпуса 1 через патрубки 3 вывода воды, снабженные сборным устройством 4 (см. Фиг.2) для вывода воды. Сборное устройство 4 для вывода воды установлено на высоте 0,5÷1 м от днища 10 (см. Фиг.1) и выполнено в виде перфорированной замкнутой трубы (например, в виде шестиугольника, восьмиугольника, окружности и т.д.), расположенной горизонтально по внутреннему периметру корпуса 1. После этого пластовая вода поступает на очистные сооружения (на Фиг.1, 2 не показаны) и далее в систему поддержания пластового давления (на Фиг.1, 2 не показана). Данное сборное устройство 4 (см. Фиг.2) для вывода воды обеспечивает равномерный сбор и отвод воды с мехпримесями из корпуса 1 (см. Фиг.1), что устраняет образование застойных зон и отложение донных осадков. Обезвоженная нефть, переливаясь через верхний край цилиндрической обечайки 9, попадает во внутреннее ее пространство и выводится из корпуса 1 через патрубок 5 вывода нефти, после этого нефть направляется на дальнейшую подготовку (глубокое обезвоживание, обессоливание, стабилизация) или на переработку. Верхний край цилиндрической обечайки 9 размещен немного ниже уровня зеркала жидкости, которое расположено на высоте 8÷9 м от днища 10. В верхней части корпуса 1 над слоем нефти 18 накапливается остаточный попутный газ, выделяющийся из нефти, который выводится из корпуса 1 через патрубок 6 вывода газа и далее поступает в систему улавливания легких фракций (на Фиг.1, 2 не показана) или на факел (на Фиг.1, 2 не показан).

Для осуществления контроля за уровнями нефти и границы раздела фаз нефть-вода корпус 1 оснащен датчиками 7, 8 соответствующих уровней. Для поддержания уровня границы раздела фаз нефть-вода на постоянной высоте может быть использован любой из известных способов (например, гидрозатвор или регулирующий клапан на линии сброса воды из аппарата). Для крепления внутри корпуса 1 распределительное устройство 2 для ввода водонефтяной эмульсии, сборное устройство 4 для вывода воды снабжены опорами 19. Таким образом, данная конструкция аппарата для подготовки нефти благодаря сочетанию гравитационных и центробежных сил обеспечивает высокое качество подготавливаемой нефти и пластовой воды за счет более полного разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду, а также препятствует образованию промежуточного эмульсионного слоя за счет более полного осаждения мехпримесей и соответственно не приводит к нарушению режима отстоя и к срыву в работе аппарата.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого аппарата для подготовки нефти состоит в снижении материальных затрат на подготовку нефти и повышении эффективности работы аппарата, во-первых, за счет повышения качества подготавливаемой нефти и пластовой воды вследствие более полного разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду, во-вторых, за счет увеличения производительности аппарата вследствие уменьшения времени, необходимого для разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду, в-третьих, за счет увеличения межремонтного периода аппарата вследствие уменьшения отложений донных осадков, в-четвертых, за счет улучшения режима процесса разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду вследствие отсутствия застойных зон и промежуточного эмульсионного слоя, в-пятых, за счет снижения расхода реагента-деэмульгатора и тепла, необходимых для подготовки нефти, вследствие создания благоприятных условий внутри аппарата для разделения водонефтяной эмульсии на нефть и воду.