Результат интеллектуальной деятельности: Мобильная установка переработки эмульсионных промежуточных слоев продукции скважин

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано на установках промысловой подготовки нефти (УППН) при переработке стойкого эмульсионного промежуточного слоя для подготовки товарной нефти и пластовой воды до требуемой группы качества.

Уровень техники

Известен способ обработки нефтесодержащих шламов (патент РФ 2217476, дата публ. 27.11.2003, кл. МПК C10G 31/10), включающий разбавление нефтешлама нефтью, нагрев и разделение в трехфазной декантерной центрифуге на нефть, воду и концентрат мехпримесей. Недостатком данного способа является невозможность получения конечного продукта, отвечающего требованиям ГОСТ Р 51858-2002 по нефтяной фазе и ОСТ 39-225-99 по водной фазе, после обработки нефтесодержащих шламов.

Известен способ переработки эмульсии водонефтяного промежуточного слоя (Патент РФ 2177025, дата публ. 20.12.2001, кл. МПК C10G 31/10, C10G 33/04), включающий нагрев эмульсии водонефтяного промежуточного слоя, обработку его реагентом-деэмульгатором, акустическую коалесценцию в ультразвуковом поле, двухступенчатое центрифугирование и разделение на твердую и жидкую фазу. Недостатком данного способа является отсутствие мобильности технологического комплекса оборудования, а также невозможность его перекомпоновки для подготовки промежуточных слоев переменного состава в случае мобилизации на другом объекте подготовки или забора исходного продукта с другого технологического аппарата.

Известна мобильная установка для очистки резервуаров от нефтешламов и асфальтосмолопарафиновых отложений (патент РФ №71911, кл. МПК В08В 3/08, дата публ. 27.03.2008), включающая емкость для рабочей жидкости, машинное отделение, гидросистему, включающую запорную арматуру и блок насосов, емкость нефтепродуктов, размещенных на одном транспортном средстве. Кроме того, установка снабжена коалесцентно-флотационным сепаратором, в котором происходит фазовое разделение эмульсии на нефтепродукт, рабочую жидкость и механические частицы, а также очистка откачиваемых из очищаемого резервуара паров рабочей жидкости и нефтепродуктов. Установка включает систему газовоздушного подогрева рабочей жидкости, в качестве которой применяется вода, жидкие углеводороды или водные растворы моющих средств. Блок насосов включает насос перекачки эмульсии и насос перекачки нефтепродукта, высоконапорный насос подачи рабочей жидкости, напорный насос перекачки раствора, погружной шнековый насос подъема высоковязких нефтепродуктов и эжекторный насос. Недостатком данной установки является невозможность осуществления полного цикла подготовки промежуточного слоя до товарной нефти по ГОСТ Р 51858-2002 для доведения качества пластовой воды до ОСТ и отсутствие оборудования, предназначенного для процесса обессоливания нефти.

