ТРУБНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ФАЗ Российский патент 1999 года по МПК B01D19/00 B01D17/02 

Изобретение относится к области нефтеподготовки, в частности к трубным фазным делителям, и может быть использовано на нефтепромыслах при группе замерных установок и при дожимных насосных станциях.

Известен трубный разделитель фаз с попутным отбором нефти и воды, состоящий из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, а внутри - разделительные перегородки, к каждой из которых шарнирно прикреплена вертикальная стенка, соединенная с механизмом регулирования отбора нефти и воды (см.а.с. СССР N 488595, кл. B 01 D 17/02, от 1972 г.).

Однако указанный известный делитель фаз характеризуется низкой производительностью, малой пропускной способностью, что затрудняет обработку больших объемов эмульсии.

Кроме того, известный делитель не обеспечивает высокий эффект разделения фаз, т. к. разделение эмульсии в нем происходит в процессе ее ламинарного движения по трубе, что не исключает вторичного перемешивания фаз.

Вместе с этим, известный делитель характеризуется большими габаритами (длина трубы ≈ 100 м), что увеличивает его материалоемкость и требует для его размещения больших производственных площадей.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является трубный делитель фаз, включающий наклонную колонну с нефтеподводящим и нефтеотводящим коллекторами и газовым коллектором, при этом наклонная колонна подключена к нефтеотводящему коллектору несколькими Л-образными нефтеотводящими трубопроводами, наклонными в противоположную колонне сторону, нефтеподводящий коллектор соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2 - 0,25 длины колонны, а нижняя часть колонны снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором (см. а.с. СССР NN 1487932, кл. B 01 D 19/00, от 1987 г.).

Недостатком указанного известного делителя фаз является недостаточная производительность, особенно при разделении высокообводненной эмульсии, что снижает интенсификацию процесса.

Кроме того, известный делитель фаз не обеспечивает качественное разделение эмульсии на нефть, воду и газ, особенно эмульсий, образованных из тяжелых нефтей.

Кроме того, габариты известного делителя фаз достаточно велики и составляют в длину порядка 50 м.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса разделения любых типов газоводонефтяных эмульсий за счет увеличения производительности при одновременном повышении качества разделения фаз.

Дополнительной целью является уменьшение габаритов делителя фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в известном трубном делителе фаз, включающем наклонную колонну с эмульсионно-принимающим коллектором, содержащим патрубок ввода эмульсии, трубопровод, установленный в нижней части колонны и содержащий выходной патрубок для сброса воды, водоотводящие трубы, соединяющие колонну с трубопроводом, газо- и нефтеотводящие коллекторы, каждый из которых снабжен выходным патрубком, новым является то, что наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб с общим эмульсионно-принимающим коллектором, который выполнен ниже уровня расположения выходных патрубков газо- и нефтеотводящих коллекторов, причем патрубок ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора не менее чем на 1 м, при этом патрубок ввода эмульсии эмульсинно-принимающего коллектора установлен тангенциально, при этом водоотводящие трубы выполнены вертикальными, а газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором.

Целесообразно трубы наклонной колонны и водотводящие трубы выполнить с одинаковыми диаметром.

В настоящее время из общедоступных источников информации нам неизвестны трубные делители фаз предлагаемой конструкции.

Благодаря тому, что в предлагаемом делителе наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг к другу труб, обеспечивает возможность увеличить пропускную способность делителя, а значит и увеличить его производительность.

А благодаря тому, что трубы наклонной колонны расположены с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости, обеспечивается равномерное распределение по ним входящих потоков эмульсии, а значит и исключается пульсация потоков и обеспечивается равномерная их скорость, что также увеличивает производительность делителя.

Благодаря тому, что эмульсионно-принимающий коллектор является общим для всех труб наклонной колонны и патрубок ввода в него эмульсии установлен тангенциально, то при попадании в этот коллектор потока эмульсии обеспечивается создание циркуляционного, завихряющегося потока, в результате чего создаются условия для разделения эмульсии на фазу за счет разности их плотностей. При этом благодаря центробежной силе, мелкодисперсные капли нефти и воды коагулируются, переходя в однородную среду, тем самым увеличивая разность плотностей фаз за счет увеличения массы. Причем этот процесс будет происходить как в наклонных трубах, так и в трубопроводе.

При таком характере движения эмульсии и при возникающей разности плотностей в водоотводящих вертикальных трубах будет происходить массообмен воды на нефть (из наклонной трубы глобулы воды будут уходить в трубопровод, а из трубопровода глобулы нефти подниматься вверх и попадать в наклонную трубу. Причем, благодаря тому, что диаметры труб наклонной колонны и водоотводящих труб одинаковы, достигается одинаковое их смачивание, а значит и равномерное отделение воды, что обеспечивает высокое качество отделившейся фазы. Перепад не менее 1 м между уровнем патрубка ввода эмульсии в устройство и уровнем выходного патрубка нефтеотводящего коллектора необходим для более полного массообмена по вертикальным трубам с целью более глубокого обезвоживания нефти.

А благодаря тому, что газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором, то пузырьки газа, проходя через него, отделяются от мельчайших частиц нефти.

Все это способствует более полному расслаиванию фаз.

