УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТИ И ВОДЫ Российский патент 2024 года по МПК B01D17/28 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка заявляет приоритет согласно заявке на патент Китая №202010663145.5, озаглавленной «An oil-water separation device» и поданной 10 июля 2020 года, полное содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству для разделения нефти и воды, в частности к устройству для выделения нефтяной фазы из смеси. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству для разделения нефти и воды для флюида, добываемого на устье скважины нефтяного месторождения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Выделение отдельных фаз из смеси, содержащей несколько фаз, является распространенным методом в современной промышленности и широко используется в различных областях. Например, при очистке городских и промышленных сточных вод часто необходимо выполнять разделение сточных вод, содержащих нефтепродукты и взвешенные частицы твердого вещества, перед последующей очисткой.

Кроме того, в нефтедобывающей промышленности важной технологией является фазовое разделение добываемого на месторождении флюида. В частности, когда разработка нефтяных месторождений вступает в период высокой обводненности, часто возникает необходимость транспортировки высокообводненного добываемого флюида на большие расстояния на комбинированную станцию для централизованного нагрева и обезвоживания. Пластовая вода, которая была успешно обработана и, таким образом, является приемлемой, затем направляется обратно на станцию закачки воды для закачки воды в будущем. Вышеупомянутый режим централизованной обработки добываемого флюида с высокой обводненностью связан с проблемами, такими как высокое потребление энергии, перегрузка на некоторых станциях и т.п. Таким образом, он едва ли подходит для потребностей в водной обработке на этапе разработки с высокой обводненностью.

Для решения проблем, вызванных вышеуказанным режимом централизованной обработки, была разработана технология внутрискважинного водоотделения. Как правило, скважинное центробежное сепарационное устройство используется для приведения во вращение флюидной смеси нефтяной скважины с высокой скоростью, так чтобы получить возможность разделения нефти и воды на основе разности плотностей и гравитационного разделения. Таким образом, нефть с низким содержанием воды поднимается на землю, а пластовая вода с низким содержанием нефти (с содержанием нефти около 300 мг/л) закачивается обратно в нагнетательный пласт. Соответственно, в одном и том же стволе скважины могут быть реализованы синхронная закачка и добыча, так что одна скважина может использоваться для двух целей. Эта технология нашла применение в отрасли. Однако вышеупомянутый способ связан с проблемами, такими как высокие требования к конструкции ствола скважины, трудности с мониторингом эффекта разделения в скважине, высокая стоимость оборудования и т.п. Поэтому технология развивается медленно, ее сложно популяризировать и внедрять.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на создание устройства для разделения нефти и воды на устье скважины. В частности, настоящее изобретение направлено на создание устройства для разделения фаз флюида, добываемого на устье скважины нефтяного месторождения. Устройство имеет простую конструкцию, небольшую занимаемую площадь, не требует добавок или воздействия кислорода и может осуществлять и отделение воды, и обработку добываемого на устье скважины флюида на месте с использованием физических методов в герметичных условиях, чтобы уменьшить капиталовложения, снизить эксплуатационные расходы и повысить экономическую эффективность.

Согласно настоящему изобретению предложено устройство для разделения нефти и воды, содержащее: корпус; по меньшей мере один продольный пластинчатый элемент, наклоненный относительно горизонтального направления и расположенный вдоль продольного направления корпуса, который образует по меньшей мере один проточный канал во внутренней камере корпуса; первое направляющее отверстие, расположенное на продольном пластинчатом элементе или между продольным пластинчатым элементом и внутренней стенкой корпуса, которое сообщается с проточным каналом; второе направляющее отверстие, расположенное на продольном пластинчатом элементе или между продольным пластинчатым элементом и внутренней стенкой корпуса, которое сообщается с проточным каналом и имеет геометрическое положение ниже, чем у первого направляющего отверстия; и коллекторную трубу, расположенную на продольном нижнем по потоку конце корпуса, которая сообщается с внутренней камерой корпуса через верхнюю стенку корпуса.