Известна мобильная установка трехступенчатого разделения нефтешламов (http://otrabotka.com), производство фирмы Huning Umwelttechnik (Германия), монтируемая на металлической раме, длина контейнера составляет порядка 12 метров. Оборудование, расположенное в один ярус, включает насос, перекачивающий сырьевой материал в вибрационный сепаратор, перед подачей в который сырье нагревают до 50°С путем предварительного смешивания с уже отсепарированным и нагретым нефтешламом. В вибрационном сепараторе отсеивают мехпримеси размером более 1 мм в шнековый конвейер для направления в резервуар ТБО. Жидкую фазу нефтеэмульсии собирают в промежуточном резервуаре с мешалкой для гомогенизации жидкости и предотвращения осаждения оставшейся твердой фазы. Часть жидкости из этого же резервуара откачивают насосом для использования в цикле обогрева исходного сырья, остальную часть направляют в декантер, предварительно произведя нагрев смеси в теплообменнике. Твердую фазу (мехпримеси) направляют из декантера в емкость сбора нефтешлама. Нагретое в промежуточном теплообменнике сырье направляют на вход трехфазной центрифуги, после чего твердый осадок из центрифуги направляют в контейнер ТБО. Установка оснащена двумя 250-литровыми резервуарами с деэмульгаторами с дозирующими насосами. Чистый нефтепродукт накапливают в отдельном резервуаре. Выделенную из нефтешлама воду дополнительно фильтруют и накапливают в резервуаре. Грубо очищенные нефтепродукты возвращают обратно на вход декантера. Недостатком данной установки является отсутствие оборудования, предназначенного для процесса обессоливания нефти с целью доведения качества нефти до товарной группы по ГОСТ 51858-2002 по содержанию хлористых солей.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по функциональности и конструктивному исполнению к предлагаемому устройству является установка подготовки скважинной продукции (патент РФ №2616466, МПК B01D 17/02, B01D 36/00, B01D 19/00, дата публ. 17.04.2017), включающая емкость сбора и дегазации скважинной продукции, устройство для обезвоживания, насосы, теплообменное устройство, измерительные приборы, трубопроводную обвязку, запорно-регулирующую аппаратуру, при этом установка размещена в сборном корпусе коробчатого типа, снабжена устройством для обессоливания нефти, связанным с системой подачи пресной воды. Корпус устройства для обезвоживания нефти содержит смотровые окна и перегородки, установленные внутри корпуса на направляющих с возможностью передвижения по ним перегородок. На трубопроводе сброса пластовой воды установлен фильтр тонкой очистки с возможностью смены фильтрующих наполнителей и сеток фильтра. Участок трубопровода, соединяющий фильтр грубой очистки с теплообменным устройством, разветвлен на две линии, одна из которых проходит через емкость сбора и дегазации скважинной продукции.

Недостатком данной конструкции является ограниченный диапазон использования данной установки, связанный с отсутствием оборудования, предназначенного для переработки стойких водонефтяных эмульсий с повышенным содержанием механических примесей.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка мобильной установки по переработке промежуточных эмульсионных слоев для доведения нефти и пластовой воды до требуемой группы качества.

Технический результат, достигаемый использованием предлагаемой конструкции установки, заключается в расширении диапазона использования оборудования мобильной установки, а также в повышении качества переработки промслоев и подтоварной воды.

Технический результат, заключающийся в расширении диапазона использования мобильной установки, достигается благодаря тому, что мобильная установка переработки промежуточных слоев продукции скважин выполнена в виде отдельных блоков-контейнеров с возможностью их перемещения, содержит установленные в одном блоке-контейнере фильтр грубой очистки, емкость гомогенезации, насосное оборудование, систему подачи химического реагента, систему теплоснабжения, содержащую емкость для теплоносителя, насос, теплообменное устройство, а также установленные во втором блоке-контейнере устройство для обезвоживания со смотровыми окнами и устройство для обессоливания, систему подачи пресной воды, включающую емкость для пресной воды, насос, диспергаторы, а также контрольно-измерительное оборудование, систему трубопроводов, связывающую оборудование блоков-контейнеров между собой, при этом, установка содержит размещенную в отдельном блоке-контейнере шнековую горизонтальную осадительную центрифугу, осуществляющую разделение водонефтяной эмульсии на нефтяную, водную и твердую фазы, и центробежный тарельчатый сепаратор для подготовки воды, размещенный также в отдельном блоке-контейнере, соединенный со стационарной емкостью воды трубопроводом отвода готовой пластовой воды, с дренажной емкостью - трубопроводом отвода остаточной нефти, с емкостями обезвоживания и обессоливания - трубопроводами подтоварной воды, с емкостью пресной воды - трубопроводом пресной воды, при этом выход теплообменного устройства соединен со входом шнековой горизонтальной центрифуги трубопроводом подвода нагретой водонефтяной эмульсии, шнековая горизонтальная центрифуга соединена с емкостью обезвоживания трубопроводом нефтяной фазы, а с центробежным тарельчатым сепаратором - трубопроводом отделившейся водной фазы, при этом емкость обезвоживания соединена с емкостью гомогенизации трубопроводом рецикла для возврата нефти, не соответствующей требованиям качества товарной нефти.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена общая схема размещения оборудования в контейнерах.

