УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН Российский патент 2000 года по МПК E21B43/34 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение, в частности, в технологических приемах для разделения пластовых флюидов на компоненты - нефть, газ, воду (подготовка нефти).

Технологические приемы для подготовки нефти (отраслевой термин - деэмульсация) изучены достаточно подробно и широко применяются на практике [1].

Известно, что существующие установки деэмульсации без предварительного подогрева эмульсии и добавки специальных реагентов (деамульгаторов) для удаления бронирующих оболочек (природные стабилизаторы эмульсии и механические примеси на границе раздела нефть-вода, препятствующие слиянию капель воды при их столкновении) малоэффективны, поэтому практически всю добываемую обводненную нефть подготавливают на термохимических установках при повышенных температурах с добавкой деэмульгаторов.

Эти установки обладают существенным недостатком - большим объемом отстойной аппаратуры (металлоемкость), а процесс подготовки нефти в них требует высоких температур и большого расхода деэмульгатора.

Известна установка для магнитной обработки раствора, включающая кожух цилиндрической формы, внутри которого соосно и поочередно размещены магниты и магнитопроводы в форме кольца с периодами 6-12 см относительно друг друга [2].

Недостаток установки заключается в невозможности разделения фаз с требуемыми параметрами качества.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек (УРБО) в виде сопла Лаваля с сужающейся и расширяющейся частями и с турбулизатором потока, два трехфазных сепаратора с отводами нефти, газа и воды, трубный каплеобразователь, концевой делитель фаз для раздвоения потока нефти при направлении ее в два трехфазных сепаратора нефти и воды [3].

Недостатки установки заключаются в следующем:
1. сложность в изготовлении сопла Лаваля (УРБО) из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла, кроме того, работы по выполнению фигурных радиусов кривизны сопла являются дорогостоящими;
2. большая металлоемкость из-за наличия сразу двух трехфазных сепараторов нефти и воды;
3. выполнение турбулизатора потока в УРБО в виде самой узкой и очень короткой части сопла Лаваля, что не обеспечивает полного разрушения исходной эмульсии, и как следствие - удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода;
4. низкая эффективность подготовки продукции скважин.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости конструкции, ее упрощение при выдерживании необходимых требований к качеству продукции, повышение эффективности подготовки продукции скважин. Задача достигается тем, что установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизатором потока, трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды, согласно изобретению, снабжена узлом магнитной обработки нефти (УМОН), установленным в трубопроводе между узлом подогрева и узлом разрушения бронирующих оболочек или между узлом разрушения бронирующих оболочек и трехфазным сепаратором, а сужающаяся и расширяющаяся части узла разрушения бронирующих оболочек выполнены в виде конуса с углом конусности 20-70^o у сужающейся части и 2-20^o у расширяющейся, причем турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5-10 его диаметров.

Существенные признаки изобретения.

1. Узел подогрева.

2. Узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизатором потока.

3. Трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа и воды.

4. Снабжение установки подготовки продукции скважин УМОН.

5. Установка УМОН в трубопроводе между узлом подогрева и УРБО или между УРБО и трехфазным сепаратором.

6. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса.

7. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20-70^o у сужающей части и 2-20^o у расширяющейся.

8. Выполнение турбулизатора потока в виде цилиндра с длиной 5-10 его диаметров.

9. Трубопроводы, соединяющие между собой узел подогрева, УРБО и трехфазный сепаратор.

Признаки 1-3 являются общими с прототипом, а существенные признаки 4-9 являются существенными отличительными признаками.

Сущность изобретения.

Известные установки подготовки (деэмульсации) продукции скважин для осуществления процесса требуют большого расхода металла из-за наличия двух трехфазных сепараторов воды и нефти, трубного каплеобразователя и концевого делителя фаз. Кроме того, в известной установке в качестве УРБО используют сопло Лаваля, сложного и дорогого в изготовлении из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла. При прохождении потоком самой узкой части сопла Лаваля не создается высокая турбулентность потока (из-за малой ее длины) и как следствие не происходит полного разрушения исходной эмульсии и удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода.