Устройство для разделения нефти и воды расположено на устье скважины нефтяного месторождения для приема флюида, добываемой на устье скважины. Продольный пластинчатый элемент расположен во внутренней камере корпуса. При продольном течении добываемого флюида с нефтью в корпусе мелкие капли нефти, диспергированные в воде, становятся более крупными за счет слияния при столкновении и смачивании и всплывают по нижней поверхности наклонного продольного пластинчатого элемента под действием подъемной силы жидкости в верхнее пространство корпуса через первое направляющее отверстие, образуя слой нефти, который собирается множеством коллекторных труб, а затем выпускается. Мелкие взвешенные частицы твердого вещества в воде сталкиваются и слипаются друг с другом, так что размеры этих частиц становятся больше. Затем эти взвешенные частицы твердого вещества скользят вниз по верхней поверхности продольного пластинчатого элемента под действием силы тяжести, в конечном итоге опускаясь в нижнее пространство корпуса через второе направляющее отверстие. Вода течет в средней части корпуса. Соответственно, может быть достигнуто эффективное разделение нефти и воды и предварительное отделение воды и взвешенных частиц твердого вещества.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения каждый продольный пластинчатый элемент содержит две профилированные пластины, расположенные напротив друг друга с промежутком между ними, причем каждая профилированная пластина имеет внутренний конец, находящийся выше внешнего конца, так что она расположена наклонно. Каждая профилированная пластина содержит профилированную головную часть, профилированную среднюю часть и профилированную хвостовую часть, последовательно соединенные между собой в направлении от внутреннего конца до внешнего конца, при этом первое направляющее отверстие образовано между профилированными головными частями указанных двух профилированных пластин попарно, при этом второе направляющее отверстие образовано между каждой из профилированных хвостовых частей и внутренней стенкой корпуса.

Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения на нижнюю поверхность профилированной пластины нанесено липофильное покрытие.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения множество продольных пластинчатых элементов, расположенных на расстоянии друг от друга, уложены друг над другом во внутренней камере корпуса, при этом первые направляющие отверстия, образованные различными продольными пластинчатыми элементами, сообщаются друг с другом посредством сквозного сообщения.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, расположенной вверху, и горизонтальным направлением, больше, чем угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, расположенной внизу, и горизонтальным направлением. В качестве дополнительного или альтернативного варианта в направлении сверху вниз угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части, и горизонтальным направлением, постепенно увеличивается.

Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения в направлении сверху вниз вертикальное расстояние между двумя смежными профилированными средними частями постепенно уменьшается или остается постоянным.

Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения профилированная средняя часть по меньшей мере одной из расположенных ниже продольных пластин снабжена соединительным отверстием, сообщающимся с проточными каналами выше и ниже упомянутой профилированной средней части.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения профилированная средняя часть содержит множество сегментов изогнутой линии, которые не находятся на одной прямой линии, при этом два смежных сегмента изогнутой линии жестко соединены друг с другом.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения угол, образованный между верхними поверхностями двух смежных сегментов изогнутой линии, находится в диапазоне от 130 до 240 градусов.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, и горизонтальным направлением, находится в диапазоне от 30 до 85 градусов; и/или угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части, и горизонтальным направлением, составляет от 30 до 85 градусов; и/или угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной средней части, и горизонтальным направлением, составляет от 15 до 60 градусов; и/или множество коллекторных труб, разнесенных в продольном направлении друг от друга, расположено на нижнем по потоку конце корпуса, причем расстояние между двумя смежными коллекторными трубами остается постоянным или постепенно увеличивается в направлении от точки выше по потоку к точке ниже по потоку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Вышеупомянутые и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после изучения подробного описания примеров вариантов реализации настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы. В прилагаемых графических материалах:

на Фиг. 1 показано устройство для разделения нефти и воды согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на Фиг. 2 показан вид в осевом разрезе устройства разделения нефти и воды согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на Фиг. 3 показан вид в осевом разрезе продольной пластины согласно варианту реализации настоящего изобретения; и

на Фиг. 4 показан продольный вид сверху продольной пластины согласно варианту реализации настоящего изобретения.

В графических материалах одинаковые номера позиций используются для обозначения одних и тех же компонентов. Графические материалы выполнены не в реальном масштабе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет дополнительно описано ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы. Для удобства понимания принцип настоящего изобретения будет описан ниже в связи с устройством для разделения фаз флюида, добываемого на устье скважины нефтяного месторождения (с основными фазами нефти, воды и взвешенных частиц твердого вещества).

На Фиг. 1 показано устройство 100 для разделения нефти и воды согласно варианту реализации настоящего изобретения. Устройство 100 для разделения нефти и воды расположено на устье скважины для разделения подаваемого в него флюида, добываемого на нефтяном месторождении, для получения на выходе нефтяной фазы и смешанной фазы, состоящей из воды и взвешенных частиц твердого вещества.

Как показано на Фиг. 1, устройство 100 для разделения нефти и воды выполнено в виде горизонтального устройства разделения, содержащего по существу цилиндрический корпус 10. Следует отметить, что в других не показанных вариантах реализации корпус 10 также может иметь четырехугольную форму или другие формы. Внутри корпуса 10 расположен по меньшей мере один продольный пластинчатый элемент 20. Продольный пластинчатый элемент 20 проходит в продольном направлении корпуса 10 (то есть в направлении слева направо на Фиг. 1) и расположен наклонно относительно горизонтального направления (то есть в направлении слева направо на Фиг. 2), чтобы образовать по меньшей мере один канал 30 для флюида во внутренней камере корпуса 10, как показано на Фиг. 2. Первое направляющее отверстие 40 выполнено на продольном пластинчатом элементе 20 или образовано между продольным пластинчатым элементом 20 и внутренней стенкой корпуса 10. Между тем, второе направляющее отверстие 50 выполнено на продольном пластинчатом элементе 20 или образовано между продольным пластинчатым элементом 20 и внутренней стенкой корпуса 10. И первое, и второе направляющие отверстия 40, 50 сообщаются с каналом 30 для флюида. Кроме того, геометрическое положение второго направляющего отверстия 50 ниже, чем у соответствующего первого направляющего отверстия 40. Коллекторная труба 60 расположена на нижнем по потоку конце корпуса 10 и сообщается с верхним пространством корпуса 10 для доставки хранящейся там нефтяной фазы наружу. Нижний по потоку конец корпуса 10 используется для подачи смешанной фазы воды и взвешенных частиц твердого вещества наружу.

При работе флюид, подлежащий разделению (т.е. флюид, добываемый на устье нефтяной скважины в этом варианте реализации), поступает в проточный канал 30 через впускное отверстие (т.е. левое отверстие на Фиг. 1) устройства 100 для разделения нефти и воды. После прохождения флюида через проточный канал 30 маленькие капельки нефти будут собираться на нижней поверхности продольного пластинчатого элемента 20 в результате слияния при столкновении и смачивании, а затем продолжат собираться, образуя нефтяную пленку, которая всплывает под действием подъемной силы жидкости в верхнее пространство корпуса 10 через первое направляющее отверстие 40. После прохождения флюида через проточный канал 30 взвешенные частицы твердого вещества в воде будут сталкиваться и сливаться друг с другом, так что размеры этих частиц будут увеличиваться. Затем взвешенные частицы твердого вещества скользят вниз по верхней поверхности продольного пластинчатого элемента 20 под действием силы тяжести, в конечном итоге опускаясь в нижнее пространство корпуса 10 через второе направляющее отверстие 50. Таким образом, отделенная нефтяная фаза будет выводиться через коллекторную трубу 60, а смешанная фаза воды со взвешенными частицами твердого вещества будет вытекать из выпускного отверстия на нижнем по потоку конце (т.е. правом конце на Фиг. 1) устройства 100 для разделения нефти и воды. Устройство 100 для разделения нефти и воды может осуществлять и отделение воды, и обработку добываемого на устье скважины флюида на месте, избегая таких проблем, как доставка пластовой воды туда и обратно на большие расстояния и т.п. С помощью этого устройства 100 для разделения нефти и воды технология внутрискважинного водоотделения переносится на нижнюю поверхность устья скважины, что позволяет эффективно обойти ограничения технологии внутрискважинного водоотделения. В то же время устройство 100 для разделения нефти и воды редко ограничивается условиями буровой площадки и другими эксплуатационными ограничениями, поэтому при необходимости его можно удобно применять на любой буровой площадке. Кроме того, устройство 100 для разделения нефти и воды как таковое должно иметь простую конструкцию, простой порядок использования, небольшую занимаемую площадь и требовать небольших капиталовложений, чтобы оно могло приемлемым образом удовлетворять потребности в отделении воды на месте из добываемого на устье скважины флюида.

