СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения продукции нефтяных скважин на газ, нефть и воду.

Известна сепарационная установка, содержащая наклонную колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси и отвода газа, нефти и воды. Подводящий трубопровод соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2-0,25 длины колонны, а нижняя ее часть снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором (авт. свидетельство 1482932 от 23.06.89 г. , бюл. 23). Установка предназначена, в основном, для сепарации газа перед сырьевыми или товарными резервуарами, однако при высоком водосодержании нефти (свыше 30%) эта установка малоэффективна.

Известна трубная наклонная установка для сброса воды, включающая наклонную колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, успокоитель потока и отвода газа, нефти и воды. При поступлении продукции на установку газ по перемычкам из успокоителя и наклонной колонны поступает в газовый трубопровод, вода отводится из нижней части колонны, нефть - из верхней в нефтепровод, где вновь соединяется с газом. [Нефтяное хозяйство 4, 1992 г., с. 35-36].

Недостатком установки является то, что в ней отсутствуют условия для четкого разделения трех фаз: газа, нефти и воды, т.к. изначально предусматривается частичный отбор свободной воды (60-80%) от потенциального ее количества, выделившегося из эмульсии, а также возврат газа в нефть на выходе разделителя.

Кроме того, газосборный коллектор с перемычками, расположенными по верхней образующей трубного наклонного разделителя, малоэффективен, т.к. объемы газа, собирающиеся вдоль верхней образующей, незначительны, поэтому коллектор заполнен на большей части своей длины водой и нефтью, что в зимний период может привести к перекрытию его сечения за счет застывания нефти или замерзания воды.

Наиболее близкой к заявляемой является сепарационная установка, включающая наклонную колонну, разделенную трубопроводом ввода газожидкостной смеси на нефтеотстойную и водоотстойную секции. Трубопровод подвода газожидкостной смеси оснащен успокоителем потока с вертикальным газоотделяющим стояком (газосборником), а в месте ввода снабжен U -образным распределителем потока, входные концы которого размещены соответственно в нефтеотстойной и водоотстойной секциях. В верхней части наклонной колонны установлен вертикальный газоотводящий стояк (газосборник), снабженный газопроводом с газовым стояком. Колонна снабжена патрубками для отвода воды, нефти, газа и мехпримесей. Внутри колонны установлены датчики уровня раздела фаз газ - нефть и нефть - вода (патент РФ 2119372, кл. В 01 D 19/00, 1998 г.).

Известное устройство обладает рядом недостатков:
- отбор газа, осуществляемый в нижней горизонтальной части успокоительного трубопровода через вертикальный газоотводящий стояк, нецелесообразен по причине неустойчивости потока и, соответственно, малой доли отбираемого газа, что особенно нежелательно при разделении продукции скважин с высоким газосодержанием;
- газосборный трубопровод, расположенный по верхней образующей трубного наклонного разделителя, малоэффективен, т.к. объемы газа, собирающегося вдоль верхней образующей, незначительны;
- низкий напорный режим газожидкостной смеси в наклонной колонне;
- пульсация газожидкостной смеси в успокоительном трубопроводе и наклонной колонне за счет высокой скорости потока, что приводит к его перемешиванию и снижению качества разделения нефти и газа, а следовательно, и отделению воды;
- при двухпоточном вводе газожидкостной смеси возможен прорыв газа в наклонную колонну;
- необходимость регулирования уровня раздела фаз газ - нефть в наклонной колонне;
- при использовании известной установки на месторождениях с высоким газосодержанием (более 50 м³/м³) скорость на входе нефтяного потока высокая, что приводит к его перемешиванию и снижению качества, а следовательно, и отделению воды.

Задача изобретения - повышение эффективности разделения газожидкостной смеси.

Технический результат - снижение скорости течения потока газожидкостной смеси на входной части установки, обеспечение условий, исключающих вторичное перемешивание фаз.

Поставленная задача достигается тем, что сепарационная установка, включающая наклонную колонну, разделенную трубопроводом ввода газожидкостной смеси на водоотстойную и нефтеотстойную секции, успокоительный трубопровод, оснащенный газосборником, трубопроводы отвода газа, нефти и воды, датчик уровня раздела фаз нефть - вода. Особенность заключается в том, что успокоительный трубопровод расположен выше верхней точки наклонной колонны, газосборник установлен на конечном участке успокоительного трубопровода, а газопровод газосборника соединен с трубопроводами отвода газа из верхней части наклонной колонны и из буферной емкости, трубопровод ввода газожидкостной смеси выполнен в виде распределительного трубопровода, снабженного ограничителем и вертикальными прорезями, верхняя точка наклонной колонны расположена выше уровня нефти в буферной емкости, кроме того, колонна снабжена фильтром, расположенным вдоль ее оси.

Расположение успокоительного трубопровода выше верхней точки колонны позволяет создать напорный режим газожидкостной смеси в наклонной колонне и тем самым предотвратить пульсацию в успокоительном трубопроводе и наклонной колонне и снизить скорость газожидкостного потока на входе.

Газосборник, установленный в верхней части успокоительного трубопровода, позволяет предотвратить прорыв газа в наклонную колонну и снизить скорость течения газожидкостной смеси.

Расположение верхней точки наклонной колонны выше уровня жидкости в буферной емкости позволяет не контролировать уровень раздела фаз газ - нефть в наклонной колонне.

Размещение прорезей в трубопроводе подвода газожидкостной смеси дает возможность вытекающей струе распадаться на более мелкие струи и капли воды, что обеспечивает повышение эффективности очистки и увеличение массообмена нефти, находящейся в воде, с гидрофобным слоем.