Осуществление изобретения

Мобильная установка для переработки стойких эмульсионных промежуточных слоев и подготовки пластовой воды состоит из 4 технологических блоков-контейнеров 1, 2, 3, 4. В блок-контейнере 1 установлен фильтр грубой очистки 5, емкость 6 для гомогенизации промежуточного слоя водонефтяной эмульсии, насос 7, система подачи химического реагента, включающая емкость 8 реагента и дозировочный насос 9, система теплоснабжения, включающая емкость 10 теплоносителя с электронагревателями, насос 11, теплообменное устройство 12.

В блоке-контейнере 2 расположена шнековая горизонтальная осадительная центрифуга непрерывного действия 13, основным узлом которой является ротор цилиндроконической формы, расположенный горизонтально. Внутри ротора, соосно с ним расположен шнек, предназначенный для транспортирования выпадающего осадка твердой фазы (кека). Во втором контейнере расположены также промежуточная емкость для сбора нефти 14, насос 15, баллон с азотом 16.

В блоке-контейнере 3 установлена система подачи пресной воды, включающая емкость 17 для пресной воды, насос 18, два устройства поточного обессоливания нефти (диспергаторы) 19, устройство обезвоживания 20, выполненное в виде емкости со смотровыми окнами, и устройство обессоливания 21, выполненное в виде емкости.

В блок-контейнере 4 установлена система очистки пластовой воды, включающая систему трубопроводов и центробежный тарельчатый сепаратор 22, слив из которого гидравлически связан с дренажной емкостью 23.

Каждый из блоков-контейнеров размещают на одном или нескольких транспортных средствах, обеспечивающих возможность их перемещения любым видом транспорта.

Система трубопроводной обвязки мобильной установки включает

- трубопровод 24 подвода водонефтяной эмульсии в емкость 6 блока-контейнера 1

- трубопровод 25 подвода водонефтяной эмульсии из емкости 6 через насос 7 на вход теплообменника 12 блока-контейнера 1

- трубопровод 26 подвода реагента-деэмульгатора, связывающий выход емкости 8 с трубопроводом 25 перед входом водонефтяной эмульсии в теплообменник 12 блока-контейнера 1

- трубопровод 27 подвода теплоносителя (этиленгликоля) из емкости 10 в теплообменник 12 блока-контейнера 1

- трубопровод 28 подвода нагретой водонефтяной эмульсии из теплообменника 12 блока-контейнера 1 на вход центрифуги 13 блока-контейнера 2

- трубопровод 29 отвода нефтяной фазы, соединяющий один из выходов центрифуги 13 с входом емкости обезвоживания 20

- трубопровод 30 подвода реагента-деэмульгатора из емкости 8 в трубопровод 29 подвода нефтяной фазы перед входом в емкость обезвоживания 20

- трубопровод 31 подвода нагретой пресной воды, через один из диспергаторов 19, из емкости 17 в трубопровод 29 подвода нефтяной фазы перед входом в емкость обезвоживания 20

- трубопровод 32 обезвоженной нефти, соединяющий выход емкости обезвоживания 20 с входом в емкость обессоливания 21

- трубопровод 33 подвода нагретой пресной воды, через один из диспергаторов 19, из емкости 17 в трубопровод подвода обезвоженной нефти 32 перед входом в емкость обессоливания 21

- трубопровод 34 отвода готовой нефти из емкости обессоливания 21 в стационарную накопительную емкость (на рис. не показана)

- трубопровод 35 отвода отделившейся водной фазы из центрифуги 13 на вход сепаратора 22, расположенного в блоке-контейнере 4

- трубопровод 36 отвода отделившейся подтоварной воды из емкости обезвоживания 20 на вход сепаратора 22

- трубопровод 37 отвода подтоварной воды из емкости обессоливания 21 на вход сепаратора 22

- трубопровод 38 подвода пресной технической воды из емкости 17 в сепаратор 22

- трубопровод 39 отвода охлажденного теплоносителя из теплообменника 12 в емкость 10

- трубопровод 40 рецикла нефти из емкости обезвоживания 20 в емкость 6

- трубопровод 41 рецикла нефти из емкости обессоливания 21 в емкость обезвоживания 20 (Фиг. 3)

- трубопровод 42 отвода из сепаратора 22 готовой пластовой воды

- трубопровод 43 отвода остаточной нефти из сепаратора 22 в дренажную емкость 23

- трубопровод 44 отвода нагретой подтоварной воды из теплообменника 12 на вход емкости обезвоживания 20 (Фиг. 2)

- трубопровод 45 рецикла воды в емкость обессоливания 21 (Фиг. 2).

