СПОСОБ ОТСТАИВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B01D17/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разделении водо-нефтяной эмульсии на объектах добычи нефти путем отстаивания.

Наиболее распространенным способом отстаивания является отстаивание в динамических отстойниках непрерывного действия.

Связь процесса отстоя эмульсии с гидродинамикой потока внутри отстойника рассматривается в работе (Каспарьянц К.С., Кузин В.Н., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977, с. 177). Считается, что лучшим условием отстоя является горизонтальное движение основного потока перпендикулярное движению осаждающимся каплям воды. При этом скорость отстоя не увеличивается, а достигается лишь уменьшение возмущения движению потока жидкости процесса отстоя.

Основой эффективной работы отстойника считается улучшение гидродинамики внутри отстойника для более полного использования его полезного объема (распределительные устройства, отбойники и т. д.) (Тронов В. П. Промысловая подготовка нефти. М.: Недра, 1977, с.85, рис. 36). Однако, при всех рассмотренных вариантах гидродинамика потока жидкости внутри отстойника не увязывается с процессом отстоя эмульсии и не достигается ускорение процесса отстоя.

Задачей настоящего технического предложения является повышение эффективности динамического отстоя водонефтяной эмульсии путем изменения гидродинамики потока внутри отстойника.

Поставленная задача решается так, что используется способ отстаивания, включающий подачу отстаиваемой эмульсии через распределительное устройство, отбор разделенной нефти и воды, отличающийся тем, что распределительное устройство размешают у стенки отстойника на уровне границы раздела нефть-вода так, чтобы подаваемая эмульсия истекала только в сторону стенки отстойника, а отбор воды осуществляют при постоянном уровне границы раздела нефть-вода через гидрозатвор.

При таком способе отстаивания движение жидкости внутри отстойника организуется наиболее эффективным образом.

Выходящие струйки эмульсии через многочисленные отверстия распределительного устройства вдоль границы раздела нефть-вода начинают разделяться на легкую часть - нефть и тяжелую часть - воду, ударяясь в стенку отстойника, естественно, легкая часть направляется вверх, а тяжелая часть - вниз у стенки отстойника. Струйки жидкости, продолжая движение у стенки отстойника, вызывают движение в объеме отстойника в противоположном направлении - в нефтяной части - вниз, а в водяной части - вверх. При этом направление движения дисперсной фазы совпадает с направлением движения дисперсной среды в нефтяной и водной частях жидкости в отстойнике, что приводит к увеличению скорости отстоя эмульсии в отстойнике. На эту схему движения некоторое возмущение может вызвать точки отвода нефти и воды из отстойника.

Пример схемы реализации способа отстаивания приведен на чертеже.

На чертеже обозначены: 1 - стенка отстойника; 2 - распределительное устройство; 3 - граница раздела нефть-вода; а - нефтяная часть, б - водная часть жидкости в отстойнике.

Предлагаемый способ отстаивания может быть реализован при любой геометрической форме отстойника (вертикальный цилиндр, горизонтальный цилиндр, сферическая емкость и т. д.).

На чертеже стрелками указано направление движения жидкости внутри отстойника.

Способ отстаивания реализуется следующим образом.

В выбранном отстойнике устанавливается определенный уровень границы раздела с учетом количества нефти и воды в эмульсии. При равном соотношении нефти и воды уровень границы раздела нефть-вода следует поддерживать на половине высоты столба жидкости в отстойнике. Постоянный уровень границы раздела нефть-вода поддерживается путем отбора воды из отстойника через устройство - гидрозатвор с уровнем перелива на установленной высоте.

В отстойник эмульсия подается через распределитель 2, установленный на уровне границы раздела нефть-вода 3 вдоль стенки отстойника 1. Отверстия размешены по горизонтальной оси распределителя и направлены только в сторону стенки.

Струйки эмульсии сразу после выхода из отверстий распределителя начинают разделяться на легкую и тяжелую части т. е. на нефть и воду, ударяясь о стенку отстойника, естественно нефтяная часть направляется вверх, а водяная часть - вниз вдоль стенки отстойника. Таким образом организуется движение жидкости в пограничном слое у стенки отстойника за счет энергии струек, выходящих из распределителя эмульсии. Так как отстойник представляет замкнутое пространство, движение жидкости в пограничном слое вызывает движение в обратном направлении движению жидкости в пограничном слое в срединной области отстойника. При такой подаче эмульсии в отстойник, направление движения жидкости в срединной области отстойника в нефтяной части "а" оказывается сверху вниз, т. е. совпадает с направлением движения оседающих капель воды, а в водяной части "б" оказывается снизу вверх, т. е. совпадает с направлением движения всплывающих капель нефти. Совпадение направления движения дисперсной фазы с направлением движения дисперсной среды приводит к значительному ускорению разделения эмульсии на нефть и воду. Эффект особенно значительным оказывается для мелкодисперсных сред, когда скорости оседания или всплытия дисперсной фазы малы. В противном случае при возникновении движения дисперсной среды в обратном направлении происходит зависание дисперсных частиц, процесс отстаивания не происходит.

Следует отметить, что дисперсная фаза может увлекаться движением жидкости в пограничном слое. Однако, в тонком пограничном слое состояние капель дисперсной фазы оказывается неустойчивым и капли быстро вываливаются за пределы пограничного слоя и дальше движутся в направлении осаждения или всплытия в срединной области отстойника.

Таким образом, предложенный способ отстаивания позволяет в несколько раз ускорить процесс отстаивания при повышении качества отстаивания мелкодисперсных эмульсий.

Изобретение может быть использовано в нефтяной промышленности при сборе и подготовке нефти на промыслах. Распределительное устройство размещают у стенки отстойника на уровне границы раздела нефть-вода. С использованием энергии струй подаваемой эмульсии в отстойник организуется движение жидкости в отстойнике так, чтобы оно совпадало с направлением движения дисперсной фазы. Отбор воды производят при постоянном уровне границы раздела фаз. Увеличивается скорость дисперсной фазы на величину скорости жидкости срединной части отстойника, что в несколько раз увеличивает скорость отстоя, увеличивается производительность отстойника, повышается качество подготавливаемых нефти и воды. 1 ил.

Способ отстаивания, включающий подачу отстаиваемой эмульсии через распределительное устройство, отбор разделенной нефти и воды, отличающийся тем, что распределительное устройство размещают у стенки отстойника на уровне границы раздела нефть - вода так, чтобы подаваемая эмульсия истекала в сторону стенки отстойника, а отбор воды осуществляют при постоянном уровне границы раздела нефть - вода через гидрозатвор.