На чертеже представлена заявляемая сепарационная установка.

Сепарационная установка включает наклонную колонну 1, разделенную трубопроводом ввода газожидкостной смеси 2 на нефтеотстойную 3 и водоотстойную 4 секции. Трубопровод ввода газожидкостной смеси 2 выполнен в виде распределительного трубопровода 5, снабженного ограничителем 6 и вертикальными прорезями 7. Успокоительный трубопровод 8 расположен выше верхней точки наклонной колонны 1. Газосборник 9 установлен на конечном участке успокоительного трубопровода 8, а газопровод отвода газа 10 из газосборника 9 соединен с трубопроводом отвода газа 11, выделившегося из верхней части наклонной колонны 1, и с трубопроводом отвода газа 12 из буферной емкости 13. Верхняя точка наклонной колонны 1 расположена выше уровня нефти в буферной емкости 13. Колонна 1 оснащена датчиком уровня раздела фаз нефть - вода 14 и клапаном 15 на трубопроводе отвода воды 16. Колонна снабжена фильтром 17, расположенным вдоль ее оси, а также трубопроводом отвода нефти 18 из наклонной колонны 1, выполненным в виде вертикального стояка, входной конец которого размещен в нефтеотстойной секции 3, а выход соединен с буферной емкостью 13. Нефть из буферной емкости 13 выводится по трубопроводу 19. На линии отвода газа 10 установлен датчик давления 20, соединенный с клапаном 21, а на уровне раздела фаз нефть - газ в буферной емкости 13 размещен датчик 22, соединенный с клапаном 23, установленным на трубопроводе отвода нефти 19.

Установка работает следующим образом.

Продукция нефтяных скважин - газожидкостная смесь - поступает в успокоительный трубопровод 8, где предварительно расслаивается на три фазы: газовую, нефтяную и водную. Газовая часть потока, скопившаяся в газосборнике 9, соединяется с газом, выделившимся из нефтяной эмульсии в верхней части колонны 1, и с газом, отводимым из буферной емкости 13, и затем отводится по газопроводу 10 потребителю. После отвода основной части свободного газа скорость течения водонефтяной эмульсии снижается, вследствие чего создаются условия для ее выравнивания и расслоения. Расслоившаяся водонефтяная смесь поступает в распределительный трубопровод 5 и разделяется на нефть и воду. Положение границы раздела фаз нефть - вода контролируется датчиком 14 и регулируется клапаном 15 на линии отвода воды 16. Отстоявшаяся нефть выводится из наклонной колонны 1 по трубопроводу 18, выполненному в виде вертикального стояка, входной конец которого размещен в нефтеотстойной секции 3, а выход соединен с буферной емкостью 13, и далее транспортируется на установку подготовки нефти. Вода, отстоявшаяся от частиц нефти и мехпримесей, проходит через фильтр 17 и выводится через трубопровод 16 из нижней части колонны. Давление на трубопроводе отвода газа контролируется датчиком 20 и регулируется клапаном 21. Отвод нефти по трубопроводу 19 контролируется датчиком 22 и регулируется клапаном 23.

Использование изобретения позволит
- повысить эффективность разделения продукции нефтяных скважин - газожидкостной смеси - за счет создания напорного режима размещением успокоительного трубопровода выше верхней точки наклонной колонны;
- отбирать из газожидкостной смеси в газосборник 95-98% свободного газа и тем самым предотвратить пульсацию;
- предотвратить попадание газа в колонну, за счет чего обеспечить качественное разделение эмульсии;
- расположение верхней точки наклонной колонны выше уровня нефти в буферной емкости позволяет проводить разделение без регулирования уровня раздела фаз нефть-газ;
- обеспечить поступление расслоенной эмульсии;
- улучшить отвод газа из успокоительного коллектора;
Установка промышленно применима, так как все узлы и детали выпускаются промышленностью.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения продукции нефтяных скважин на газ, нефть и воду. Установка включает наклонную колонну, разделенную трубопроводом ввода газожидкостной смеси на водоотстойную и нефтеотстойные секции, успокоительный трубопровод с газосборником, трубопроводы отвода газа, нефти и воды. Успокоительный трубопровод расположен выше верхней точки наклонной колонны, газосборник установлен на конечном участке успокоительного трубопровода, а газопровод газосборника соединен с трубопроводами отвода газа из верхней части наклонной колонны и из буферной емкости. Трубопровод ввода смеси выполнен в виде распределительного трубопровода с ограничителем и вертикальными прорезями, верхняя точка наклонной колонны расположена выше уровня нефти в буферной емкости. Колонна снабжена фильтром. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения продукции нефтяных скважин за счет создания напорного режима, предотвращении пульсации и попадания газа в колонну. 1 ил.

Сепарационная установка, включающая наклонную колонну, разделенную трубопроводом ввода газожидкостной смеси на водоотстойную и нефтеотстойные секции, успокоительный трубопровод, оснащенный газосборником, трубопроводы отвода газа, нефти и воды, датчик уровня раздела фаз нефть - вода, отличающаяся тем, что успокоительный трубопровод расположен выше верхней точки наклонной колонны, газосборник установлен на конечном участке успокоительного трубопровода, а газопровод газосборника соединен с трубопроводами отвода газа из верхней части наклонной колонны и из буферной емкости, при этом трубопровод ввода газожидкостной смеси выполнен в виде распределительного трубопровода, снабженного ограничителем и вертикальными прорезями, верхняя точка наклонной колонны расположена выше уровня нефти в буферной емкости, кроме того, колонна снабжена фильтром, расположенным вдоль ее оси.