СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПОДАЧИ РЕАГЕНТОВ В УСТАНОВКУ Российский патент 2011 года по МПК E21B43/34 B01D17/04 

Область техники

Настоящее изобретение касается способа оптимизации применения реагентов, в частности применения антипенных агентов и деэмульгаторов, на нефтеперерабатывающих установках на морском дне, на морском берегу или в открытом море.

Предшествующий уровень техники

Вспомогательные химические реагенты, такие как антипенные агенты и деэмульгаторы, должны практически всегда применяться при переработке нефти, где основной операцией является разделение газа, нефти и воды.

Такие вспомогательные реагенты на сегодняшний деньдозируют вручную с помощью насосов, которые установлены в разных местах, исходя из интенсивности работы платформы и от степени затруднений с вспененностью и разделением в технологическом процессе, которые оценивают визуально и индивидуально, исходя из текущей ситуации на платформе. Обычным способом добавления вспомогательных реагентов является регулирование их дозировки при возникновении затруднений. Часто между регулированиями проходят дни. Психологически, легче увеличить дозировку при возникновении затруднений, чем сократить. Заявителями было обнаружено, что оптимальным является как уменьшение, так и увеличение дозировки методом проб и ошибок, и эта операция чрезвычайно трудновыполнима. Вследствие этого, часто вызывают фирму по реагентам и, например, эта фирма находит новый реактив.

Такая практика неточна и часто приводит к передозировке вспомогательных реагентов, и реагенты часто характеризуются как вредные для окружающей среды.

Настоящее изобретение представляет способ дозирования реагентов, который представляет собой точное добавление реагентов и, таким образом, уменьшает стоимость таких реагентов и избавляет окружающую среду от ненужных и вредных выбросов.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение, характеризующееся тем, что реагенты дозируют, исходя из воздействия, которое они оказывают на толщину слоя пены и эмульсионного слоя, соответственно, жидкости, определено в представленной формуле изобретения и проиллюстрировано чертежами.

Описание чертежей

Фиг.1 - график, иллюстрирующий типичную зависимость достигаемого эффекта при дозировании реагента.

Фиг.2 - схема разделительного резервуара с графиком, иллюстрирующим образование различных слоев в резервуаре.

Фиг.3 - схема осуществления способа оптимизации.

Фиг.4 - схема осуществления альтернативного воплощения решения, показанного на фиг.3.

Фиг.5 - график дозировки реагентов по способу в соответствии с настоящим изобретением.

До настоящего момента, в сепараторах обычно применяют только простые датчики уровня и поверхности плюс измерители температуры и давления, например, сепараторы для отделения воды от нефти.

Тем не менее, в последние годы, становится более обычным устанавливать один или более измерителей профиля плотности, которые, в добавление к поверхности жидкости и поверхности раздела нефть/вода, также регистрируют профиль плотности сквозь сепаратор. Это обеспечивает количественную информацию о промежуточных фазах в сепараторе, таких как фаза пены и эмульсионная фаза (см. фиг.2).

Существует несколько принципов, которые применяют для коммерческих измерителей профиля плотности:

Измерители, основанные на многоуровневой гамма-радиации (источники и детекторы).

Измерители, основанные на измерении многоуровневой емкости.

Измерители, основанные на измерении многоуровневой индукции.

В дополнение к измерителям профиля плотности, измерители обводненности, то есть измерители, измеряющие количество воды в нефти в нефте-водном потоке жидкостей, становятся частью стандартного оснащения сепараторов.

Принципиальной идеей настоящего изобретения является контроль дозирования реагентов, в частности антипенных реагентов и деэмульгаторов, исходя из воздействия, которое они оказывают на толщину слоя пены и эмульсионного слоя, соответственно, в сепараторе.

Воздействие реагентов, как правило, зависит от дозировки. Большинство регентов имеют «оптимальную» дозировку, которая производит наиболее значительный эффект в точке оптимизации, как показано на фиг.1. Вертикальная ось на фиг.1 показывает эффективность реагента, тогда как горизонтальная ось показывает дозировку. Как показывает фиг.1, и передозировка, и недостаточная доза оказывают пониженный эффект. Вследствие этого, является важным постоянно дозировать необходимую подачу реагента.

Фиг.2 демонстрирует схематический сепаратор газ/нефть/вода, в котором его содержимым может быть, сверху донизу, газ, пена, нефть, эмульсия (воды и нефти) и вода. Справа от сепаратора представлен график, иллюстрирующий отношение между высотой и плотностью различных слоев.

Заявленный способ заключается в регулировании дозировки реагентов, в частности антипенных реагентов и деэмульгаторов, исходя из воздействия, которое они оказывают на толщину слоя пены и эмульсионного слоя, соответственно, в сепараторе. Фиг.3 демонстрирует осуществление способа настоящего изобретения. Газ/нефть/вода поставляются в разделительный резервуар 1 из скважины или аналога (не показано на фиг.3) по подводящему трубопроводу 2. В резервуаре образуются различные слои газа, пены, нефти, эмульсии и воды. Измерительное устройство 3 регистрирует состояние различных слоев и подает сигнал на контрольное устройство 4, которое, в свою очередь, контролирует насосы 5 и 6. Эти насосы прокачивают необходимое количество реагентов (антипенные реагенты и деэмульгаторз) из резервуаров 7, 8 для снабжения трубопровода 2 через трубопроводы 9, 10 на основании сигналов с контрольного устройства 4.