Всех этих недостатков лишена предлагаемая установка подготовки продукции скважин. Это стало возможным благодаря наличию узла магнитной обработки нефти, в которой происходит разрушение эмульсии, и предложенному выполнению узла разрушения бронирующих оболочек, в котором турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5-10 его диаметров (больше зоны установления потока). Такая длина обеспечивает высокую турбулентность потока (не менее числа Рейнольдса 200000), что обеспечивает в сочетании с магнитной обработкой УМОН полное разрушение исходной эмульсии и удаление бронирующих оболочек с границы раздела фаз нефть-вода. При длине цилиндра менее 5 диаметров указанный эффект не достигается (или достигается частично), а при длине более 10 диаметров цилиндра - неоправданно возрастает металлоемкость установки.

Промысловые испытания показали, что выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20-70^o у сужающейся части и 2-20^o у расширяющейся части обеспечивает разрушение смеси, состоящей из нефти и воды, причем угол конусности в сужающейся части УРБО определяют условиями для минимальных потерь давления при резком сужении потока. Угол конусности расширяющейся части УРБО определяют условием постепенного роста масштаба турбулентных пульсаций для увеличения вероятности сталкивания тонкодисперсных капелек воды, лишенных бронирующей оболочки, их укрупнения с одновременным предупреждением вторичного передиспергирования укрупнившихся капель.

Наличие УМОН и заявленной конструкции УРБО позволяет направлять обработанную эмульсию сразу же в отстойную аппаратуру (один трехфазный сепаратор) без каплеобразователя и концевого делителя фаз, в которых обычно происходит окончательное разделение исходного сырья на компоненты с требуемыми параметрами качества продукции. Причем исследования проб эмульсии на выходе из УРБО предложенной конструкции (когда УМОН размещен в трубопроводе между узлом подогрева и УРБО) или на выходе из УМОН (когда он размещен между УРБО и трехфазным сепаратором), взятых с верхней образующей потока, показали, что ее стабильность (наличие бронирующей оболочки) и обводненность соответствует стабильности и обводненности эмульсии на выходе делителя фаз в конце каплеобразователя (по прототипу). Именно поэтому нефть после прохождения УРБО новой конструкции и УМОН можно направлять единым потоком в трехфазный сепаратор.

На фиг. 1 схематично представлена установка подготовки продукции скважин с УМОН, установленным в трубопроводе между узлом подогрева и УРБО;
на фиг. 2 схематично представлена установка подготовки продукции скважин с УМОН, установленным в трубопроводе между УРБО и трехфазным сепаратором;
на фиг. 3 представлен УРБО в поперечном сечении:
на фиг. 4 представлен УМОН в поперечном сечении;
Установка подготовки продукции скважины включает узел подогрева 1, узел разрушения бронирующих оболочек 2, трехфазный сепаратор 3 с отводами 4, 5, 6 соответственно нефти, газа и воды, узел магнитной обработки нефти 7. Узел подогрева 1, УРБО 2 и трехфазный сепаратор 3 соединены между собой трубопроводами 8, 9, 10.

УМОН 7 может быть установлен в трубопроводе 9 между узлом подогрева 1 и УРБО 2 или в трубопроводе 10 между УРБО 2 и трехфазным сепаратором 3.

УРБО 2 выполнен с сужающейся 11 и расширяющейся 12 частями в виде конуса и с турбулизатором потока 13 в виде цилиндра. Сужающаяся часть 11 УРБО 2 имеет угол конусности α=20-70^o, а расширяющаяся часть 12 - имеет угол конусности β=2-20^o. Длина цилиндра турбулизатора потока 13 составляет 5-10 его диаметров d.

Установка работает следующим образом. Промысловую смесь воды и нефти прокачивают по трубопроводу 8 в узел подогрева 1, где происходит нагрев ее до необходимой температуры. Далее по трубопроводу 9 нагретую смесь подают в УМОН 7, где происходит частичная передиспергация эмульгированных капель воды. Затем смесь поступает в УРБО 2, где происходит дальнейшая передиспергация эмульгированных капель воды с увеличением межфазной поверхности и полное удаление с нее природных стабилизаторов эмульсии (приводящие к сокращению расхода эмульсии). Потом по трубопроводу 10 смесь потоком направляют в трехфазный сепаратор 3, где происходит деление смеси на фазы нефть, вода и газ и последующий выход этих фаз из сепаратора 3 через отводы 4, 5, 6.