Многофункциональность мобильной установки заключается в том, что на УППН она может быть использована либо как для подготовки одновременно товарной нефти и пластовой воды, либо для подготовки только товарной нефти, либо только для подготовки пластовой воды.

Варианты компоновок блоков-контейнеров в зависимости от свойств и состава исходного продукта для подготовки нефтяной фазы до товарной группы качества по ГОСТ Р 51858-2002 представлены в Таблице 1.

Свойства исходного продукта представлены в Таблице 2.

Основные параметры режима работы мобильной установки для переработки стойких эмульсионных промежуточных слоев приведены в Табл. 3.

Варианты компоновок блоков-контейнеров в зависимости от решаемой задачи представлены в Таблице 4.

Далее описана работа мобильной установки переработки промежуточных слоев продукции скважин для получения товарной нефти и пластовой воды.

Мобильная установка переработки промежуточных слоев продукции скважин для получения товарной нефти, соответствующей требованиям по ГОСТ Р 51858-2002 и пластовой воды для закачки в пласт, соответствующей требованиям по ОСТ 39-225-99 (Таблица 4, задача №3) работает следующим: - мобильную установку подключают к трубопроводной обвязке действующего объекта. Водонефтяную эмульсию с технологического аппарата объекта подготовки нефти по трубопроводу 24 направляют через задвижку в фильтр грубой очистки 5 и далее через кран в емкость 6 гомогенизации продукции блока-контейнера 1. Давление и температуру входящей нефтяной эмульсии контролируют датчиками давления и температуры. В емкости 6 производят накопление и гомогенизацию водонефтяной эмульсии. Измерение основных параметров водонефтяной эмульсии, находящейся в емкости 6, производят с помощью датчика давления и уровнемера. Далее гомогенизированную водонефтяную эмульсию с помощью насоса 7 по трубопроводу 25, направляют в теплообменное устройство 12, расположенный в этом же блоке-контейнере 1, где нагревают до температуры не менее 70°С. На участке трубопровода 25, перед входом в теплообменное устройство 12, поток водонефтяной эмульсии находится под давлением 0,015-1 МПа, при температуре от +5°С. Перед входом в теплообменное устройство 12, в поток обрабатываемой водонефтяной эмульсии, из емкости 8 по трубопроводу 26, производят подачу реагента-деэмульгатора через дозировочный насос 9, при этом производят измерение давления обрабатываемой водонефтяной эмульсии с помощью манометра. Реагент-деэмульгатор подают в трубопровод 25 под давлением 0,015-1 МПа при температуре в пределах от 5°С до 40°С. Для нагрева обрабатываемой водонефтяной эмульсии и подтоварной воды в блоке-контейнере 1 универсальной мобильной установки предусмотрена система теплоснабжения, включающая бак емкость 10 для теплоносителя с электронагревателями, насос 11 для циркуляции теплоносителя, теплообменное устройство 12, трубопроводную обвязку. В качестве теплоносителя для нагрева обрабатываемой водонефтяной эмульсии используют этиленгликоль. Из емкости 10 теплоноситель, подогретый до 70-95°С, поступает на насос 11, который через краны подает его по трубопроводу 27 на входной патрубок теплообменного устройства 12. Проходя через теплообменное устройство 12, теплоноситель, нагревая обрабатываемую водонефтяную эмульсию, охлаждается, после чего, по обратному трубопроводу 39 его направляют обратно в бак-емкость 10 для повторного нагрева. Давление и температуру теплоносителя на прямой и обратной линии измеряют с помощью датчиков давления и температуры. На выходе из емкости 10 поток теплоносителя находится под давлением 0,015-1 МПа, при температуре +70°С. Регулирование температуры обрабатываемой водонефтяной эмульсии после теплообменного устройства 12 в трубопроводе 28 осуществляют изменением расхода теплоносителя и количеством включенных электронагревателей емкости 10.

