УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНДЕНСАТОВ ПОСЛЕ МОЙКИ СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/40 

Изобретение относится к устройствам для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования, загрязненных асфальто-смоло-парафинистыми отложениями (АСПО) и нефтепродуктами, и может быть использовано как непосредственно на скважине совместно с передвижными моющими установками, так и на стационарных моющих установках.

При проведении подземных ремонтов скважин поднятое скважинное оборудование (НКТ, штанги и т.п.) необходимо очищать от АСПО и нефтепродуктов. С этой целью поднятое оборудование укладывали на приемные мостки и обдували горячим паром. Разогретые АСПО и образующийся конденсат сливались с тела штанг, труб на землю под приемные мостки. При этом среднее количество АСПО могло составить от 200 до 500 кг, а конденсат в объеме до 4 м³ мог содержать нефтепродукты от 250 до 10000 мг/л за один ремонт скважины, по окончании проводилась зачистка бульдозером загрязненной площади. Однако это не снимало угрозу загрязнения окружающей среды.

Проведение работ по очистке поднятого скважинного оборудования в стационарных условиях, где имеются резервуары для приема конденсата после мойки, также не обеспечивает условия соблюдения экологичности, т.к. скважинное оборудование необходимо транспортировать к стационарной установке для мойки, что не исключает загрязнение окружающей среды (см. авт. свид. N 820924, кл. В 08 В 9/02, 1978)
Выполнение установки для мойки скважинного оборудования передвижной позволило разместить ее непосредственно на скважине (см. заявку N 98105088/06, 1998, решение о выдаче от 16.03.99), следовательно, позволило собирать промышленный конденсат после мойки скважинного оборудования непосредственно на скважине и в полевых условиях решать задачу по очистке конденсата после мойки для его последующего использования, например, для закачки очищенной воды в скважину.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности является установка для очистки промышленных конденсатов после мойки оборудования, включающая ступень предварительной очистки, выполненную в виде бака для отстоя с патрубком подвода очищаемого конденсата, и доочистную ступень, включающую напорные фильтры с пенополиуретановой загрузкой и соединительные трубопроводы (см. авт. свид. СССР N 823304, кл. С 02 F 1/40, 1979). В известной установке предусмотрен узел регенерации фильтрующего материала.

Однако известная установка характеризуется недостаточно высокой степенью очистки конденсата, ненадежностью в работе и невозможностью ее использования непосредственно на скважине, без транспортирования грязного оборудования, из-за высоких температур конденсата (70^oС и выше). При такой температуре нарушается режим работы известной установки, что приводит к снижению эффективности очистки промышленного конденсата. Как следствие - известная установка не позволяет очистить конденсат одновременно от АСПО и нефтепродуктов и тем самым достичь требуемой глубины очистки.

Кроме того, процесс регенерации фильтрующего материала в известной установке длительный из-за сложной конструкции узла регенерации.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования и обеспечения проведения ее как в стационарных условиях, так и в полевых условиях, при соблюдении экологических требований за счет сокращения времени очистки, достижения требуемой глубины очистки от АСПО и нефтепродуктов и снижения при этом эксплуатационных затрат.

Дополнительной целью изобретения является упрощение регенерации фильтрующего материала при одновременном исключении дополнительного узла регенерации.

