СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ НЕФТИ ОТ ЧАСТИЦ, ПОКРЫТЫХ НЕФТЬЮ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И СЕПАРАТОР ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 1999 года по МПК C10G33/06 C10G33/04 C10G1/00 B01D17/38 B01D43/00 

Настоящее изобретение относится к области добычи нефти и, в частности, к способу и устройству для отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, и сепаратору для выделения твердых частиц.

Извлекаемая из нефтяной скважины текучая среда включает в себя различные количества нефти, воды и газа, которые содержат увлекаемые им твердые частицы, в дальнейшем называемые "песком". Эту смесь обычно направляют в фазовый сепаратор, в котором под действием силы тяжести происходит оседание с образованием верхнего, газообразного слоя, среднего, нефтяного слоя и нижнего, водного слоя. Их удаляют из сепаратора через отдельные выпускные отверстия. Песок естественно оседает в баке в нижний, водный слой, поэтому его нежелательно удалять через выпускное отверстие для воды не в самую последнюю очередь из-за того, что частицы песка покрыты нефтью, и потому, что частицы с таким покрытием неприемлемо сбрасывать вместе с водой в виде отходов в окружающую среду. Таким образом, покрытые нефтью частицы песка извлекают из нижней части фазового сепаратора и, в соответствии с одним методом, направляют в бак, снабженный мешалками, которые вращают в противоположных направлениях, обеспечивая суспендирование загрязненных частиц в воде, что вызывает динамический контакт частиц, за счет чего происходит механическое отделение нефтяного покрытия от твердых частиц. После этого чистые частицы песка можно сбрасывать в окружающую среду, а воду-носитель следует сбрасывать, обычно флотационным путем, для удаления нефти. Этот процесс трудоемок, дорог в проведении и занимает пространство, которое находится, например, на весьма дефицитной морской платформе.

Другие ситуации возникают, когда необходимо очистить покрытые нефтью частицы песка, если, например, из-за утечек нефти загрязняется пляж.

В патенте США N 4466885, кл. C 10 C 33/04, 1984 раскрыт способ отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, а в патенте США N 4415432, кл. C 10 H 18/00, C 10 B 49/10, 1983 раскрыто устройство для сепарации жидкости и твердого материала, например, нефти и частиц, покрытых нефтью, содержащее корпус, имеющий впускной патрубок для ввода покрытых нефтью частиц песка, флюидизационную установку, размещенную внутри корпуса и циклонные сепараторы. При использовании этого способа и устройства песок первоначально подается на поверхность и далее осуществляется отделение нефти от частиц песка, покрытых нефтью. Известные способ и устройство имеют недостатки, описанные выше.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности и экономичности способа отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, и обеспечение возможности использования этого способа в областях высоких давлений, в которых используются доступные добавления для разделения твердых частиц и текучих сред без сдвига при слиянии капель для улучшения разделения по потоку.

Этот технический результат достигается тем, что способ отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, согласно изобретению включает загрузку суспензии части и нефти в корпус, содержащий флюидизационную установку, которая снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, а также имеет выпускной патрубок, причем применяют корпус, сконструированный таким образом, что в него можно подавать воду под давлением, создаваемым вне корпуса, а выпускной патрубок из корпуса располагают внутри патрубка для подачи жидкости и снабжают на конце впускным приспособлением, выпускной патрубок подсоединяют к сепаратору, при этом осевой зазор между патрубком для подачи жидкости и впускным приспособлением выпускного патрубка, а также расход потока воды, поступающего в патрубок для подачи жидкости, выбирают в соответствии с плотностью суспензии, подают воду в патрубок для подачи воды и придают жидкости вихревое движение возле выходного отверстия, в результате чего образуется вихревая воронка, в которой создаются хаотический режим движения нефти и частиц песка, их частичное разделение, перемещение водой в выпускной патрубок и таким же образом в сепаратор, где нефть, вода и твердые частицы подвергают разделению.

Флюидизационная установка создает вихревую воронку, которая бурно отделяет нефть от песчаных частиц, а также удаляет нефть, воду и песок без необходимости вхождения каких-либо движущихся частей в контакт с разделенными компонентами.

Хотя такой способ можно применять, например, для очистки песка загрязненного пляжа после утечки нефти или для такой очистки бурового раствора, которой достаточно для его сброса в отвал, он особенно полезен для обработки покрытого нефтью песка, отстоянного в трехфазном сепараторе для разделения компонентов текучей среды, извлекаемой из нефтяной скважины. По другому варианту загрязненный песок извлекаемой жидкости можно обрабатывать согласно такому способу после оседания загрязненного песка из извлекаемой текучей среды и перед ее подачей в трехфазный сепаратор. В этих случаях воду, направляемую к патрубку для подачи жидкости флюидизационной установки, предпочтительно отбирать из выпускного патрубка фазового сепаратора. Достоинство такого приема состоит в том, что температура воды все еще остается сравнительно высокой, обеспечивающей ускоренное отделение нефтяного покрытия с частиц песка.

Целесообразно перед поступлением в сепаратор нефть и воду направлять на одинарную гидроциклонную стадию системы жидкость - жидкость, где практически полностью отделяют песок и воду в виде нижнего продукта от нефти и воды, которые отводят в виде верхнего продукта.