Кроме того, благодаря указанному перепаду в уровнях эмульсионно-принимающего коллектора и уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора обеспечивается существенное снижение турбулентного перемешивания входящего в трубы из эмульсионно-принимающего коллектора потока эмульсии с жидкостью, уже находящейся в наклонных трубах и уже подвергшейся частичному разделению, что также способствует и непрерывности процесса разделения эмульсии, что увеличивает производительность, и повышению качества ее разделения.

Благодаря использованию указанных выше эффектов, которые обеспечивает новое конструктивное выполнение предлагаемого делителя фаз, повышается качество разделения эмульсии на составляющие: газ, нефть, воду, причем такая высокая эффективность обеспечивается при использовании различных типов эмульсий (как с легкими, так и с тяжелыми нефтями). Все это повышает эффективность работы делителя.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема трубного делителя фаз; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1.

Трубный делитель фаз включает наклонную колонну 1 с эмульсионно-принимающим коллектором 2, содержащим патрубок 3 ввода эмульсии, газоотводящий коллектор 4 с выходным патрубком 5, нефтеотводящий коллектор 6 с выходным патрубком 7 и трубопровод 8 с выходным патрубком 9 для сбора воды, установленный в нижней части колонны 1. Наклонная колонна 1 выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом α друг к другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб 10 и 11 (фиг. 2), для которых эмульсионно-принимающий коллектор 2 выполнен общим, а патрубок 3 ввода эмульсии установлен тангенциально и размещен ниже уровня расположения выходных патрубков 5 и 7 газо- нефтеотводящих коллекторов 4 и 6 соответственно, причем патрубок 3 ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка 7 нефтеотводящего коллектора 6 не мене чем на 1 м. Колонна 1 соединена с трубопроводом 8 вертикальными водоотводящими трубами 12. Газоотводящий коллектор 4 снабжен газосепаратором 13.

Причем целесообразно трубы 10, 11 и водоотводящие трубы 12 выполнить с одинаковым диаметром.

В газоотводящем коллекторе 5 установлен газосепаратор 13.

Предлагаемый трубный делитель фаз работает следующим образом.

Делитель фаз устанавливается перед дожимной насосной станцией или при групповой замерной установке. Газоводонефтяная эмульсия по патрубку 3 поступает в эмульсионно-принимающий коллектор 2, где завихряется, подвергаясь частичному разделению, и далее поступает в наклонные трубы 10 и 11 и трубопровод 8, где происходит дальнейшее разделение эмульсии на фазы. При этом в водоотводящих трубах 12 происходит массобмен глобул нефти и глобул воды, и нефть, как более легкая фаза, поднимется вверх в наклонные трубы 10 и 11, а глобулы воды поступают в трубопровод 8 и отводятся через выходной патрубок 9 на водоподготовку перед закачкой в пласт. А газ и глобулы нефти продвигаются дальше по трубам 10 и 11 и разделяются в верхней части наклонной колонны 1, причем нефть поступает в нефтеотводящий коллектор 6 и через выходной патрубок 7 выводится в емкость сбора нефти, а газ поступает в газоотводящий коллектор 4 и через выходной патрубок 5 попадает в газосепаратор 13, где отделяется от мельчайщих частиц нефти и выводится в линию газоосушки и далее потребителю.

При использовании предлагаемого делителя фаз обеспечивается более высокая степень разделения эмульсии при достижении высокого качества получаемых фаз нефти, воды и газа.

Ниже в таблице приведены результаты по разделению газоводонефтяной эмульсии предлагаемым делителем фаз.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый трубный делитель фаз обеспечивает высокую производительность при одновременном достижении высокого качества фаз, получаемых при разрушении эмульсии. Все это способствует повышению эффективности работы делителя.

Кроме того, предлагаемый детитель фаз характеризуется малыми габаритами (его длина не превышает 14 м).

Изобретение относится к области нефтеподготовки. Делитель включает наклонную колонну и эмульсионно-принимающий коллектор (ЭК), содержащий патрубок ввода эмульсии, газоотводящий коллектор с выходным патрубком, нефтеотводящий коллектор с выходным патрубком и трубопровод. Колонна выполнена по меньшей мере в виде двух труб, у которых ЭК выполнен общим, а патрубок ввода установлен тангенциально и размещен ниже уровня выходного патрубка не менее чем на 1 м. Колонна соединена с трубопроводом вертикальными водоотводящими трубами. Газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором. Изобретение решает задачу увеличения производительности при повышении качества разделения фаз любых типов газоводонефтяных эмульсий. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Трубный делитель фаз, включающий наклонную колонну с эмульсионно-принимающим коллектором, содержащим патрубок ввода эмульсии, трубопровод, установленный в нижней части колонны и содержащий патрубок для сбора воды, водоотводящие трубы, соединяющие колонну с трубопроводом, газо- и нефтеотводящие коллекторы, каждый из которых снабжен выходным патрубком, отличающийся тем, что наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг к другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб с общим эмульсионно-принимающим коллектором, который выполнен ниже уровня расположения выходных патрубков газо- и нефтеотводящих коллекторов, причем патрубок ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора не менее чем на 1 м, при этом патрубок ввода эмульсии эмульсионно-принимающего коллектора установлен тангенциально, водоотводящие трубы выполнены вертикальными, а газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором. 2. Трубный делитель фаз по п.1, отличающийся тем, что трубы наклонной колонны и водоотводящие трубы выполнены с одинаковым диаметром.