Поставленная цель достигается тем, что в известной установке для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования, включающей ступень предварительной очистки, доочистную ступень с фильтрующими элементами, патрубки подвода очищаемого конденсата и отвода очищенной воды и нефтепродуктов и трубопровод, соединяющий обе ступени, новым является то, что ступень предварительной очистки выполнена в виде разделительного резервуара с патрубком подвода очищаемого конденсата от установки для мойки скважинного оборудования, с патрубком подвода поверхностно-активного вещества (ПАВ), а также с патрубком отвода асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО) в верхней части резервуара, доочистная ступень выполнена в виде последовательно соединенных напорного гидроциклона, фильтрующих элементов и наклонного отстойника, при этом напорный гидроциклон содержит тангенциальный входной патрубок, установленный неподвижно узел дополнительного раскручивания потока конденсата и сливной патрубок, а внутреннее пространство напорного гидроциклона содержит фильтрующе-коалесцирующую загрузку, при этом тангенциальный входной патрубок совмещен с форсункой для подачи в поток конденсата под давлением воздуха и нагретого пара, а сливной патрубок связан с фильтрующими элементами, выполненными в виде блока фильтров, соединенных параллельно, при этом каждый фильтр представляет собой корпус с размещенным в нем коаксиально цилиндром из волокнистого фильтрующего материала и размещенной в кольцевом пространстве между корпусом и цилиндром мелкозернистой фильтрующей загрузки, выход с фильтров подключен на вход наклонного отстойника с углом подъема в сторону патрубка для отвода нефтепродуктов, причем трубопровод, соединяющий обе ступени, содержит насос.

Фильтрующе-коалесцирующая загрузка гидроциклона выполнена из стружки нержавеющего металла.

Благодаря тому, что ступень предварительной очистки в заявляемой установке связана с установкой для мойки скважинного оборудования, появилась возможность подавать конденсат на очистку сразу после мойки поднятого из скважины оборудования. И поскольку конденсат после мойки имеет высокую температуру, поэтому содержит расплавленные АСПО и растворенные нефтепродукты, что позволяет осуществлять очистку конденсата непосредственно на скважине и тем самым исключить транспортировку грязного оборудования, исключить загрязнение окружающей среды, упростить технологию очистки.

Выполнение при этом в разделительном резервуаре патрубка для подвода ПАВ позволяет, наряду с отделением АСПО от конденсата под действием гравитационных сил, дозированно вводить ПАВ с целью ускорения и более эффективного отделения АСПО от конденсата, обеспечить тем самым вывод всплывших АСПО через выполненный в верхней части резервуара патрубок уже на стадии предварительной очистки.

Выполнение доочистной ступени установки в виде последовательно соединенных гидроциклона, блока фильтров и отстойника, их конструктивное выполнение позволяет привести процесс очистки конденсата одновременно от АСПО и нефтепродуктов в соответствие с нормой ПДК.

Благодаря тому, что в установку для очистки конденсата введен гидроциклон, обеспечивается интенсификация очистки жидкости, а конструктивное выполнение гидроциклона: наличие тангенциального входного патрубка, установленного неподвижно узла дополнительного раскручивания потока, сливного патрубка, соединенного с блоком фильтров, а также заполнение внутреннего пространства гидроциклона фильтрующе- коалесцирующей загрузкой, - позволяет произвести интенсивное раскручивание очищенного от АСПО конденсата и отделение в центробежном поле частиц нефтепродуктов от конденсата.

Благодаря тому, что тангенциальный ввод конденсата совмещен с форсункой для подачи под давлением в поток конденсата нагретого воздуха и пара, обеспечивается интенсивное распыление конденсата, как следствие - при раскручивании потока в гидроциклоне процесс отделения нефтепродуктов становится более интенсивным, т.к. мелкие пузырьки воздуха захватывают мелкие жидкие и твердые включения и способствуют их укрупнению, помогая отделению глобул воды от нефтепродуктов.

А благодаря тому, что раскрученный по гидроциклону поток конденсата проходит по узлу дополнительного раскручивания, например, по конусному неподвижному шнеку (как по направляющей) и по объему фильтрующе-коалесцирующей загрузки, обеспечивается еще большее укрупнение частиц нефтепродуктов и отделение их от глобул воды.

Выполнение загрузки гидроциклона в виде стружки из нержавеющего металла позволяет раскрученному потоку тысячекратно менять свое направление. Как следствие - отделившиеся нефтепродукты прилипают к загрузке, а очищенный конденсат через сливной патрубок поступает на дальнейшую очистку.