Для улучшения сепарации предпочтительно перед поступлением в сепаратор нефть, твердые частицы и воду пропускать через две гидроциклонные стадии, первая из которых предназначена для разделения жидкости и твердого материала в гидроциклоне, где отделяют значительную часть песка в виде нижнего продукта от нефти и воды, которые отводят в виде верхнего продукта, а вторая стадия предназначена для разделения жидкость - жидкость в гидроциклоне, где отделяют значительную часть воды в виде нижнего продукта от нефти, которую отводят в виде верхнего продукта. Благодаря применению гидроциклонов возникают центробежные силы, достаточные, чтобы обеспечить дополнительную очистку нефти от частиц песка.

Эффективность гидроциклонов для сепарации твердого материала и жидкости в значительной степени зависит от плотности суспензии, поступающей во впускной патрубок гидроциклона. Настоящее изобретение, согласно которому предусмотрено использование особой флюидизационной установки, особенно приемлемо для доведения до максимальной эффективности работы гидроциклона для сепарации твердого материала и жидкости в сепараторе, поскольку плотность суспензии, удаляемой по выпускному патрубку флюидизированной установки, можно точно регулировать путем точного регулирования параметров флюидизационной установки. Конкретные параметры, которые либо задают для конкретной системы, либо являются регулируемыми для приспособления к изменяющимся условиям, представляют собой давление или расход воды, направляемой в патрубок для подачи жидкости флюидизационной установки, и осевое расстояние между выходным отверстием патрубка для подачи жидкости и впускным приспособлением впускного патрубка флюидизационной установки.

Вихревое движение жидкости возле выходного отверстия может быть создано наклонными лопастями, расположенными внутри патрубка для подачи жидкости, или с помощью патрубка для подачи жидкости, который снабжен тангенциальным впускным отверстием, в цилиндрической камере перед выпускным отверстием этого патрубка.

Можно добавлять химические средства в воду, которую подают во флюидизационную установку с помощью патрубка для подачи воды.

Желательно определять количество частиц песка в корпусе и включать флюидизационную установку, когда количество частиц достигает порогового уровня.

Вышеуказанный технический результат достигается и тем, что в устройстве для осуществления вышеописанного способа, содержащем корпус, имеющий впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка, расположенную в корпусе флюидизационную установку, и гидроциклоны, согласно изобретению флюидизационная установка снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, сконструированным таким образом, чтобы в него можно было подавать воду под давлением извне корпуса, и выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости, и снабженным на конце впускным приспособлением, причем этот выпускной патрубок проходит к гидроциклону для разделения жидкости и твердого материала, сливной выпускной патрубок которого проходит к гидроциклону для отделения жидкости от жидкости.

Технический результат достигается и тем, что в устройстве для осуществления вышеописанного способа, содержащем корпус, имеющий впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка, расположенную в корпусе флюидизационную установку и гидроциклон, согласно изобретению флюидизационная установка снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, сконструированным таким образом, чтобы в него можно было подавать воду под давлением извне корпуса, и выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости и снабженным на конце впускным приспособлением, причем этот выпускной патрубок проходит к гидроциклону, при этом устройство включает трехфазный сепаратор, к которому от корпуса проходит сливная труба.

Это устройство приемлемо для применения в сочетании со способом, при осуществлении которого обрабатывают извлекаемую текучую среду перед ее подачей в трехфазный сепаратор. Сепаратор может представлять собой центрифугу или гидроциклон для твердого материала и жидкости, верхний продукт которого направляют в трехфазный сепаратор.

Целесообразно, чтобы патрубок для подачи жидкости флюидизационной установки был приспособлен для подачи воды из трехфазного сепаратора.

Предпочтительно, чтобы впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка проходил к циклонному сепаратору, по нижнему патрубку которого песок с некоторым количеством связанных с ним текучих сред поступает в нижнюю часть корпуса, а по верхнему патрубку которого нефть и вода, практически свободные от песка, поступают в верхнюю часть корпуса. Это улучшает оседание песка внутри корпуса.

Желательно, чтобы зазор между патрубком для подачи жидкости и выпускным патрубком был выполнен с возможностью закрытия, когда флюидизационная установка не работает.

Для повышения давления в выпускном патрубке можно разместить струйный насос.

Целесообразно, чтобы впускное приспособление выпускного патрубка выступало за пределы выпускного отверстия патрубка для подачи жидкости.

Вышеуказанный технический результат достигается и тем, что в сепараторе для выделения твердых частиц из смеси, содержащей твердые частицы и текучий компонент, содержащем корпус, имеющий впускной патрубок для такой смеси и выпускной патрубок для выделенной текучей среды, связанный с верхней частью корпуса, впускной патрубок для смеси, проходящей к циклонному сепаратору таким образом, чтобы вызвать вихревое движение в циклонном сепараторе, имеющем верхний патрубок, для направления текучих сред в верхнюю часть корпуса и нижний патрубок для направления твердых частиц и некоторого количества текучей среды в нижнюю часть корпуса, и связанную с нижней частью корпуса флюидизационную установку, согласно изобретению последняя имеет патрубок для подачи жидкости с впускным отверстием, сконструированный таким образом, чтобы по нему можно было подавать жидкость под давлением извне корпуса, и снабженный выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости и снабженным на своем конце впускным приспособлением.