УМОН 7 может быть установлен в трубопроводе 10 между УРБО и трехфазным сепаратором (фиг. 2). В этом случае нагретая смесь сначала поступает в УРБО 2, а затем по трубопроводу 10 в УМОН, где происходит окончательное полное удаление с межфазной поверхности природных стабилизаторов эмульсии (механизм передиспергации эмульгированных капель воды аналогичен случаю, когда УМОН установлен в трубопроводе 9 между узлом подогрева 1 и УРБО 2).

В предлагаемом изобретении используют известное устройство магнитной обработки (фиг. 4), включающее непроницаемый кожух 14 цилиндрической формы из диамагнитного материала с заглушками 15 с торцов, внутри которого соосно и поочередно размещены магниты 16 и магнитопроводы 17, выполненные в форме кольца и размещенные с периодами 6-12 см относительно друг друга.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Размещенное в трубопроводе 9 устройство магнитной обработки посредством магнитов 16 создает магнитные поля, распространяющиеся по магнитопроводам 17. Расположение магнитов 16 и магнитопроводов 17 таково, что по ходу движения смеси нефти и воды между устройством магнитной обработки и трубопроводом 9 с периодичностью 6-12 см изменяется напряженность и направление поля на обратное, обеспечивая эффективную передиспергацию эмульгированных капель воды с увеличением межфазной поверхности и удалением с нее природных стабилизаторов эмульсии. Такого же эффекта достигают при размещении устройства магнитной обработки в трубопроводе 10.

Применение предложенной установки подготовки продукции скважин позволяет увеличить реальный выход подготовленной нефти, снизить металлоемкость конструкции установки, а также упростить ее, повысить эффективность подготовки продукции скважин за счет полного разрушения исходной эмульсии и удаления бронирующих оболочек полностью с границ раздела фаз нефть-вода.

Источники информации, использованные при составлении заявки:
1. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Москва, Недра, 1979, с. 209-215.

2. Патент РФ N 2117750, 1998 г.

3. Патент РФ N 2045982, 1995 г. (прототип).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение, в частности, в технологических приемах для разрушения пластовых флюидов на компоненты - нефть, газ, воду. Установка подготовки продукции скважин включает соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек (УБРО), трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды и узел магнитной обработки нефти (УМОН). Узел разрушения бронирующих оболочек выполнен с сужающейся и расширяющейся частями в виде конуса и турбулизатором потока в виде цилиндра. Узел магнитной обработки нефти установлен в трубопроводе между узлом подогрева и узлом разрушения бронирующих оболочек или между узлом разрушения бронирующих оболочек и трехфазным сепаратором. Угол конусности у сужающейся части УРБО составляет 20-70°, а у расширяющейся 2-20°. Длина цилиндра составляет 5-10 его диаметров. Промысловую смесь воды и нефти прокачивают в узел подогрева, затем ее подают в УРБО, а перед подачей в сепаратор пропускают через УМОН. По другой схеме после узла подогрева смесь воды и нефти подают сначала в УМОН, а затем перед подачей в сепаратор пропускают через УРБО. Использование изобретения снижает металлоемкость конструкции и упрощает ее при выдерживании необходимых требований к качеству выпускаемой продукции, позволяет повысить эффективность подготовки продукции скважин. 4 ил.

Установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и с турбулизатором потока, трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды, отличающаяся тем, что она снабжена узлом магнитной обработки нефти, установленным в трубопроводе между узлом подогрева и узлом разрушения бронирующих оболочек или между узлом разрушения бронирующих оболочек и трехфазным сепаратором, а сужающаяся и расширяющаяся части узла разрушения бронирующих оболочек выполнены в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающейся части и 2 - 20^o у расширяющейся, причем турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров.