СЕПАРАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕННОЙ ИЗ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И СОДЕРЖАЩЕЕ ЕГО СЕПАРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2020 года по МПК E21B43/34 B01D17/28 B01D21/02 B01D21/26 

Перекрестная ссылка на связанные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет по китайской патентной заявке CN 201510214004.4 с названием "Сепарационное устройство и способ сепарации" (Separation device and separation method), поданной 29 апреля 2015 г., которая полностью включена в данный документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к области обработки полученной из нефтяной скважины текучей среды, в частности, к сепаратору для полученной из нефтяной скважины текучей среды. Настоящее изобретение также относится к сепарационному устройству, содержащему сепаратор.

Уровень техники

Процесс разработки нефтяного месторождения обычно проходит три стадии, в том числе стадию, на которой добыча нефти растет, стадию, на которой добыча нефти остается стабильной, и стадию, на которой добыча нефти падает с прорывом воды в добывающую скважину. В частности, по отношению к некоторым скважинам после нескольких десятилетий извлечения нефти, применяют подход добычи с водонагнетанием, для улучшения или поддержания добычи нефти из них. Указанное неизбежно влечет за собой рост содержания воды в текучих средах, получаемых из данных нефтяных скважин. Например, содержание влаги в получаемой текучей среде некоторых нефтяных скважин достигает 90%. Поэтому имеется насущная необходимость создания сепарационного устройства, которое обеспечивает эффективную сепарацию нефти и воды для полученной из нефтяной скважины текучей среды.

Раскрытие изобретения

Направленное на решение вышеупомянутой проблемы настоящее изобретение предлагает сепаратор для полученной из нефтяной скважины текучей среды и сепарационное устройство, содержащее сепаратор. Сепаратор и сепарационное устройство согласно настоящему изобретению можно применять для вторичной сепарации нефти, воды и осадка из полученной из нефтяной скважины текучей среды.

Сепаратор для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно первому аспекту настоящего изобретения содержит корпус и группу труб, установленную в корпусе. Группа труб включает в себя множество горизонтальных труб, расположенных с разделением на уровни по вертикали, и множество вертикальных труб, которые обеспечивают горизонтальным трубам на смежных уровнях сообщение по текучей среде друг с другом. Множество горизонтальных труб имеет общую впускную трубу, сообщающуюся со средой снаружи корпуса, и каждая из горизонтальных труб имеет соответствующий выпуск. Сепаратор выполнен в такой конфигурации, что горизонтальные трубы в верхнем уровне, среднем уровне и нижнем уровне, соответственно, используются как нефтяные трубы, водяные трубы и трубы для осадка.

При эксплуатации сепаратора настоящего изобретения после прохода полученной из нефтяной скважины текучей среды в группу труб вещества, содержащиеся в текучей среде, должны сепарироваться друг от друга автоматически. Например, осадок должен осаждаться для входа в трубу для осадка и нефть должен всплывать для входа в нефтяную трубу, а вода должна входить в водяную трубу. Это способствует уменьшению трудоемкости и экономии энергии. В дополнение, когда вода проходит в водяной трубе, нефть и осадок, которые она несет, должны продолжать сепарироваться из нее, и соответственно входить в нефтяную трубу и трубу для осадка через вертикальные трубы. Это дополнительно обеспечивает улучшение показателей сепарации нефти, воды и осадка друг от друга.

В одном варианте осуществления, множество горизонтальных труб имеет три уровня, в том числе, верхний первый уровень, промежуточный второй уровень и нижний третий уровень, соответствующие нефтяной трубе, водяной трубе и трубе для осадка.

В одном варианте осуществления каждая из множества горизонтальных труб проходит по прямой линии. Например, корпус может иметь по существу, трубную конструкцию, при этом множество горизонтальных труб проходит вдоль аксиального направления корпуса.

В одном варианте осуществления, все из множества горизонтальных труб проходят по соответствующим горизонтальным кривым параллельно друг другу. Предпочтительно, все из множества горизонтальных труб проходят по параллельным горизонтальным спиральным линиям. Таким образом, длину пути потока воды можно значительно увеличить, при этом улучшая действие сепарации нефти, вода и осадка друг от друга. В дополнение, расположение множества горизонтальных труб по горизонтальными спиральными линиям является предпочтительным для более эффективного использования пространства в емкости. Это помогает уменьшить объем сепаратора без ущерба показателям сепарации, с экономией при этом пространства пола и расходов.

В одном варианте осуществления, каждая из множества горизонтальных труб имеет постоянный внутренний диаметр.

В одном варианте осуществления впускная труба имеет внутренний диаметр, постепенно увеличивающийся вдоль направления потока текучей среды. Таким образом, полученная из нефтяной скважины текучая среда, после входа во впускную трубу, должна быстро замедляться в переводе на расход, при этом получается предпочтительная сепарация нефти, воды и осадка, которые содержатся в полученной из нефтяной скважины текучей среде, друг от друга. Вследствие отличающейся плотности трех веществ, нефти, воды и осадка, сепарированная нефть должен всплывать до верхнего уровня для входа в нефтяную трубу, и сепарированный осадок должен осаждаться на нижний уровень для входа в трубу для осадка, а оставшаяся текучая среда (в основном вода) должна оставаться на промежуточном уровне и входить в водяную трубу, при этом достигается автоматическая сепарация нефти, воды и осадка друг от друга.