Предпочтительно, чтобы в корпусе были расположены отражатели с целью искривления пути в верхнюю часть корпуса для любой текучей среды, поступающей из нижнего патрубка циклонного сепаратора, и предотвращения возможности попадания любых твердых частиц, поступающих из нижнего патрубка циклонного сепаратора в верхнюю часть корпуса. При этом, если смесь представляет собой, например, извлекаемую текучую среду, которая образует в циклонном сепараторе газовое ядро, на осевой линии циклонного сепаратора можно разместить верхний выпускной патрубок для газа.

Корпус может представлять собой автоклав, циклонным сепаратором может служить по меньшей мере один гидроциклон, нижний выпускной патрубок или патрубки которого выходят в закрытую нижнюю камеру автоклава, причем в этой камере расположена флюидизационная установка.

Сепаратор может иметь множество гидроциклонов, впускной патрубок для извлекаемой текучей среды может открываться в приемную камеру, а сливные выпускные патрубки гидроциклонов могут открываться внутрь сливной камеры, причем приемная и сливная камеры герметично отделены друг от друга и от нижней камеры.

По своей природе гидроциклон обеспечивает перепад давления между его впускным отверстием для его нижнего продукта и выпускным отверстием для верхних продуктов, причем такой перепад давления до выпускного отверстия верхнего продукта в циклоне для сепарации твердого материала и жидкости обычно превышает перепад давления между впускным отверстием и нижними камерами. Таким образом, и в соответствии с предпочтительным вариантом верхняя часть нижней камеры сообщена со сливным выпускным патрубком, отходящим от автоклава для направления в него любого газа или нефти, поступающей с нижним продуктом гидроциклона в нижнюю камеру или вовлечения в движение по нему текучими средами, отходящими по сливной трубе для отделенной текучей среды.

Еще одно достоинство перепада давления между давлением во впускном патрубке для извлекаемой текучей среды и давлением, достигаемым в сливной камере, может быть использовано приведением в действие флюидизационной установки посредством давления на входе, то есть подключением подходящего патрубка этой флюидизационной установки к впускному патрубку для извлекаемой текучей среды таким образом, что боковой поток смеси приводит в действие флюидизационную установку. При этом на приведение в действие флюидизационной установки расходуется небольшая доля избыточного давления в текучей среде, исключающая необходимость наличия какого-либо отдельного источника давления.

Флюидизационные установки такого типа, который приемлем для использования в любом из вариантов выполнения настоящего изобретения, раскрыты в американских патентах NN 4978251, 4952099 и 4992006, ранее выданных на имя авторов настоящего изобретения. Флюидизационная установка способна удалять частицы по ходу процесса без необходимости сброса давления в корпусе.

Флюидизационные установки согласно любому варианту выполнения настоящего изобретения могут быть расположены таким образом, чтобы отверстия их подающего патрубка и выпускного патрубка были обращены вниз. В другом варианте выполнения флюидизационная установка может быть ориентирована таким образом, чтобы отверстия их подающего патрубка и выпускного патрубка были обращены вверх. В этом случае, когда установка не работает, предпочтительно перекрывать зазор между подающим патрубком и выпускным патрубком. Этот зазор можно перекрывать с помощью клапана, работу которого можно отрегулировать таким образом, чтобы он закрывался или открывался под действием жидкости в подающем патрубке или посредством подающего патрубка, смонтированного подвижно относительно выпускного патрубка, перекрывающего зазор.

В любом варианте выполнения настоящего изобретения завихрение жидкости на выходе из подающего патрубка может быть достигнуто с помощью наклонных лопастей, размещенных в нем и/или тангенциального впускного отверстия в цилиндрической камере перед выходным отверстием этого патрубка.

Во флюидизационной установке, используемой по любому из вариантов выполнения настоящего изобретения, в выпускном патрубке для увеличения давления в нем можно установить струйный насос. Когда выпускной патрубок проходит к циклонному сепаратору, расход потока жидкости, направляемой в струйный насос, можно регулировать с целью доведения соотношения жидкость и твердый материал до уровня, необходимого для циклонного сепаратора.

В любом варианте выполнения настоящего изобретения для улучшения дополнительного отделения нефти от частиц песка в жидкость, которую направляют в патрубок для подачи жидкости флюидизационной установки, можно добавлять химические средства.

В любом варианте выполнения настоящего изобретения с целью приспособиться к применяемому содержанию песка, количество частиц, например, песка внутри корпуса можно изменять, например, с помощью датчика для измерения уровня частиц, благодаря чему флюидизационная установка может быть приведена в действие, когда количество частиц внутри корпуса достигает пороговой величины.

Впускное приспособление выпускного патрубка может выступать за пределы выпускного отверстия подающего патрубка.

Путем удаления абразивных частиц по любому варианту выполнения настоящего изобретения установленные ранее по ходу движения дорогостоящее оборудование и клапаны защищены от абразивного повреждения.