В соответствии с фиг.3 контрольные показатели способа регулирования дозировки реагентов могут, например, включать:

- минимизацию толщины пенного и эмульсионного слоев, то есть максимизацию возможного разделения в сепараторе, исходя из добавления реагентов, и

- удовлетворяющее максимальное количество требований к толщине пенного и эмульсионного слоев, то есть минимизацию применения реагентов, на основании разделительной способности разделительной системы.

Способ требует измерения, применяя измерительное устройство 3, профиля плотности по высоте сепаратора, которое показывает толщину пенного и эмульсионного слоев.

Фиг.4 демонстрирует альтернативное решение, в котором измеритель обводненности 11 установлен на выпускной трубе 14 для измерения количества воды в отделенной нефтяной фазе и измеритель нефти в воде 12 установлен на выпускной трубе 15 для измерения концентрации нефти в отделенной водной фазе, вытекающей из сепаратора 1. Эти измерения, для хорошего преимущества, могут быть введены в регулировочные алгоритмы контрольного устройства 4 с целью увеличения точности контрольного способа.

Тем не менее реальные дозировки, указанные для антипенного реагента и деэмульгатора, постоянно изменяются пропорционально наиболее важным свойствам и параметрам технологического процесса, таким как:

Химическая граница раздела фаз (газ/жидкость и нефть/вода границы раздела) является следствием всех поверхностно-активных веществ в нефтяной и водной фазах. Вспомогательные реагенты, такие как ингибиторы раковин, ингибиторы гидратов, ингибиторы парафинов и ингибиторы коррозии, все более или менее поверхностно активны, и изменения их дозировок влияют на химический состав границ раздела фаз газ/жидкость и нефть/вода. В дополнение, на химический состав также влияют обводненность и соотношение газ/жидкость в технологическом потоке (так как концентрация границы раздела - это количество поверхностно-активного вещества, разделенного участком границы раздела фаз в системе). Другими важными параметрами, которые влияют на химический состав границы раздела фаз, являются давление системы, температура системы и состав скважины (так как состав нефти может различаться в резервуаре).

Участок границы раздела фаз состоит из участков границы раздела фаз газ/жидкость и нефть/вода, то есть общий объем капель и пузырьков поверхностей, соответственно. Участок границы раздела фаз пенной фазы также определяется скоростью потока, соотношением газ/жидкость и распределением по размеру пузырьков. Участок границы раздела фаз эмульсионной фазы также определяется скоростью потока, обводненностью и распределением по размеру капель.

Свойства и параметры, которые определяют дозировку, требуемую для антипенных агентов и деэмульгаторов, многочисленны и очень сложны (часто невозможны) для измерения. Вследствие этого, ранее была введена практика ручного регулирования.

Предложенный способ дозирования постоянно оптимизирует суммарный эффект всех параметров и свойств, как указано выше, и способ, согласно настоящему изобретению, таким образом, обеспечивает точное дозирование в любое время.

Экономия реактивов, в случае применения способа, согласно настоящему изобретению, может быть значительной, как предложено на фиг.5, на которой график демонстрирует дозирование в процессе разделения нефть/воды за период времени. Пунктирная линия показывает прибавление реагентов, при использовании ручного способа регулирования, которое обычно применяют в настоящее время, в то время как сплошная линия показывает дозирование в соответствующем процессе, с применением способа, в соответствии с настоящим изобретением.

Изобретение относится к способу оптимизации применения реагентов, в частности применения антипенных агентов и деэмульгаторов, на нефтеперерабатывающих установках на морском дне, на морском берегу или в открытом море. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: по способу поток подают по подводящему трубопроводу в сепаратор, в котором его разделяют. Согласно изобретению антипенный агент и деэмульгатор дозируют, исходя из воздействия, которое они оказывают на толщину слоя пены и эмульсионного слоя, соответственно, в потоке. При этом измерение эмульсионных и пенных слоев выполняют с помощью измерителя профиля плотности, с помощью которого подают сигнал на контрольное устройство, контролирующее работу насосов, обеспечивающих прокачку замеренного количества антипенного агента и деэмульгатора в поток, который должен быть разделен. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ оптимизации применения антипенного агента и деэмульгатора для потоков газ/нефть/вода на нефтеперерабатывающих установках, расположенных на морском дне, на морском берегу или в открытом море, в котором поток подают по подводящему трубопроводу в сепаратор, в котором его разделяют, отличающийся тем, что антипенный агент и деэмульгатор дозируют, исходя из воздействия, которое они оказывают на толщину слоя пены и эмульсионного слоя соответственно в потоке, причем измерение эмульсионных и пенных слоев выполняют с помощью измерителя профиля плотности, с помощью которого подают сигнал на контрольное устройство, контролирующее работу насосов, обеспечивающих прокачку замеренного количества антипенного агента и деэмульгатора в поток, который должен быть разделен.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что антипенный агент и деэмульгатор добавляют в подводящий трубопровод.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что с помощью измерителя обводненности (11) на выпускной трубе (14) измеряют количество воды в отделенной нефтяной фазе, а измерителя нефти в воде (12) на выпускной трубе (15) измеряют концентрацию нефти в отделенной водной фазе, вытекающей из сепаратора (1).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что результаты измерения измерителя (11) и измерителя (12) используют для регулировочных алгоритмов контрольного устройства (4) с целью увеличения точности контрольного способа.