В одном предпочтительном варианте осуществления водяная труба выполнена так, что ее внутренний диаметр постепенно увеличивается по направлению потока текучей среды. Хотя нефть, вода, и осадок являются в значительной мере сепарированными друг от друга во впускной трубе, вода, проходящая в водяной трубе, продолжает нести с собой некоторый осадок и несепарированную нефть. Поскольку внутренний диаметр водяной трубы постепенно увеличивается, поток воды должен дополнительно замедляться. Таким образом, осадок и несепарированная нефть, которые он несет, должны дополнительно сепарироваться из воды, и соответственно входить в трубу для осадка и нефтяную трубу через вертикальные трубы, при этом достигается дополнительная автоматическая сепарация нефти, воды и осадка друг от друга.

Внутренний диаметр водяной трубы может меняться в различной степени согласно масштабу обработки сепаратором полученной из нефтяной скважины текучей среды. Предпочтительно, внутренний диаметр водяной трубы имеет градиент изменения в диапазоне от 0,002 до 0,005.

В одном варианте осуществления вертикальные трубы содержат множество первых сообщающихся труб, которые параллельны друг другу и установлены между нефтяной трубой и водяной трубой, и множество вторых сообщающихся труб, которые параллельны друг другу и установлены между водяной трубой и трубой для осадка. Первые сообщающиеся трубы установлены прямо противоположно вторым связывающим трубам. В одном предпочтительном варианте осуществления внутренний диаметр расположенной ниже по потоку первой сообщающейся трубы больше, чем у расположенной выше по потоку первой сообщающейся трубы. Нефть и воду, которые содержатся ниже по потоку воды, относительно трудно сепарировать друг от друга. Изобретатель обнаружил, что внутренний диаметр расположенных ниже по потоку вертикальных труб можно увеличивать для способствования сепарация нефти из воды. Аналогично, внутренний диаметр расположенной ниже по потоку второй сообщающейся трубы может быть больше, чем у расположенной выше по потоку второй сообщающейся трубы. Это способствует осаждению мелких частиц осадка в трубе для осадка.

В одном варианте осуществления труба для осадка выполнена проходящей наклонно вниз. Например, труба для осадка имеет угол наклона больше 0° и меньше или равный 15°. Это дает предпочтительный выпуск осадка из трубы для осадка.

В одном варианте осуществления оба, выпуск нефтяной трубы и выпуск трубы для садка, проходят наружу из корпуса, а выпуск водяной трубы установлен в корпусе для обеспечения дополнительной сепарации жидкости из водяной трубы в корпусе. Согласно такой конструкции корпус сам по себе применяется аналогично емкости для сепарации осаждением. Таким образом, как сепарацию потока полученной из нефтяной скважины текучей среды в группе труб, так и сепарацию осаждением в корпусе можно выполнять в корпусе. В результате, общий объем сепаратора согласно настоящему изобретению можно заметно уменьшить без ущерба показателям сепарации нефти, воды и осадка друг от друга, при этом получая экономию пространства пола. Кроме того, группу труб и корпус можно собирать в заводских условиях и транспортировать и применять с помощью модульного основания, что значительно упрощает демонтаж и монтаж, а также транспортировку сепаратора.

В одном варианте осуществления внутреннее пространство корпуса снабжено множеством разделительных перегородок, проходящих вдоль вертикальных направлений, для разделения на множество сепарационных камер, сообщающихся по текучей среде друг с другом. Боковая стенка корпуса снабжена множеством выполненных в ней направляющих отверстий для нефти, соответственно, сообщающихся по текучей среде с множеством сепарационных камер. Таким образом, небольшие количества нефти и осадка, которые переносятся в воде, можно постепенно сепарировать из воды в множестве сепарационных камер, и нефть, сепарированная в каждой из множество сепарационных камер, можно немедленно направлять на выход через направляющее отверстие для нефти, выполненное в соответствующей сепарационной камере. Таким образом, можно предотвращать повторное смешивание с водой нефти, при этом улучшая производительность сепарации между нефтью и водой.

В одном варианте осуществления нижняя стенка корпуса снабжена множеством выполненных в ней выпусков осадка, соответственно, сообщающихся по текучей среде с множеством сепарационных камер. Таким образом, осадок в сепарационной камере можно немедленно выпускать наружу, при этом предотвращая чрезмерное скопление осадка в сепарационной камере, и уменьшая частоту техобслуживания, обусловленного скоплением осадка.