Примеры устройств, использующих способ настоящего изобретения, далее описаны со ссылками на сопровождающие фигуры, на которых:
фиг. 1 изображает технологическую схему первого варианта устройства для отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, согласно изобретению;
фиг. 2 представляет технологическую схему устройства, показанного на фиг. 1 и используемого для удаления нефти с песка, поступающего из фазового сепаратора;
фиг. 3 представляет технологическую схему устройства, в которой для удаления нефти с песка, направляемого в фазовый сепаратор, использован модифицированный вариант исполнения первого варианта устройства;
фиг. 4 представляет осевое сечение корпуса, включающего песколовку, представляющую собой модифицированный вариант устройства, показанного на фиг. 3;
фиг. 5 изображает осевое сечение корпуса, включающего песколовку, представляющую собой модифицированный вариант устройства, показанного на фиг. 3.

Показанное на фиг. 1 устройство для отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, содержит корпус 1, имеющий впускной патрубок 2 для ввода загрязненного нефтью песка.

Внутри корпуса 1 размещена флюидизационная установка 3, имеющая выпускное отверстие 4 для жидкости, через которое поступает вода, подаваемая по патрубку 5 для подачи жидкости. Патрубок 5 для подачи жидкости снабжен такими средствами, как наклонные лопасти (на фиг. 1 не показаны) для завихрения струи жидкости, выбрасываемой из выходного отверстия и для жидкости. Выпускной патрубок 6 проходит внутри патрубка 5 для подачи жидкости и соосно с ним. Выпускной патрубок 6 заканчивается во впускном приспособлении 7, которое выходит за выпускное отверстие 4 для жидкости.

Выпускной патрубок 6 проходит к первому гидроциклону 8, который сконструирован для отделения песка в зоне нижнего продукта 9 от нефти и воды, составляющих верхний продукт 10. На первой гидроциклонной стадии может быть использован один или несколько гидроциклонов для системы твердый материал и жидкость, обычно выполненных из полипропилена или керамического материала. Песок из нижнего продукта 9 сбрасывают в контейнер 11, из которого его можно удалять через насадку 12. Избыточную воду можно сливать через вторую насадку 13. Нефть и воду из верхнего продукта 10 первого гидроциклона 8 направляют во второй гидроциклон 14, где воду в виде нижнего продукта 15 отделяют от нефти в виде верхнего продукта 16. На второй гидроциклонной стадии используют один или несколько гидроциклонов для сепарации жидкости от жидкости такого типа, как раскрытый в патенте Великобритании N 2221408. На участках потенциально высокого износа гидроциклоны 8, 14 могут быть снабжены керамическими деталями.

Нефть из верхнего продукта 16 все еще содержит некоторое количество воды. По этой причине ее направляют в бак 17, снабженный первой камерой 18 и второй камерой 19. Первая камера имеет водоотводную трубу 20, расход потока в которой регулируют с помощью клапана 21. Вторая камера 19 имеет трубу 22 для отвода нефти. Сливная труба 23 для верхнего продукта проходит из корпуса 1 к первой камере 18 бака 17.

Система 24 рециркуляции воды снабжена насосом 25, в который вода поступает из насадки 13, нижнего продукта 15 и по водоотводной трубе 20 и который ее нагнетает в патрубок 5 для подачи жидкости к флюидизационной установке 3.

В ходе проведения процесса частицы песка, загрязненные нефтью, загружают в корпус 1 по впускному патрубку 2. После того, как в корпус 1 загружают достаточное количество загрязненного песка, приводят в действие флюидизационную установку 3. Эта операция включает в себя подачу воды под давлением в патрубок 5 для подачи жидкости. При выходе из выпускного отверстия 4 для жидкости воде сообщают вихревое движение, вследствие чего непосредственно под впускным приспособлением 7 выпускного патрубка 5 создается процессирующее ядро вихря. Это процессирующее ядро вихря порождает интенсивные пульсирующие усилия, которые как флюидизируют, так и перемешивают загрязненный песок в зоне влияния такого ядра. Перемешивающее действие вынуждает частицы песка вступить в контакт между собой с энергией, которой достаточно для удаления с песка некоторого количества или всего нефтяного покрытия. Обычно примерно половину воды, направляемой в флюидизационную установку 3, отводят по выпускному патрубку 6 совместно с частицами песка, тогда как остальная вода остается в корпусе 1 на месте удаления песка. Этому очищающему эффекту содействует добавление в патрубок 5 для подачи жидкости соответствующих химикатов. Процессирующее ядро вихря вызывает удаление из корпуса песка и нефти, увлекаемых водой, по выпускному патрубку 6.

Нефть, песок и воду из выпускного патрубка 6 направляют в первый гидроциклон 8, где песок отделяют от нефти и воды и направляют в нижний продукт 9. Нефть и воду направляют в верхний продукт 10 и вводят во второй гидроциклон 14, где вода поступает в нижний продукт 15, а нефть направляют по переливному патрубку 16 в первую камеру 18 бака 17. Клапан 21 остается закрытым до тех пор, пока текучие среды в первой камере 18 не достигнут уровня, обеспечивающего истечение вихревого слоя нефти во вторую камеру 19. Клапан 21 может приводиться в действие автоматически с помощью средств контроля уровня, которые определяют положение поверхности раздела системы вода - нефть в первой камере 18. Нефть из второй камеры 19 отводят по трубе 22 для рекуперации. Воду из первой камеры 18 отводят по трубе 20 при открытии клапана 21; ее можно направлять в патрубок 5 для подачи жидкости флюидизационной установки 3 через систему 24 рециркуляции воды, приводимую в действие насосом 25.