Предложенное выполнение блока фильтров обеспечивает надежную работу фильтрующих элементов, позволяет снизить нагрузку на коалесцирующую загрузку фильтров, а при выходе из строя хотя бы одного фильтра исключается остановка работы установки.

Выполнение загрузки фильтров с дискретно уменьшающейся пористостью (сначала волокнистый или стружечный материал, затем мелкозернистый материал) позволяет осуществлять регулярное отделение укрупненных такой загрузкой частиц оставшихся нефтепродуктов, существенно повысить степень очистки воды.

Выполнение фильтрующей загрузки в виде стружки (в гидроциклоне, а также может и в фильтрах) обеспечивается равномерное распределение очищаемой жидкости по живому сечению фильтра, что повышает к тому же ресурс самого фильтра.

Благодаря тому, что очищенную в фильтрах от нефтепродуктов жидкость дополнительно направляют в наклонный отстойник, обеспечивается окончательный этап очистки промышленного конденсата и получение очищенной воды в полном соответствии с нормами ПДК. Предлагаемый отстойник имеет большую протяженность истечения жидкости и малую скорость ее движения, поэтому оставшиеся после фильтров капельки нефти успевают всплыть и сконцентрироваться на поверхности очищенной воды, откуда нефтепродукты отводятся по патрубку, а очищенная вода - для технологического процесса.

Благодаря тому, что в ступени предварительной очистки практически задерживается максимальное количество АСПО, значительно повышается эффективность очистки конденсата в последующей ступени, при этом исключается необходимость частой замены загрузки в последующих узлах очистки, что снижает трудоемкость обслуживания в процессе эксплуатации установки.

Совмещение тангенциального патрубка ввода конденсата в гидроциклон с форсункой для подачи под давлением нагретого воздуха и пара позволяет по окончании работы установки продуть гидроциклон и блок фильтров сухим нагретым паром, что ускоряет процесс регенерации фильтрующего материала, при этом значительно упрощается процесс регенерации, причем он осуществляется без использования дополнительного блока регенерации. Хорошую регенерацию фильтров также обеспечивает выполнение загрузки из стружки нержавеющего металла.

Таким образом, заявляемая установка для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования обеспечивает высокую эффективность очистки конденсатов, причем как непосредственно на скважине, так и в стационарных условиях, при соблюдении экологических требований.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемой установки.

Установка содержит ступень предварительной очистки, выполненную в виде разделительного резервуара 1 с патрубком 2 подвода очищаемого конденсата от установки для мойки скважинного оборудования, с патрубком 3 подвода ПАВ, а также с патрубком 4 отвода АСПО в верхней части резервуара 1. Разделительный резервуар 1 представляет собой бак для отстоя, разделенный вертикальными перегородками 5 на сообщающиеся секции очистки с восходящим и нисходящим потоком и имеет выходной трубопровод 6, который связывает ступень предварительной очистки конденсата с доочистной ступенью.

Доочистная ступень очистки включает последовательно соединенные напорный гидроциклон 7, блок фильтров 8 и наклонный отстойник 9. Гидроциклон содержит корпус 10 в виде перевернутого конуса с размещенным внутри него узлом дополнительного раскручивания потока, выполненным, например, в виде неподвижного конусного шнека 11, и заполнен фильтрующе-коалесцирующей загрузкой 12, выполненной, например, в виде стружки из нержавеющего металла. Тангенциальный входной патрубок 13 гидроциклона 7 совмещен с форсункой 14 для подачи в поток конденсата под давлением воздуха и нагретого пара. Трубопровод 6 содержит насос 15 и подключен на входной патрубок 13 гидроциклона 7. Сливной патрубок 16 гидроциклона 7 подсоединен на вход блока фильтров 8, соединенных параллельно. Каждый фильтр содержит корпус 17, в котором коаксиально размещен цилиндр 18 с боковой поверхностью, выполненной из сетки, заполненный фильтрующе-коалесцирующей загрузкой 19 из волокнистого материала, например, фторопластовой стружки, либо из стружки нержавеющего металла, играющей роль первого фильтрующего слоя. Вторым фильтрующим слоем в фильтрах является слой мелкозернистой загрузки 20, например, из искусственного песка - пропанта, размещенный между корпусом 17 и сеткой цилиндра 18. Выход блока фильтров 8 подключен на вход наклонного отстойника 9, представляющего собой резервуар с несплошными вертикальными перегородками 21, образующими сообщающиеся секции с восходящим и нисходящим потоком. Угол подъема наклонного отстойника 9 выполнен в сторону патрубка 22 для отвода нефтепродуктов из верхней части отстойника 9. В нижней части отстойника 9 выполнен патрубок 23 отвода очищенной воды.