В одном варианте осуществления множество разделительных перегородок содержит: расположенную выше по потоку первую разделительную перегородку, которая имеет верхний конец, соединенный с уплотнением с верхней стенкой корпуса, и нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и выполненную со сквозным проходом в своем участке; расположенную ниже по потоку третью разделительную перегородку, которая имеет верхний конец и нижний конец, соответственно расположенные на расстоянии от верхней стенки и нижней стенки корпуса; и вторую разделительную перегородку, установленную между первой разделительной перегородкой и третьей разделительной перегородкой, причем вторая разделительная перегородка имеет нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки корпуса. Множество сепарационных камер содержит: первую сепарационную камеру, образованную первой разделительной перегородкой и первой концевой стенкой корпуса, вторую сепарационную камеру, образованную первой разделительной перегородкой и второй разделительной перегородкой, третью сепарационную камеру, образованную второй разделительной перегородкой и третьей разделительной перегородкой, и четвертую сепарационную камеру, образованную третьей разделительной перегородкой и второй концевой стенкой корпуса. Направляющие отверстия для нефти второй сепарационной камеры и третьей сепарационной камеры расположены выше верхнего конца второй разделительной перегородки и ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки, хотя направляющее отверстие для нефти четвертой сепарационной камеры расположено ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки. Боковая стенка второй сепарационной камеры снабжена в своем нижнем участке впуском для воды, содержащей растворенный газ, и вторая концевая стенка корпуса снабжена проходящим в ней выпуском для воды, сообщающимся с четвертой сепарационной камерой. После входа во вторую сепарационную камеру, вода, содержащая растворенный газ, должна высвобождать много небольших пузырьков. Нефтяные капли, содержащиеся в воде, должны объединяться с данными небольшими пузырьками и переноситься при этом с быстрым всплытием вверх, таким образом, дополнительно сепарируясь из воды.

В одном варианте осуществления, сепаратор дополнительно содержит насос растворенного газа, который имеет впуск, сообщающийся с выпуском для воды, и выпуск, сообщающийся с впуском для воды, содержащей растворенный газ.

В одном варианте осуществления множество разделительных перегородок дополнительно содержит четвертую разделительную перегородку, установленную в четвертой сепарационной камере рядом с третьей разделительной перегородкой, четвертая разделительная перегородка имеет нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки корпуса и расположенный выше нижнего конца третьей разделительной перегородки. Четвертая сепарационная камера имеет выпуск осадка, установленный ниже по потоку от четвертой разделительной перегородки. Четвертая разделительная перегородка обеспечивает стационарное состояние воде ниже по потоку от нее, что может способствовать осаждению осадка. Таким образом, качество воды, выпускаемой из четвертой сепарационной камеры можно улучшить.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено сепарационное устройство для полученной из нефтяной скважины жидкости, содержащий циклон и сепаратор согласно первому аспекту настоящего изобретения. Выпуск циклона сообщается с впускной трубой сепаратора. Сепарационное устройство выполнено так, что циклон выполняет первичную сепарацию полученной из нефтяной скважины текучей среды, и сепаратор выполняет вторичную сепарацию текучей среды, полученной из циклона.

Согласно сепарационному устройству, циклон применяется вначале для выполнения предварительной сепарации полученной из нефтяной скважины текучей среды для удаления большой части нефти и малой части воды. Потом применяется сепаратор для выполнения вторичной сепарации предварительно сепарированной полученной из нефтяной скважины текучей среды, что может улучшить показатели сепарации между нефтью и водой. В одном варианте осуществления, впускная труба сепаратора снабжена впуском для реагента. В одном варианте осуществления, полимерная алюминиевая очищающая добавка может вводится в воду через впуск для реагента для улучшения показателей очистки воды.

В настоящей заявке термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" применяются со ссылкой на направление потока текучей среды.

В сравнении с существующей техникой настоящее изобретение имеет следующее преимущества. На начальном этапе, во время применения сепаратора настоящего изобретения, после входа полученной из нефтяной скважины текучей среды в группу труб через впускную трубу вещества, содержащиеся в текучей среде должны сепарироваться друг от друга автоматически. Указанное помогает уменьшить трудоемкость и сэкономить энергию. В дополнение, когда вода проходит в водяной трубе, нефть и осадок, которые переносятся с ней, должны дополнительно сепарироваться из нее, и соответственно входить в нефтяную трубу и трубу для осадка через вертикальные трубы. В сравнении с обычной статической сепарацией нефти, воды и осадка друг от друга в бак осаждения, текущая вода является более предпочтительной для сепарация нефти и осадка, которые переносятся с водой. Это обеспечивает сепаратору настоящего изобретения улучшенные показатели сепарации нефти и воды друг от друга.

Краткое описание чертежей

Ниже настоящее подробно описано в соединении с вариантами осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых показано следующее.

На фиг. 1 схематично показана конструкция сепаратора для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 схематично показан вид сверху конструкции сепаратора для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематично показана конструкция группы труб сепаратора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 схематично показана конструкция группы труб сепаратора согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 схематично показана конструкция корпуса варианта осуществления, показанного на фиг. 1.

На фиг. 6 схематично показана конструкция сепарационного устройства для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

На чертежах одинаковые компоненты указаны одинаковыми ссылочными позициями. Чертежи выполнены без соблюдения фактического масштаба.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение ниже дополнительно описано в соединении с прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 схематично показана конструкция сепаратора 10 для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения (ниже в данном документе именуется сепаратором 10). Как показано на фиг. 1, сепаратор 10 содержит корпус 13 и группу 101 труб, расположенную в корпусе 13. Группа 101 труб включает в себя множество горизонтальных труб 102 в разделенном на уровни устройстве в вертикальном направлении и множество вертикальных труб 103, которые обеспечивают смежным уровням горизонтальных труб 102 сообщение по текучей среде друг с другом. Данные горизонтальный трубы 102 совместно используют впускную трубу 121, сообщающуюся со средой снаружи корпуса 13, и каждая из горизонтальных труб 102 имеет соответствующий выпуск 104. Впускная труба 121 применяется для приема полученной из нефтяной скважины текучей среды, и горизонтальные трубы 102 применяются для сепарирования нефти, воды и осадка из полученной из нефтяной скважины текучей среды.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, горизонтальные трубы 102 включают в себя три уровня, т.е., горизонтальную трубу 122 верхнего уровня, используемую, как нефтяную трубу, горизонтальную трубу 123 промежуточного уровня, используемую, как водяную трубу, и горизонтальную трубу 124 нижнего уровня, используемую как трубу для осадка. Нефтяная труба 122, водяная труба 123 и труба 124 для осадка все являются прямыми трубами, сообщающимися с впускной трубой 121. Каждая из нефтяной трубы 122, водяной трубы 123 и трубы 124 для осадка снабжена соответствующим выпуском, т.е., выпуском 1221 нефтяной трубы 122, выпуском 1231 водяной трубы 123 и выпуском 1241 трубы 124 для осадка.

После входа полученной из нефтяной скважины текучей среды во впускную трубу 121 нефть, вода и осадок, содержащиеся в ней, должны автоматически расслаиваться под действием силы тяжести, и соответственно входить в нефтяную трубу 122, водяную трубу 123 и трубу 124 для осадка, при этом получается автоматическая сепарация нефти, воды и осадка друг от друга. Сепарированные нефть и осадок должны откачиваться из соответствующих выпусков нефтяной трубы 122 и трубы 124 для осадка. Выпуск 1231 водяной трубы 123 выполнен отличающимся от выпусков нефтяной трубы 122 и трубы 124 для осадка, и описан подробно ниже. Предпочтительно, впускная труба 121 выполнена в таком виде, что ее внутренний диаметр постепенно увеличивается вдоль направление потока текучей среды. В целом, впускная труба 121 является аналогичной трубе с раструбом по форме. Это способствует дополнительному уменьшению расхода полученной из нефтяной скважины текучей среды во впускной трубе 121, при этом успешно получается осаждающая сепарация нефти, воды и осадка друг от друга.

Хотя сепарация нефти и осадка выполняется, вода, входящая в водяную трубу 123 все еще содержит в себе некоторую нефть и осадок, которые при прохождении воды в водяной трубе 123 должны дополнительно сепарироваться и соответственно входить в нефтяную трубу 122 и трубу 123 осадка по вертикальным трубам 103. Для удлинения пути потока воды в водяной трубе 123 нефтяную трубу 122, водяную трубу 123 и трубу 124 для осадка можно выполнить проходящими по горизонтальным кривым параллельным друг другу. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, нефтяная труба 122, водяная труба 123 и труба 124 для осадка проходят по горизонтальным спиральным линиям, т.е., спиральным трубам, параллельным друг другу. Следует понимать, что в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, вертикальные трубы аналогичные вертикальным трубам 103 варианта осуществления, показанного на фиг. 1, также расположены между смежными уровнями нефтяной трубы 122, водяной трубы 123 и трубы 124 для осадка.

Водяная труба 123 может иметь постоянный внутренний диаметр. То есть, ее внутренний диаметр D1 может поддерживаться неизменным. Аналогично, каждая из нефтяной трубы 122 и трубы 124 для осадка может также иметь постоянный внутренний диаметр. Тем не менее, внутренние диаметры нефтяной трубы 122, водяной трубы 123 и трубы 124 для осадка могут либо являться одинаковыми или отличающимися друг от друга.

Водяную трубу 123 можно выполнять также в других формах. Как показано на фиг. 3, водяная труба 123 выполнена с внутренним диаметром D2, постепенно увеличивающимся по направлению потока текучей среды. Предпочтительно, внутренний диаметр D2 водяной трубы 123 имеет градиент изменения в диапазоне от 0,002 до 0,005. Например, для линейной водяной трубы 123 градиент равен значению тангенса углового поля а водяной трубы 123. В целом, линейная водяная труба 123 является аналогичной трубе с раструбом по форме. Специалист в данной области техники может, согласно пропускной способности, разработанной для сепаратора 10, выбрать нужную величину в диапазоне от 0,002 до 0,005. Когда внутренний диаметр D2 водяной трубы 123 постепенно увеличивается, расход воды в водяной трубе 123 дополнительно уменьшается, что способствует дополнительной сепарации осадка и несепарированной нефти, которые несет вода в ней.

Снова со ссылкой на фиг. 1, вертикальные трубы 103 содержат множество первых сообщающихся труб 125, расположенных между нефтяной трубой 122 и водяной трубой 123, и множество вторых сообщающихся труб 126, расположенных между водяной трубой 123 и трубой 124 для осадка. Первые сообщающиеся трубы 125 параллельны друг другу, и вторые сообщающиеся трубы 126 также параллельны друг другу. Кроме того, первые сообщающиеся трубы 125 расположены прямо противоположно вторым сообщающимся трубам 126. В таком случае, каждый раз, когда вода в водяной трубе 123 проходит мимо позиции сообщения первой сообщающейся трубы 125, второй сообщающейся трубы 126 и водяной трубы 123, нефть и осадок, содержащиеся в ней должны дополнительно сепарироваться от воды. Таким образом, группа 101 труб, снабженная множеством первых сообщающихся труб 125 и вторых сообщающихся труб 126, может выполнять многостадийную сепарацию воды, проходящей в водяной трубе 123, для лучшего сепарирования нефти, воды и осадка друг от друга и улучшения результатов сепарации полученной из нефтяной скважины текучей среды.

На фиг. 4 показана группа 101 труб, имеющая первые сообщающиеся трубы 125 другого типа. Как показано на фиг. 4, расположенная ниже по потоку первая сообщающаяся труба 125 имеет внутренний диаметр D3 больше внутреннего диаметра D4 расположенной ниже по потоку первой сообщающейся трубы 125. Группа 101 труб такой конструкции является предпочтительной для сепарации нефти из воды. Следует отметить, что в таких обстоятельствах внутренние диаметры D5 всех вторых сообщающихся труб 126 могут являться равными друг другу. Альтернативно, внутренние диаметры D5 вторых сообщающихся труб 126, как внутренние диаметры первых сообщающихся труб 125, могут постепенно увеличиваться вниз по потоку.

Можно продолжить описание ссылками на фиг. 1. Выпуск 1221 нефтяной трубы 122 и выпуск 1241 трубы 124 для осадка оба выходят наружу из корпуса 13, а выпускная труба 1231 водяной трубы 123 размещена в корпусе 13. Это обеспечивает текучей среде (или воде) из водяной трубы 123 дополнительное сепарирование в корпусе 13.

На фиг. 5 показана конструкция корпуса 13, показанного на фиг. 1. Для удобства рассмотрения группа 101 труб опущена, и схематично показана только позиция, где выпуск 1231 водяной трубы 123 расположен в корпусе 13. Как показано на фиг. 5, корпус 13 снабжен внутри множеством разделительных перегородок проходящих в вертикальных направлениях. Каждая из множества разделительных перегородок имеет уплотненное соединение с боковой стенкой корпуса 13 и пересекается с группой 101 труб, при этом разделяя внутреннее пространство корпуса 13 на множество сепарационных камер, сообщающихся по текучей среде друг с другом. Боковая стенка корпуса 13 снабжена множеством окон прохода нефти с соответствующим сообщение по текучей среде с множеством сепарационных камер, и нижняя стенка 54 корпуса 13 снабжена множеством выпусков осадка с соответствующим сообщением с множеством сепарационных камер. В результате, корпус 13 сам по себе применяется аналогично емкости сепарации осаждением.

Конкретно, разделительные перегородки могут содержать расположенные последовательно от места выше по потоку до места ниже по потоку, первую разделительную перегородку 131, вторую разделительную перегородку 132 и третью разделительную перегородку 133. Первая разделительная перегородка 131 имеет верхний конец и нижний конец уплотненно соединенные с верхней стенкой 53 и нижней стенкой 54 корпуса 13 соответствующим способом; вторая разделительная перегородка 132 имеет нижний конец, уплотненно соединенный с нижней стенкой 54 корпуса, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки 53 корпуса 13; и третья разделительная перегородка 133 отнесена от обеих, верхней стенки 53 и нижней стенки 54 корпуса 13. В дополнение, нижняя площадь первой разделительной перегородки 131 выполнена с возможностью создания сквозного прохода 55. Таким образом, первая сепарационная камера 136, вторая сепарационная камера 138, третья сепарационная камера 137 и четвертая сепарационная камера 139, соответственно, образованы между первой разделительной перегородкой 131 и первой концевой стенкой 56 корпуса 13, между первой разделительной перегородкой 131 и второй разделительной перегородкой 132, между второй разделительной перегородкой 132 и третьей разделительной перегородкой 133, и между третьей разделительной перегородкой 133 и второй концевой стенкой 57 корпуса 13.

Выпуск 1231 водяной трубы 123 расположен в первой сепарационной камере 136, которая сообщается по текучей среде со второй сепарационной камерой 138 через сквозной проход 55. Следует отметить, что в установленном состоянии сквозной проход 55 является смежным с нижней стенкой 54 корпуса 13, но расположенным на расстоянии от нее, например, на расстоянии 600 мм. При этом можно предотвратить блокирование сквозного прохода 55 осадком из первой сепарационной камеры 136 и/или второй сепарационной камеры 138. Вторая сепарационная камера 138 и третья сепарационная камера 137 сообщаются по текучей среде друг с другом через зазор 58, созданный между второй разделительной перегородкой 132 и верхней стенкой 53 корпуса 13. Впуск 63 для воды, содержащей растворенный газ, предусмотрен в нижней площади боковой стенки второй сепарационной камеры 138. Расстояние от впуска 63 для воды, содержащей растворенный газ, до нижней стенки 54 может, например, составлять 600 мм. Таким образом, может предотвращаться перемешивание осадка, отложившегося в нижней части второй сепарационной камеры 138, водой, содержащей растворенный газ. Третья сепарационная камера 137 и четвертая сепарационная камера 139 сообщаются по текучей среде друг с другом через зазор 59, созданный между нижним концом третьей разделительной перегородки 133 и нижней стенкой 54 корпуса 13. Хотя зазор 62, созданный между верхним концом третьей разделительной перегородки 133 и верхней стенкой 53 корпуса 13 обеспечивает сообщение между третьей сепарационной камерой 137 и четвертой сепарационной камерой 139, вода фактически не проходит через зазор 62. Это дополнительно описано ниже. Выпуск 61 для воды, сообщающийся с четвертой сепарационной камерой, 139 предусмотрен на втором конце стенки 57 корпуса 13.

При эксплуатации сепаратора вода из выпуска 1231 водяной трубы 123 вначале входит в первую сепарационную камеру 136, в которой вода, нефть и осадок сепарируются друг от друга. Затем сепарированная нефть направляется на выход через направляющее отверстие 521 для нефти первой сепарационной камеры 136; сепарированный осадок выпускается через выпуск 601 осадка первой сепарационной камеры 136; и остальная вода проходит во вторую сепарационную камеру 138 через сквозной проход 55. Вода, содержащая растворенный газ, входящая во вторую сепарационную камеру 138 через впуск 63 для воды, содержащей растворенный газ, должна высвобождать много мелких пузырьков, которые могут заставлять нефть, содержащуюся в воде, быстро всплывать наверх, при этом достигая цели сепарации между нефтью и водой. Нефть, сепарированная во второй сепарационной камере 138, должна направляться на выход через направляющее отверстие 522 для нефти второй сепарационной камеры 138; осадок должен выпускаться через выпуск 602 осадка второй сепарационной камеры 138; и вода должна проходить в третью сепарационную камеру 137 через зазор 58. В третьей сепарационной камере 137, нефть, вода, и осадок должны дополнительно сепарироваться друг от друга. В частности, вода, содержащая растворенный газ, который не высвобожден полностью во второй сепарационной камере 138, должна продолжить высвобождать мелкие пузырьки в третьей сепарационной камере 137, при этом, обеспечивая сепарацию между нефтью и водой. Нефть, сепарированная в третьей сепарационной камере 137, должна направляться на выход через направляющее отверстие 523 для нефти третьей сепарационной камеры 138; осадок должен выпускаться через выпуск 603 осадка третьей сепарационной камеры 137; и вода должна проходить в четвертую сепарационную камеру 139 через зазор 59. В четвертой сепарационной камере 139, нефть, вода и осадок должны дополнительно сепарироваться друг от друга, затем сепарированная нефть должна направляться на выход через направляющее отверстие 524 для нефти четвертой сепарационной камеры 139; сепарированный осадок должен выпускаться через выпуск 604 для осадка четвертой сепарационной камеры 139; и вода должна выходить из корпуса 13 через выпуск 61 для воды.

Сепаратор 10 дополнительно содержит насос 15 растворенного газа, который имеет впуск, сообщающийся с выпуском 61 для воды, и выпуск, сообщающийся с впуском 63 для воды, содержащей растворенный газ. Таким образом, насос 15 растворенного газа может использовать сепарированную воду для подготовки воды, содержащей растворенный газ, при этом экономя запасы воды. Насос 15 растворенного газа является хорошо известным специалистам в данной области техники, и поэтому не описан в данном документе. Газ, применяемый в подготовке воды, содержащей растворенный газ, может являться воздухом или инертным газом, например азотом.

Вода, содержащая растворенный газ, подаваемая во вторую сепарационную камеру 138, должен высвобождать много газа, который должен накапливаться в верхней части корпуса 13. Поэтому, вентиляционный клапан 70 установлен в верхней части корпуса 13. Вследствие прохождения потока воды газ, высвобожденный из воды, содержащей растворенный газ, возможно присутствует во всех, второй сепарационной камере 138, третьей сепарационной камере 137 и четвертой сепарационной камере 139. Зазор 62, образованный между верхним концом третьей разделительной перегородки 133 и верхней стенкой 53 корпуса 13, создает проход, через который газ из четвертой сепарационной камеры 139 проходит в третью сепарационную камеру 137 и выпускается через вентиляционный клапан 70. То есть, зазор 62 применяется только для выпуска газа в четвертой сепарационной камере 139, при этом вода или нефть не должна проходить через него. В таких обстоятельствах направляющие отверстия 522 и 523 для нефти второй сепарационной камеры 138 и третьей сепарационной камеры 137 оба расположены выше верхнего конца второй разделительной перегородки 132 и ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки 133, хотя направляющее отверстие 524 для нефти четвертой сепарационной камеры 139 расположено ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки 137. Это может предотвращать проход нефти в третьей сепарационной камере 137 и четвертой сепарационной камере 139 через зазор 62. Кроме того, корпус 13 может снабжаться уровнемером жидкости для каждой из сепарационных камер для более точного контроля уровня нефти в каждой из сепарационных камер. Дополнительно, при бесперебойной работе, поскольку множество сепарационных камер сообщаются друг с другом, уровни жидкости во множестве сепарационных камер являются, по существу, одинаковыми. Поэтому, направляющие отверстия 521, 522, 523, и 524 для нефти можно, по существу, располагать на одном уровне, и достаточно одного уровнемера жидкости. Как альтернатива, вторая сепарационная камера 138 и третья сепарационная камера 137 могут, конечно, совместно использовать одно направляющее отверстие для нефти.