На фиг. 2 представлено устройство, показанное на фиг. 1, которое используют для удаления нефти с песка, отводимого из трехфазного сепаратора 26. Такой фазовый сепаратор 26 может быть использован для разделения текучих сред, извлекаемых из нефтяной скважины, которые загрязнены песком. Этот песок проявляет тенденцию к оседанию на дно сепаратора 26, из-за чего уменьшается эффективный объем и засоряются отверстия фазового сепаратора. Песок, который удаляют, загрязнен нефтью.

Такой фазовый сепаратор 26 снабжен обычными выпускными отверстиями 27 для газа, отверстиями 28 для нефти и отверстиями 29 для воды. Кроме того, для загрязненного песка, который осел на дно бака, предусмотрен выпускной патрубок 30, проходящий к корпусу 1. Впускной патрубок 31 для воды, который подает воду в фазовый сепаратор 26 для смывания песка и нефти по выпускному патрубку 30, сообщен с насосом 32.

Динамометрический элемент 33 определяет массу содержимого корпуса 1 и посылает сигнал к контроллеру 34, который посылает сигнал, указывающий на количество песка в корпусе 1. Такой динамометрический элемент 33 мог бы в равной мере быть заменен сенсорным вибрационным датчиком внутри корпуса 1 для определения уровня песка внутри корпуса 1.

Контроллер 34 получает дополнительные сигналы от первого и второго датчиков 35, 36 истечения, которые определяют аномальные условия истечения в устройстве и посылают сигналы к многочисленным клапанам, насосу 32 и установке 37 для дозирования химикатов, как это изложено ниже. В остальном устройство такое же, что и показанное на фиг. 1.

Размеры используемой флюидизационной установки и продолжительность периода ее работы зависят от содержания песка в нефти. Так, например, на нефтяном месторождении, где количество извлекаемого песка невелико (менее 0,5 т/день), флюидизационная установка с 25-миллиметровым диаметром впускного приспособления 7 обычно может быть занята приблизительно по два часа в неделю. В случае же, когда количество извлекаемого песка является средним (до 20 т/день), та же самая флюидизационная установка обычно работает по двенадцать часов в день. А там, где количество извлекаемого песка велико (превышает 20 т/день), флюидизационная установка, диаметр впускного приспособления 7 у которой составляет 50 или 75 мм, может работать до двенадцати часов в день.

При необходимости удаления песка из фазового сепаратора 26 насос работает на первой скорости, обеспечивая закачивание воды по трубе 31 для смывания загрязненного песка с днища фазового сепаратора 26 по выпускному патрубку 30 внутрь корпуса 1. Тяжелый песок опускается на дно корпуса 1, в то время как вода с нефтью перетекает по сливной трубе 23 в отстойный бак для смеси воды с нефтью или поступает на дальнейшую обработку. По мере заполнения корпуса 1 песком и вытеснения воды с нефтью общая масса возрастает. Возрастание массы обнаруживается динамометрическим элементом 33, а повышение уровня песка обнаруживается вибрационным датчиком, и когда количество достигает пороговой величины, контроллер 34 перекрывает подачу воды насосом 32 в фазовый сепаратор 26, благодаря чему операция смывания прекращается. Затем насос 32 работает на второй скорости, которая ниже первой скорости, закачивая воду в патрубок 5 для подачи жидкости флюидизационной установки 3. Это обеспечивает очистку загрязненного песка, его удаление из корпуса 1 и отделение согласно вышеизложенному описанию со ссылкой на фиг. 1. Если количество извлекаемого песка необычно мало, его накапливаемое количество может не достигать порогового уровня. В этом случае операцию смывания песка завершает таймер.

По мере удаления песка из корпуса 1 флюидизационной установкой 3 количество песка внутри корпуса уменьшается до тех пор, пока не достигает величины, определение которой указывает на отсутствие в корпусе песка, после чего система отключается до того момента, пока не возникает необходимость вновь очистить сепаратор 26.

Вместо двойной гидроциклонной стадии, проиллюстрированной на фиг. 2, можно осуществлять одинарную гидроциклонную стадию, на которой нефть направляется в верхний продукт, а вода и песок поступают в нижний продукт.

На фиг. 3 проиллюстрировано устройство удаления основной массы песка, например, частиц, диаметр которых превышает 0,1 мм, из извлекаемой из нефтяной скважины текучей среды перед ее поступлением в трехфазный сепаратор. Это устройство включает в себя устройство, аналогичное тому, что показано на фиг. 1, хотя оно представлено в варианте с одинарной гидроциклонной стадией, верхний продукт в котором поступает не в бак, а во впускной патрубок трехфазного сепаратора.