Далее поток обрабатываемой водонефтяной эмульсии по трубопроводу 28 направляют на вход горизонтальной трехфазной центрифуги 13, расположенной в блоке-контейнере 2, в которой под действием центробежных сил производят разделение стойкой водонефтяной эмульсии обрабатываемого промслоя на три фазы: нефтяную, водную и твердую. Нефтяную фазу по трубопроводу 29 направляют на вход емкости обезвоживания 20, расположенной в блоке-контейнере 3, для ее глубокого обезвоживания. Перед подачей нефтяной фазы в емкость обезвоживания 20 по трубопроводу 29, из емкости 8 по трубопроводу 30, в нее вводят реагент-деэмульгатор, а по трубопроводу 31 из емкости 17 - пресную воду, нагретую до 70°С. В емкости обезвоживания 20 проводят термохимический процесс подготовки нефтяной фазы, заключающийся в разделении водонефтяной эмульсии на нефть и воду, снижая при этом содержание хлористых солей в подготавливаемой нефти, а также снижая содержание нефтепродуктов и твердых взвешенных частиц в получаемой подтоварной воде. При выходе обезвоженной нефти из емкости обезвоживания 20, через верхний патрубок контролируют влагомером содержание в ней воды. В случае содержания воды более чем предусмотрено стандартом (до 1%), нефтесодержащую жидкость по трубопроводу 40 (Фиг. 3) в режиме рецикла направляют обратно в емкость 6 блока-контейнера 1.

Далее, по трубопроводу 32, обезвоженную нефть подают в устройство обессоливания 21, расположенное в блоке-контейнере 3. В трубопровод 32, перед входом нефтесодержащей жидкости в емкость обессоливания 21, по трубопроводу 33, через один из диспергаторов 19, подают нагретую пресную воду из емкости 17 системы подачи пресной воды для снижения содержания солей в подготавливаемой продукции.

Система подачи пресной воды, размещенная также в блоке-контейнере 3, включает бак-емкость 17 с электронагревателями, насос 18, диспергаторы 19. Для накопления и дальнейшей подачи пресной воды в трубопроводную систему универсального мобильного устройства, бак-емкость 17 подключают к действующей системе подачи пресной воды на объекте нефтепромысла. Из бака-емкости 17 пресную воду направляют на вход насоса 18, и далее, через диспергаторы 19, предназначенные для интенсивного перемешивания различных жидкостей и предусмотренные для подачи пресной воды, нагретой до 70°С. Контроль параметров очищаемой водонефтяной эмульсии осуществляют с помощью датчиков температуры, давления и расходомера.

В емкости обессоливания 21 производят окончательный процесс разделения водонефтяной эмульсии на обезвоженную, обессоленную нефть и воду, снижают содержание солей в подготавливаемой продукции путем удаления опресненной пластовой воды из нефти за счет термохимического процесса обессоливания. Измеряют параметры очищаемой водонефтяной эмульсии с помощью датчика давления и уровнемера. На выходе из емкости обессоливания 21 в трубопровод 34 поток нефти имеет следующие параметры: давление 0,015-1 МПа при температуре от 5°С до 70°С. В процессе обессоливания добиваются соответствия качества товарной нефти 1-й группы по ГОСТ 51858-2002.

Водную фазу, после выхода из горизонтальной трехфазной центрифуги 13, по трубопроводу 35, и отделившуюся подтоварную воду из емкостей 20 и 21, по трубопроводам 36 и 37, направляют на прием центробежного тарельчатого сепаратора 22, размещенного отдельно в блоке-контейнере 4, где производят доведение качества воды до требований ОСТ 39-225-99 по подготовке воды для закачки в пласт. Отвод воды, готовой для закачки в пласт, производят по трубопроводу 42 в стационарную емкость. Чистую воду в сепаратор 22 для подготовки пластовой воды подают по трубопроводу 38 из емкости 17 системы подачи пресной воды блока-контейнера 3. Из сепаратора 22 в дренажную емкость 23 по трубопроводу 43 отводят остаточную нефть. Таким образом, для подготовки товарной воды и пластовой нефти требуемого качества используют оборудование, расположенное в 1, 2, 3 и 4 блоках-контейнерах.