В четвертой сепарационной камере 139 для предотвращения перемешивания отложившегося осадка высвобожденным из воды содержащимся в ней растворенным газом и предотвращения входа осадка в третьей сепарационной камере 137 в камеру 74 осаждения, предусмотрена четвертая разделительная перегородка 134 смежная с третьей разделительной перегородкой 133 ниже по потоку от нее. Четвертая разделительная перегородка 134 имеет нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой 54 корпуса 13, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки 53 корпуса 13 и расположенный над нижним концом третьей разделительной перегородки 133. Таким образом, буферная область 73, как часть четвертой сепарационной камеры 139 образована между четвертой разделительной перегородкой 134 и третьей разделительной перегородкой 133. И камера 74 осаждения, как другая часть четвертой сепарационной камеры 139 образована между четвертой разделительной перегородкой 134 и вторым концом стенки 57 корпуса 13. Выпуск 604 для осадка четвертой сепарационной камеры 139 расположен в камере 74 осаждения, т.е., ниже по потоку от четвертой разделительной перегородки 134. Таким образом, вода из третьей сепарационной камеры 137 вначале проходит в буферную область 73, и не должна проходить в камеру 74 осаждения до перелива для перехода через четвертую разделительную перегородку 134. Это предотвращает нарушение водой, проходящей во второй сепарационной камере 138, третьей сепарационной камере 137 и буферной области 73 состояния покоя отложившегося осадка в камере 74 осаждения, и при этом обеспечивает улучшение качества воды, выпускаемой из выпуска 61 для воды.

На фиг. 6 показано сепарационное устройство 200 для полученной из нефтяной скважины текучей среды согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Сепарационное устройство 200 содержит циклон 11 и сепаратор 10. Циклон 11 оборудован впуском 111 жидкости, каналами 112 для перетекания и выпуском 113. Полученная из нефтяной скважины текучая среда подается в циклон 11 через впуск 111 жидкости. Циклон 11 выполняет первичную сепарацию полученной из нефтяной скважины текучей среды с помощью циклонной сепарации. Конструкция циклона 11 хорошо известна специалистам в данной области техники, и не описывается в данном документе.

Сепарированная нефть с низким содержание воды должна выпускаться через каналы 112 для перетекания. Выпуск 113 сообщается с впускной трубой 121 сепаратора 10, для подачи сепарированной нефтесодержащий сточной воды в сепаратор 10 через выпуск 113. Сепаратор 10 должен выполнять вторичную сепарацию нефтесодержащей сточной воды для дополнительного уменьшения содержания нефти и осадка в воде. Регулирующий расход клапан можно устанавливать на трубе каждого, канала 112 для перетекания и выпуска 113 циклона 11, для управления расходом в соответствующей трубе. Между выпуском 113 и впускной трубой 121 сепаратора 10 может быть предусмотрен впуск 201 для реагента, так что очищающий агент можно вводить в полученную текучую среду.

Циклон 11 можно устанавливать снаружи сепаратора 10, в верхней части сепаратора 10, при этом уменьшается пространство пола, требуемого для сепарационного устройства 200. Циклон 11 и устройство 10 можно интегрировать в один модуль для значительного облегчения установки и транспортировки сепарационного устройства 200.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалист в данной области техники может выполнять различные модификации и изменения настоящего изобретения без отхода от объема настоящего изобретения. В частности, если нет конструктивных нарушений, различные варианты осуществления, а также соответствующие технические элементы, упомянутые в данном документе, можно комбинировать друг с другом любым способом. Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в данном документе и включает в себя все технические решения, охватываемые объемом пунктов формулы изобретения.

Сепаратор для полученной из нефтяной скважины текучей среды содержит корпус и группу труб, установленную в корпусе. Группа труб включает в себя множество горизонтальных труб, расположенных с разделением на уровни по вертикали, и множество вертикальных труб, которые обеспечивают горизонтальным трубам на смежных уровнях сообщение по текучей среде друг с другом. Множество горизонтальных труб имеют общую впускную трубу, сообщающуюся со средой снаружи корпуса, и каждая из горизонтальных труб имеет соответствующий выпуск. Сепаратор выполнен в такой конфигурации, что горизонтальные трубы в верхнем уровне, среднем уровне и нижнем уровне соответственно используются как нефтяные трубы, водяные трубы и трубы для осадка. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сепаратор для полученной из нефтяной скважины текучей среды, содержащий:

корпус и

группу труб, установленную в корпусе и включающую в себя множество горизонтальных труб, расположенных с разделением на уровни по вертикали, и множество вертикальных труб, которые обеспечивают горизонтальным трубам на смежных уровнях возможность сообщения по текучей среде друг с другом, при этом множество горизонтальных труб использует общую впускную трубу, сообщающуюся со средой снаружи корпуса, и каждая из горизонтальных труб имеет соответствующий выпуск,

при этом сепаратор выполнен таким образом, что горизонтальные трубы в верхнем уровне, среднем уровне и нижнем уровне соответственно используются как нефтяные трубы, водяные трубы и трубы для осадка,

при этом все из множества горизонтальных труб проходят по соответствующим горизонтальным кривым параллельно друг другу, и

при этом все из множества горизонтальных труб проходят по соответствующим горизонтальным спиральным линиям параллельно друг другу.

2. Сепаратор по п. 1, в котором каждая из множества горизонтальных труб имеет постоянный внутренний диаметр.

3. Сепаратор по п. 1, в котором водяная труба выполнена с внутренним диаметром, постепенно увеличивающимся по направлению потока текучей среды.