Текучая среда, извлекаемая из нефтяной скважины, поступает в песколовку 38 внутри корпуса 1. Загрязненный песок оседает на дно корпуса, в то время как жидкая часть извлекаемой текучей среды перетекает из корпуса 1 по сливной трубе 23, которая проходит к впускному отверстию трехфазного сепаратора 26. Детектор 39 определяет, когда уровень песка в корпусе достигает заданной отметки, и флюидизационная установка 3 приводится в действие аналогично вышеизложенному описанию со ссылкой на фиг. 1. Выпускной патрубок 6 флюидизационной установки 3 проходит к первому гидроциклону 40, где происходит отделение песка и воды, которые направляются в нижний продукт 41, от нефти и некоторого количества воды, которые направляются в верхний продукт 42. Чистые песок и вода из нижнего продукта 41 поступают вначале на стадию 43 дегазирования, а затем направляются в отвал. Нефть и воду из верхнего продукта 42 закачивают назад во впускной патрубок трехфазного сепаратора 26.

Воду, отводимую из выпускного патрубка 29 для воды трехфазного сепаратора 26, направляют в гидроциклон 44 для системы жидкость и жидкость, а очищенную воду из нижнего продукта 45 направляют в патрубок для подачи жидкости после предварительного добавления соответствующих химикатов из установки 37 для дозирования химических средств. Если флюидизационная установка 3 не работает, приведение в действие соответствующих клапанов предотвращает поступление воды из нижнего продукта 45 в патрубок 5 для подачи жидкости, обеспечивая вместо этого ее подачу в отвал после завершения предварительной стадии 46 дегазирования. Нефть, содержащую водный компонент, отводят из выпускного патрубка 47 гидроциклона 44 и закачивают во впускной патрубок трехфазного сепаратора 26.

Вторая флюидизационная установка 48, которая работает так же, как и флюидизационная установка 3, описанная выше, снабжена ловушкой 49 в днище трехфазного сепаратора 26. Эта установка 48 работает точно так же, как флюидизационная установка 3, описанная выше; ее применяют для очистки трехфазного сепаратора 26 во время его естественных остановок или если по какой-либо причине песок из корпуса 1 переносится в трехфазный сепаратор 26. С загрязненным песком, удаленным второй флюидизационной установкой 48, поступают таким же образом, как и с песком из первой флюидизационной установки 3.

Модифицированный вариант песколовки 38 проиллюстрирован на фиг. 4. Здесь представлен корпус 1, в котором размещена флюидизационная установка 3 и имеется сливная труба 23, аналогичные представленным в предыдущих примерах.

Впускной патрубок 2 для извлекаемой текучей среды проходит по касательной к циклонному сепаратору 50, что обусловливает завихрение потока извлекаемой текучей среды. Циклонный сепаратор 50 снабжен сливным патрубком 51 для нефти, газа и некоторого количества воды. Второй сливной патрубок 52 предназначен для газа, который образует ядро по оси циклонного сепаратора 50. Расход потока отходящего газа регулируется воздушным клапаном 53. Этот газ довольно мокрый, вследствие чего для удаления жидкостей перед сбросом в атмосферу необходимо использовать устройство для обезвоживания газа. Всю удаляемую жидкость направляют в трехфазный сепаратор 26.

Нижний продукт 54 циклонного сепаратора переносит основную массу песка совместно с некоторым количеством воды, нефти и газа в нижнюю часть корпуса 1. Отражатель 55 распределяет песок, который отбрасывается к периферии за счет завихряющего эффекта в циклонном сепараторе 50, возникающего вокруг нижней части корпуса 1. Ряд дополнительных отражателей 56 искривляет путь, по которому все количество воды, нефти или газа из нижнего продукта 54 возвращается в верхнюю часть корпуса 1. Этот извилистый путь предотвращает миграцию песка в верхнюю часть корпуса.

Как показано на фиг. 5, у автоклава 1 имеется впускной патрубок 2 для извлекаемой текучей среды, проходящий в приемную камеру 57, которая плотно отгорожена стенками 58 и 59 от сливной камеры 60, снабженной сливной трубой 23, и нижней камеры 61. На стенки 58 и 59 опирается блок гидроциклонов 62, из которых показано только два. Каждый гидроциклон имеет впускной патрубок 63, обращенный к камере 57, причем его сливной выпускной патрубок 64 выходит в камеру 60, а его нижний выпускной патрубок 65 выходит в камеру 61. Гидроциклоны 62 сконструированы прежде всего для отделения песка от текучей среды, причем большая часть текучей среды направляется в сливную камеру 60 и удаляется по сливной трубе 23, тогда как большая часть песка с некоторым количеством текучей среды, включая сюда воду, нефть и газ, проходит в нижнюю камеру 61, где песок осаждается на дно камеры 61. Отсюда его можно непрерывно или периодически удалять с помощью флюидизационной установки 3, аналогичной той, что показана на фиг. 4.

Извлекаемая текучая среда поступает во впускной патрубок 2 прежде всего по главной линии 66. От этой линии отходит ответвление 67, которое соединено с патрубком 5 для подачи жидкости через регулировочный клапан 68, приводящий в действие флюидизационную установку.

Некоторое количество газа и нефти неизбежно собирается в верхней части нижней камеры 61, и поскольку давление в этой камере несколько превышает давление, создаваемое в камере 60 и сливной трубе 23, это количество можно удалять по выпускному патрубку 69, соединенному посредством линии 70 с главной выпускной линией 71, отходящей от сливной трубы 23. Таким путем камеру 61 можно освобождать от более легких текучих сред, тогда как более тяжелая текучая среда, в частности вода, выходит из флюидизационной установки 3 по выпускному патрубку 7.