Работает установка следующим образом. В передвижную установку для мойки скважинного оборудования, размещенную на скважине, пар с ППУ подается в камеры для очистки поднятых из скважины штанг и насосно-компрессорных труб. Происходит разогрев и стекание нефтепродуктов с изделий на днище приемных камер. Пар в камерах конденсируется в жидкость, которая вместе с расплавленными АСПО и нефтепродуктами поступает самотеком в разделительный резервуар 1. Температура конденсата порядка 75^oC, что выше температуры плавления парафина. В этот же резервуар 1 по патрубку 3 поступает ПАВ в расчете 100 г на 1 м³ конденсата. В резервуаре 1 расплавленные АСПО всплывают на поверхность за счет разницы удельных весов. Отделившиеся АСПО сливаются по патрубку 4 в контейнер 24, где после остывания АСПО принимают форму брикетов и идут на утилизацию.

Отстоявшийся конденсат, имеющий после отстоя в резервуаре 1 концентрацию нефтепродуктов в количестве 250-750 мг/л и температуру порядка 70 - 80^oC, пневмонасосом 15 подают в гидроциклон 7 под давлением до 5 атм на водной тангенциальный патрубок 13. Одновременно на этот же вход гидроциклона 7 подается под давлением воздух и пар с температурой более 100^oC, в результате в гидроциклоне 7 происходит интенсивное распыление конденсата. Образовавшаяся газовоздушная смесь раскручивается в гидроциклоне 7 и попадает в коническую часть корпуса, где еще дополнительно раскручивается по коническому шнеку 11. При этом, проходя через загрузку 12 из стружки нержавеющего металла, поток конденсата тысячекратно меняет свое направление, и часть нефтепродуктов, всплывая и укрупняясь, увлекается потоком жидкости, а другая часть нефтепродуктов прилипает к стружке. Воздушные пузырьки и введенные ранее ПАВ способствуют интенсивному отделению глобул воды от нефти.

Далее очищенный конденсат через сливной патрубок 16 поступает в блок фильтров 8, делится на параллельные потоки и проходит последовательно сначала первый волокнистый слой загрузки 19 фильтров, а затем через боковые сетчатые стенки цилиндра 18 проходит второй слой мелкозернистой загрузки 20 фильтра. Часть нефтепродуктов задерживается на фильтрующем материале фильтров, а очищенная жидкость поступает в отстойник 9, где осуществляется доочистка конденсата и его стабилизация. Жидкость в отстойнике 9, перетекая из секции в секцию, образованные между перегородками 21, позволяет оставшимся капелькам нефти всплыть и сконцентрироваться на поверхности наклонного отстойника 9. Конструкция отстойника 9 (выполнение с уклоном, перегородки внутри) создают условия для заключительного этапа очистки конденсата: путь продвижения жидкости относительно длинный (порядка 2 м), все площади сечения между перегородками 21 достаточно большие, а скорость движения жидкости маленькая (порядка 1 м³/ч).