4. Сепаратор по п. 3, в котором внутренний диаметр водяной трубы имеет градиент изменения в диапазоне от 0,002 до 0,005.

5. Сепаратор по любому из пп. 1-4, в котором вертикальные трубы содержат множество первых сообщающихся труб, которые параллельны друг другу и установлены между нефтяной трубой и водяной трубой, и множество вторых сообщающихся труб, которые параллельны друг другу и установлены между водяной трубой и трубой для осадка,

причем первые сообщающиеся трубы установлены прямо противоположно вторым сообщающимся трубам.

6. Сепаратор по п. 5, в котором внутренний диаметр расположенной ниже по потоку первой сообщающейся трубы больше, чем у расположенной выше по потоку первой сообщающейся трубы.

7. Сепаратор по п. 5, в котором внутренний диаметр расположенной ниже по потоку второй сообщающейся трубы больше, чем у расположенной выше по потоку второй сообщающейся трубы.

8. Сепаратор по любому из пп. 1-4, 6, 7, в котором труба для осадка выполнена проходящей наклонно вниз.

9. Сепаратор по п. 8, в котором труба для осадка имеет угол наклона больше 0° и меньше чем или равный 15°.

10. Сепаратор по любому из пп. 1-4, 6, 7, 9, в котором выпуск нефтяной трубы и выпуск трубы для осадка оба проходят наружу из корпуса, а выпуск водяной трубы установлен в корпусе для обеспечения дополнительной сепарации жидкости из водяной трубы в корпусе.

11. Сепаратор по любому из пп. 1-4, 6, 7, 9, в котором впускная труба имеет внутренний диаметр, постепенно увеличивающийся вдоль направления потока текучей среды.

12. Сепаратор по любому из пп. 1-4, 6, 7, 9, в котором внутреннее пространство корпуса снабжено множеством разделительных перегородок, проходящих вдоль вертикальных направлений для их разделения на множество сепарационных камер, сообщающихся по текучей среде друг с другом,

причем боковая стенка корпуса снабжена множеством выполненных в ней направляющих отверстий для нефти, соответственно сообщающихся по текучей среде с множеством сепарационных камер.

13. Сепаратор по п. 12, в котором нижняя стенка корпуса снабжена множеством выполненных в ней выпусков для осадка, соответственно сообщающихся с множеством сепарационных камер.

14. Сепаратор по п. 13, в котором:

множество разделительных перегородок содержит:

расположенную выше по потоку первую разделительную перегородку, которая имеет верхний конец, соединенный с уплотнением с верхней стенкой корпуса, и нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и которая выполнена со сквозным проходом в своем участке,

расположенную ниже по потоку третью разделительную перегородку, которая имеет верхний конец и нижний конец, соответственно расположенные на расстоянии от верхней стенки и нижней стенки корпуса, и

вторую разделительную перегородку, установленную между первой разделительной перегородкой и третьей разделительной перегородкой, причем вторая разделительная перегородка имеет нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки корпуса;

причем множество сепарационных камер содержит:

первую сепарационную камеру, образованную первой разделительной перегородкой и первой концевой стенкой корпуса, вторую сепарационную камеру, образованную первой разделительной перегородкой и второй разделительной перегородкой, третью сепарационную камеру, образованную второй разделительной перегородкой и третьей разделительной перегородкой, и четвертую сепарационную камеру, образованную третьей разделительной перегородкой и второй концевой стенкой корпуса,

при этом направляющие отверстия для нефти второй сепарационной камеры и третьей сепарационной камеры расположены выше верхнего конца второй разделительной перегородки и ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки, а направляющее отверстие для нефти четвертой сепарационной камеры расположено ниже верхнего конца третьей разделительной перегородки,

при этом боковая стенка второй сепарационной камеры снабжена в своем нижнем участке впуском для воды, содержащей растворенный газ, а вторая концевая стенка корпуса снабжена проходящим в ней выпуском для воды, сообщающимся с четвертой сепарационной камерой.

15. Сепаратор по п. 14, в котором множество разделительных перегородок дополнительно содержит четвертую разделительную перегородку, установленную в четвертой сепарационной камере рядом с третьей разделительной перегородкой, причем четвертая разделительная перегородка имеет нижний конец, соединенный с уплотнением с нижней стенкой корпуса, и верхний конец, расположенный на расстоянии от верхней стенки корпуса и расположенный выше нижнего конца третьей разделительной перегородки,

причем четвертая разделительная перегородка имеет выпуск для осадка, установленный ниже по потоку от четвертой разделительной перегородки.

16. Сепаратор по п. 14, дополнительно содержащий насос для растворенного газа, который имеет впуск, сообщающийся с выпуском для воды, и выпуск, сообщающийся с впуском для воды, содержащей растворенный газ.

17. Сепарационное устройство для полученной из нефтяной скважины жидкости, содержащее циклон и сепаратор по любому из пп. 1-16,

причем выпуск циклона сообщается с впускной трубой сепаратора, а

сепарационное устройство выполнено так, что циклон выполняет первичную сепарацию полученной из нефтяной скважины текучей среды, а сепаратор выполняет вторичную сепарацию текучей среды, полученной из циклона.

18. Сепарационное устройство по п. 17, в котором впускная труба сепаратора снабжена впуском для реагента.