Изобретение относится к процессам подготовки нефти для ее переработки, в частности к выделению из нефти твердых частиц, песка, воды. Исходную нефть в виде суспензии частиц в нефти загружают в корпус, оборудованный обращенной к днищу корпуса флюидизационной установкой, которая флюидизирует частицы и направляет их из корпуса в сепаратор, в частности в один или несколько гидроциклонов, где происходит разделение потока нефти и воды от частиц песка с водой. Исходный поток можно вводить в корпус через циклонный сепаратор, в котором обеспечивается некоторое предварительное разделение. Возле выходного отверстия из корпуса жидкости придают вихревое движение, в результате чего образуется воронка и обеспечивается частичное разделение нефти, воды и твердых частиц. Вихревое движение создают с помощью патрубка для подачи жидкости, который снабжен тангенциальным впускным отверстием. В воду, поступающую во флюидизационную установку, добавляют химические средства, способствующие отделению нефти от воды. Устройство для осуществления способа содержит корпус, расположенную в корпусе флюидизационную установку, и гидроциклон, а также трехфазный сепаратор, к которому от корпуса подходит сливная труба. Флюидизационная установка снабжена патрубком для подачи жидкости и выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости. Выпускной патрубок подсоединен к гидроциклону для разделения жидкости и твердого материала, а выпускной патрубок гидроциклона подходит к гидроциклону для отделения жидкости от жидкости. Сепаратор представляет собой автоклав, в котором циклонным сепаратором служит по крайней мере один гидроциклон, патрубки которого выходят в закрытую нижнюю камеру, где расположена флюидизационная установка. Технический результат - повышение эффективности и экономичности способа, обеспечение возможности использования способа в областях высоких давлений. 4 с. и 25 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ отделения нефти от частиц, покрытых нефтью, отличающийся тем, что включает загрузку суспензии частиц и нефти в корпус, содержащий флюидизационную установку, которая снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, а также имеет выпускной патрубок, причем применяют корпус, сконструированный так, что в него можно подавать воду под давлением, создаваемым вне корпуса, а выпускной патрубок из корпуса располагают внутри патрубка для подачи жидкости и снабжают на конце впускным приспособлением, выпускной патрубок подсоединяют к сепаратору, при этом осевой зазор между патрубком для подачи жидкости и впускным приспособлением выпускного патрубка, а также расход потока воды, поступающего в патрубок для подачи жидкости, выбирают в соответствии с плотностью суспензии, подают воду в патрубок для подачи воды и придают жидкости вихревое движение возле выходного отверстия, в результате чего образуется вихревая воронка, в которой создается хаотический режим движения нефти и частиц песка, их частичное разделение, перемещение водой в выпускной патрубок и таким же образом в сепаратор, где нефть, воду и твердые частицы подвергают разделению. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед поступлением в сепаратор нефть и воду направляют на одинарную гидроциклонную стадию системы жидкость - жидкость, где практически полностью отделяют песок и воду в виде нижнего продукта от нефти и воды, которые отводят в виде верхнего продукта. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед поступлением в сепаратор нефть, твердые частицы и воду пропускают через две гидроциклонные стадии, первая из которых предназначена для разделения жидкости и твердого материала в гидроциклоне, где отделяют значительную часть песка в виде нижнего продукта от нефти и воды, которые отводят в виде верхнего продукта, а вторая стадия предназначена для разделения жидкость - жидкость в гидроциклоне, где отделяют значительную часть воды в виде нижнего продукта от нефти, которую отводят в виде верхнего продукта. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что вихревое движение жидкости возле выходного отверстия создают наклонными лопастями, размещенными внутри патрубка для подачи жидкости. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что вихревое движение жидкости возле выходного отверстия создают с помощью патрубка для подачи жидкости, который снабжен тангенциальным впускным отверстием в цилиндрической камере перед выпускным отверстием этого патрубка. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что добавляют химические средства в воду, которую подают во флюидизационную установку с помощью патрубка для подачи воды. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что определяют количество частиц песка в корпусе и включают флюидизационную установку, когда количество частиц достигает порогового уровня. 8. Устройство для осуществления способа по п.3, содержащее корпус, имеющий впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка, расположенную в корпусе флюидизационную установку, и гидроциклоны, отличающееся тем, что флюидизационная установка снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, сконструированным так, чтобы в него можно было подавать воду под давлением извне корпуса, и выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости и снабженным на конце впускным приспособлением, причем этот выпускной патрубок проходит к гидроциклону для разделения жидкости и твердого материала, выпускной патрубок которого проходит к гидроциклону для отделения жидкости от жидкости. 9. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1 - 7, содержащее корпус, имеющий впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка, расположенную в корпусе флюидизационную установку и гидроциклон, отличающееся тем, что флюидизационная установка снабжена патрубком для подачи жидкости с выпускным отверстием, сконструированным так, чтобы в него можно было подавать воду под давлением извне корпуса, и выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости и снабженным на конце впускным приспособлением, причем этот выпускной патрубок проходит к гидроциклону, при этом устройство включает трехфазный сепаратор, к которому от корпуса проходит сливная труба. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что патрубок для подачи жидкости флюидизационной установки приспособлен для подачи воды из трехфазного сепаратора. 11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что впускной патрубок для покрытых нефтью частиц песка проходит к циклонному сепаратору, по нижнему патрубку которого песок с некоторым количеством связанных с ним текучих сред поступает в нижнюю часть корпуса, а по верхнему патрубку которого нефть и вода, практически свободные от песка, поступают в верхнюю часть корпуса. 12. Устройство по любому из пп.3 - 11, отличающееся тем, что зазор между патрубком для подачи жидкости и выпускным патрубком выполнен с возможностью закрытия, когда флюидизационная установка не работает. 13. Устройство по любому из пп.8 - 12, отличающееся тем, что для повышения давления в выпускном патрубке размещен струйный насос. 14. Устройство по любому из пп.8 - 13, отличающееся тем, что впускное приспособление выпускного патрубка выступает за пределы выпускного отверстия патрубка для подачи жидкости. 15. Сепаратор для выделения твердых частиц из смеси, содержащей твердые частицы и текучий компонент, содержащий корпус, имеющий впускной патрубок для такой смеси и выпускной патрубок для выделенной текучей среды, связанный с верхней частью корпуса, впускной патрубок для смеси, проходящий к циклонному сепаратору так, чтобы вызвать вихревое движение в циклонном сепараторе, имеющем верхний патрубок для направления текучих сред в верхнюю часть корпуса и нижний патрубок для направления твердых частиц и некоторого количества текучей среды в нижнюю часть корпуса, и связанную с нижней частью корпуса флюидизационную установку, отличающийся тем, что последняя имеет патрубок для подачи жидкости с выпускным отверстием, сконструированный так, чтобы по нему можно было подавать жидкость под давлением извне корпуса, и снабженный выпускным патрубком, расположенным внутри патрубка для подачи жидкости и снабженным на своем конце впускным приспособлением. 16. Сепаратор по п.15, отличающийся тем, что в корпусе расположены отражатели с целью искривления пути в верхнюю часть корпуса для любой текучей среды, поступающей из нижнего патрубка циклонного сепаратора, и предотвращения возможности попадания любых твердых частиц, поступающих из нижнего патрубка циклонного сепаратора, в верхнюю часть корпуса. 17. Сепаратор по п.15 или 16, отличающийся тем, что на осевой линии циклонного сепаратора размещен верхний выпускной патрубок для газа. 18. Сепаратор по п.15, отличающийся тем, что корпус представляет собой автоклав, циклонным сепаратором служит по меньшей мере один гидроциклон, нижний выпускной патрубок или патрубки которого выходят в закрытую нижнюю камеру автоклава, причем в этой камере расположена флюидизационная установка. 19. Сепаратор по п.18, отличающийся тем, что в нем имеется множество гидроциклонов, впускной патрубок для извлекаемой текучей среды открывается в приемную камеру, а сливные выпускные патрубки гидроциклонов открываются внутрь сливной камеры, причем приемная и сливная камеры герметично отделены друг от друга и от нижней камеры. 20. Сепаратор по п.18 или 19, отличающийся тем, что верхняя часть нижней камеры сообщена со сливным выпускным патрубком, отходящим от автоклава, для направления в него любого газа или нефти, поступающей с нижним продуктом гидроциклона в нижнюю камеру, или вовлечения в движение по нему текучими средами, отходящими по сливой трубе для отделения текучей среды. 21. Сепаратор по любому из пп.18 - 20, отличающийся тем, что подающий патрубок флюидизационной установки соединен с впускным патрубком для извлекаемой текучей среды так, что флюидизационная установка приводится в действие боковым потоком смеси. 22. Сепаратор по любому из пп.15 - 21, отличающийся тем, что подающий патрубок приспособлен для придания вихревого движения жидкости, выходящей из него. 23. Сепаратор по п.22, отличающийся тем, что для создания вихревого движения жидкости подающий патрубок снабжен наклонными лопастями. 24. Сепаратор по п.22, отличающийся тем, что для создания вихревого движения жидкости подающий патрубок снабжен тангенциальным впускным отверстием в цилиндрической камере перед выпускным отверстием этого патрубка. 25. Сепаратор по любому из пп.15 - 24, отличающийся тем, что содержит установку для дозирования химических средств, сообщенную с подающим патрубком флюидизационной установки для добавления этих средств в жидкость, подаваемую во флюидизационную установку. 26. Сепаратор по любому из пп.15 - 25, отличающийся тем, что для определения количества частиц в корпусе расположен датчик, обеспечивающий при достижении количества частиц пороговой величины приведение в действие флюидизационной установки. 27. Сепаратор по любому из пп.15 - 26, отличающийся тем, что зазор между подающим патрубком и выпускным патрубком выполнен с возможностью закрытия, когда флюидизационная установка не работает. 28. Сепаратор по любому из пп.15 - 27, отличающийся тем, что для повышения давления в выпускном патрубке установлен струйный насос. 29. Сепаратор по любому из пп.15 - 28, отличающийся тем, что впускное приспособление выпускного патрубка выступает за пределы выпускного отверстия подающего патрубка.

Приоритет по пунктам:
06.09.93 по пп. 1 - 16, 24 - 29;
08.12.93 по пп.17 - 23.