СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ НА ПРОМЫСЛАХ Российский патент 1997 года по МПК B01D17/04 

Изобретение относится к области промысловой подготовки нефти, а именно к ее обезвоживанию при гравитационном отстаивании и теплохимической обработке.

Известен способ подготовки нефти, включающий обработку ее деэмульгатором и отстаивание с подогревом границы раздела отделившейся воды и промежуточного слоя. Этот способ позволяет выделять воду из промежуточного слоя, повысить качество разделения нефтяной эмульсии на фазы нефть и воду с довольно высоким их качеством. Однако он не устраняет потерь тепла с отделившейся водой [1]
Известен способ подготовки нефти, включающий обработку ее деэмульгатором и отстаивание с подогревом промежуточного слоя, но он возможен при использовании эжектора для подвода теплоносителя, т.к. в этом случае обеспечивается перемешивание промежуточного слоя и теплоностеля, необходимое для разрушения устойчивой эмульсии промежуточного слоя. Однако при этом ухудшается качество отделившихся фаз, т. к. происходит унос промежуточного слоя с отделившейся нефтью и с отделившейся водой. Кроме того, у этого способа низкий коэффициент использования тепла из-за уноса его как с нефтью, так и с водой [2]
В качестве прототипа выбран способ подготовки нефти, включающий обработку нефтяной эмульсии деэмульгатором и отстаивание ее с подогревом отстоявшейся нефти [3] Данный способ направлен на повышение степени обезвоживания нефти путем выделения остаточной воды из выделившейся в процессе отстаивания нефти. Однако данный способ характеризуется низким коэффициентом использования тепла, т.к. оно уносится восходящими потоками нагретой нефти, образующимися при локальном ее подогреве, предусмотренном данным способом. Восходящие потоки нефти образуют узкие каналы, по которым происходит быстрое перемещение тепла от нагревателя в верхние слои нефти, а нефть, оказавшаяся за пределами этих каналов, в теплообмене не участвует.

Недостатком всех перечисленных выше способов подготовки нефти, предусматривающих использование тепла при обезвоживании, является ограничение температуры используемого теплоносителя, т.к. при ее повышении идет интенсивное газовыделение. При этом уменьшается коэффициент теплоотдачи (газ-жидкость), и увеличиваются потери тепла.

Задачей изобретения является создание способа термохимического обезвоживания нефтяной эмульсии с наиболее эффективным ее разделением при рациональном использовании тепловой энергии.

Поставленная задача решается способом подготовки нефтяной эмульсии, в котором обводненную нефть обрабатывают деэмульгатором и отстаивают при нагреве отстоявшейся нефти. Способ отличается тем, что теплоноситель подводят под перевернутый вверх дном короб. Этот способ позволяет совмещать подогрев нефти теплопередачей через стенки и дно (поверхности) короба и конвективную теплоотдачу с тепломассообменом между подогреваемой нефтью и теплоносителем. Тепло под короб может быть подано как путем впрыска под него жидкого теплоносителя (воды, нефти, нефтепродуктов и т.п.), так и установкой под ним труб с теплоносителем внутри них (пар, дымовые газы и т.д.). Использование данного способа позволяет повысить температуру теплоносителя и, соответственно, уменьшить его количество. При вводе жидкого теплоносителя непосредственно в зону отстоявшейся нефти, температура его, как правило, не должна превышать температуру насыщения нефти газом при данном давлении, т.к. температура подогрева нефти в конечном результате не должна допускать выделения из нее газа. В предлагаемом способе газ, выделяющийся из нефти в месте ее подогрева, остается под коробом и вновь растворяется в ней, чем предупреждается выделение его в отстоявшуюся нефть вне границ короба. Причем сама нефть, находящаяся под коробом, нагреваясь до высокой температуры, отдает часть тепла через поверхность короба и, кроме того, служит вторичным теплоносителем, передавая свое тепло нефти в отстойной зоне. Данный способ подготовки нефти характеризуется повышенным коэффициентом использования тепла, равномерностью прогрева всего объема отстоявшейся нефти и повышением качества разделившихся фаз.

На чертеже представлен разрез аппарата для осуществления предлагаемого способа подготовки нефти.

Аппарат состоит из емкости 1 для подготовки нефтяной эмульсии с штуцерами ввода ее 2 и вывода отделившихся воды 3 и нефти 4 и установленными в нефтяной зоне аппарата перевернутыми вверх дном коробами 5, под которые подведены устройства ввода 6 жидкого теплоносителя. Распределение эмульсии по аппарату производят через распределители.

Способ осуществляется следующим образом.

Нефтеводяная эмульсия обводненностью 80-85% с температурой 10-20^oC, плотностью нефти 0,84 г/см³, обработанная деэмульгатором Реапон-4В с расходом 50 г/т нефти, поступает в аппарат 1 производительностью по нефти 2000 т/сут. через штуцер 2 и распределители эмульсии 7. При отстаивании эмульсия разделяется на нефть и воду с образованием промежуточного слоя. Нефть собирается в верхней части аппарата, образуя нефтяную зону отстойника, а отделившаяся вода через штуцер 4 отводится с низа аппарата. В нефтяную зону через устройства 6 под перевернутый короб 5 поступает жидкий теплоноситель (нефть и вода) с температурой 90^oC. Теплоноситель смешивается с нефтью, находящейся под коробом, и отдает ей тепло, а эта смесь через поверхность короба 5 нагревает нефть нефтяной зоны аппарата 1. Нагретая смесь (нефть и теплоноситель) постепенно перетекает через кромки стенок короба в объем аппарата. Из нефти над коробом, выделяется вода и в виде капель попадает на границу раздела промежуточного слоя и нефти. При этом стенки коробов способствуют интенсификации межкапельной коалесценции. Нагретые капли воды приходят во взаимодействие с границей раздела фаз промежуточного слоя и воды и способствуют ее разрушению с выделением нефти и воды. Таким образом, нагретые капли воды проходят в нижнюю часть аппарата, т.е. через зоны промежуточного слоя, отстоявшейся воды и поступающей на подготовку нефтяной эмульсии, отдавая в них тепло и заставляя работать его на разделение эмульсии. К патрубкам вывода воды 4 из аппарата подходит вода, уже отдавшая значительную часть тепла, и потери его сводятся к допустимому минимуму. Смесь нефти с теплоносителем из короба, через его кромки, поступает в зону отстоя нефти за пределами короба, отдает тепло в объем, ранее не нагреваемый, чем заставляет его вступать в тепломассообмен с выделением в нем остаточной воды и выводится из аппарата через штуцер 3. Таким образом, значительно повышается коэффициент использования тепловой энергии расходуемой на разделение нефтяной эмульсии. Причем процесс идет равномерно, без интенсивного перемешивания и характеризуется высоким качеством отделившихся фаз. В таблице приведены результаты испытаний способа подготовки нефти по прототипу и по предлагаемому решению, подтверждающие сделанный вывод.

При необходимости повода большого количества тепла (вязкие, асфальто-смолистые нефти), его можно подводить не непосредственным вводом жидкого теплоносителя, а с помощью, например, труб, установленных под коробом, через которые пропускают высокотемпературный теплоноситель дымовые газы, перегретый пар и т.п. В этом случае из нефти идет газовыделение. Однако газ вновь растворяется в нефти под коробом, отдавая ей при этом тепло нагрева. Таким образом, предотвращается газовыделение в объем отстоявшейся нефти, обеспечивается возможность ее глубокого прогрева и выделение остаточной воды. В прототипе использование высокотемпературных теплоносителей приводит к срыву процесса подготовки нефти и ухудшению качества отделившихся фаз.

Использование: изобретение относится к области промысловой подготовки нефти, а именно, к ее обезвоживанию при гравитационном отстаивании и теплохимической обработке. Сущность: обводненную нефть обрабатывают деэмульгатором и отстаивают при нагреве нефти. Теплоноситель подводят под перевернутый вверх дном короб. Способ позволяет совмещать подогрев нефти теплопередачей через поверхность стенок и дна короба и конвективную теплоотдачу с тепло-массообменом между подогреваемой нефтью и теплоносителем. 1 табл., 1 ил.

Способ подготовки нефтяной эмульсии, включающий обработку ее деэмульгатором и разделение на нефть и воду при нагреве нефти, отличающийся тем, что нагрев нефти осуществляют подводом теплоносителя под перевернутый вверх дном короб.