Всплывшие нефтепродукты удаляются через патрубок 22, а очищенная вода с допустимым содержанием нефтепродуктов (не более 0,3 мг/л) сливаются в приямок около скважины для последующего использования, например для закачки в скважину.

После окончания работ по очистке конденсата после мойки скважинного оборудования проводят регенерацию фильтрующей загрузки в гидроциклоне 7 и блоке фильтров 8, для чего их продувают сухим паром до полной очистки от прилипших нефтепродуктов и выводят их вновь в отстойник 9, а оттуда - в контейнер 25 для утилизации.

Испытания предлагаемой установки показали ее высокую эффективность. Концентрация нефтепродуктов в очищенной воде составила не более 0,3 мг/л, что соответствует нормам ПДК.

Предлагаемая установка надежно работает при высоких температурах конденсата, что позволило вести работы по очистке конденсата после мойки скважинного оборудования как в стационарных условиях, так и в полевых, непосредственно на скважине, и тем самым исключить загрязнение окружающей среды, сократить продолжительность процесса очистки.

В изобретении обеспечивается повышение эффективности очистки и обеспечение проведения ее как в стационарных условиях, так и в полевых условиях при соблюдении экологических требований за счет сокращения времени очистки, достижения требуемой глубины очистки от АСПО и нефтепродуктов и снижения при этом эксплуатационных затрат. Установка содержит в ступени предварительной очистки разделительный резервуар с патрубками подвода очищаемого конденсата, подвода ПАВ, отвода АСПО, а в доочистной ступени содержит последовательно соединенные гидроциклон, блок фильтров и наклонный отстойник (НО). Гидроциклон содержит корпус в виде перевернутого конуса с размещенным внутри узлом дополнительного раскручивания потока и фильтрующе-коалесцирующей загрузкой из стружки нержавеющего металла. Входной патрубок совмещен с форсункой для подачи в конденсат под давлением воздуха и нагретого пара. Фильтр содержит корпус с коаксиально расположенным в нем цилиндром с фильтрующе-коалесцирующей загрузкой 19 и размещенный в кольцевом пространстве между корпусом и цилиндром слой мелкозернистой фильтрующей загрузки 20. Выход блока Ф8 подключен на вход НО 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для очистки промышленных конденсатов после мойки скважинного оборудования, включающая ступень предварительной очистки, доочистную ступень с фильтрующими элементами, патрубки подвода очищаемого конденсата и отвода очищенной воды и нефтепродуктов и трубопровод, соединяющий обе ступени, отличающаяся тем, что ступень предварительной очистки выполнена в виде разделительного резервуара с патрубком подвода очищаемого конденсата от установки для мойки скважинного оборудования, с патрубком подвода поверхностно-активного вещества (ПАВ), а также с патрубком отвода асфальто-смоло-парафинистых отложений (АСПО) в верхней части резервуара, доочистная ступень выполнена в виде последовательно соединенных напорного гидроциклона, фильтрующих элементов и наклонного отстойника, при этом напорный гидроциклон содержит тангенциальный входной патрубок, установленный неподвижно узел дополнительного раскручивания потока конденсата и сливной патрубок, а внутреннее пространство напорного гидроциклона содержит фильтрующе-коалесцирующую загрузку, при этом тангенциальный входной патрубок совмещен с форсункой для подачи в поток конденсата под давлением воздуха и нагретого пара, а сливной патрубок связан с фильтрующими элементами, выполненными в виде блока фильтров, соединенных параллельно, при этом каждый фильтр представляет собой корпус с размещенным в нем коаксиально цилиндром из волокнистого фильтрующего материала и размещенной в кольцевом пространстве между корпусом и цилиндром мелкозернистой фильтрующей загрузки, выход с фильтров подключен на вход наклонного отстойника с углом подъема в сторону патрубка для отвода нефтепродуктов, причем трубопровод, соединяющий обе ступени, содержит насос. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующе-коалесцирующая загрузка гидроциклона выполнена из стружки нержавеющего металла.