Согласно настоящему изобретению, как показано на Фиг. 2, каждый продольный пластинчатый элемент 20 содержит пару профилированных пластин 21. Две профилированные пластины 21 расположены напротив друг друга с образованным между ними зазором, как показано на Фиг. 3. Предпочтительно внутренний конец каждой профилированной пластины 21 выше ее внешнего конца, так что профилированная пластина 21 наклонена. Как показано на Фиг. 3, каждая профилированная пластина 21 содержит в направлении от внутреннего конца (который находится близко к центру корпуса 10) к внешнему концу (который удален от внутреннего конца и, таким образом, от центра корпуса 10) профилированную головную часть 22, профилированную среднюю часть 22 и профилированную хвостовую часть 24, последовательно соединенные между собой. Как показано на Фиг. 3, парные профилированные пластины 21 разнесены друг от друга в направлении слева направо, так что первое направляющее отверстие 40 образовано между профилированными головными частями 22. Второе направляющее отверстие 50 образовано между профилированной хвостовой частью 24 и внутренней стенкой корпуса 10. Кроме того, предпочтительно две профилированные пластины 21 каждого продольного пластинчатого элемента 20 расположены симметрично относительно продольной осевой линии корпуса 10, так что первое направляющее отверстие 40 расположено в геометрически самой высокой точке внутреннего пространства корпуса 10, что облегчает слив и хранение нефтяной фазы в верхнем пространстве внутренней камеры корпуса 10. В реальном рабочем процессе после попадания добываемого флюида во внутреннюю камеру корпуса 10, он протекает через продольный пластинчатый элемент 20, так что большая часть всплывающих вверх капель нефти скапливается на нижней поверхности профилированной средней части 23. Накопившиеся капли нефти скользят вверх по наклонной поверхности профилированной средней части 23 под действием подъемной силы жидкости и отделяются от добываемого флюида у профилированной головной части 22, попадая в верхнее пространство корпуса 10. С другой стороны, на верхней поверхности профилированной пластины 21 взвешенные частицы твердого вещества скользят вниз по верхней поверхности профилированной средней части 23 и направляются профилированной хвостовой частью 24 в нижнее пространство корпуса 10. Продольный пластинчатый элемент 20 с такой конструкцией может превосходно реализовывать разделение нефти и воды.

Следует отметить, что настоящая заявка не ограничивается продольным пластинчатым элементом 20, имеющим вышеупомянутую конфигурацию. То есть продольный пластинчатый элемент 20 также может иметь другие конструкции. Например, продольный пластинчатый элемент 20 может содержать две профилированные пластины той же конструкции, что и указанная выше, но каждая профилированная пластина расположена наклонно во внутренней камере корпуса 10 таким образом, что внутренний конец каждой профилированной пластины находится ниже чем ее внешний конец, таким образом образуя общую V-образную структуру (не показана) во внутренней камере корпуса 10. Эта конструкция эквивалентна конструкции, полученной путем поворота устройства 100 для разделения нефти и воды, как показано на Фиг. 2, на 180 градусов по окружности. Понятно, что для этого V-образного продольного пластинчатого элемента 20 первое направляющее отверстие образовано между профилированной хвостовой частью и внутренней стенкой корпуса 10, а второе направляющее отверстие образовано между двумя профилированными головными частями парных профилированных пластин. В другом примере продольный пластинчатый элемент 20 также может иметь волнообразную форму, состоящую из изогнутых линий в осевом сечении. В этой форме первое направляющее отверстие расположено вблизи или на вершине волны, а второе направляющее отверстие расположено вблизи или на впадине волны. Эти два продольных пластинчатых элемента 20 различной конструкции также основаны на том принципе, что нефтяная фаза является относительно легкой и всплывающей, что аналогично перевернутому V-образному продольному пластинчатому элементу 20, показанному на Фиг. 2, с точки зрения принципа работы, и его описание повторно приводиться не будет.

Однако по сравнению с перевернутым V-образным продольным пластинчатым элементом 20, показанным на Фиг. 2, компоновка волнообразного продольного пластинчатого элемента несколько усложняется, особенно когда внутренний размер корпуса 10 ограничен, и эффект разделения у него является менее удовлетворительным. Кроме того, V-образный продольный пластинчатый элемент вынуждает нефтяную фазу всплывать с обоих его концов. По сравнению с режимом, когда нефтяная фаза всплывает посередине, как показано на Фиг. 2, вероятность столкновения между каплями нефти снижается, так что эффективность слипания относительно низкая. Напротив, режим, при котором нефтяная фаза всплывает в середине, позволяет добиться лучшего накопления нефтяной фазы в верхнем внутреннем пространстве корпуса 10. Следовательно, перевернутый V-образный продольный пластинчатый элемент 20, показанный на Фиг. 2, не только имеет простую конструкцию и прост в установке, но также обладает высокой эффективностью отделения нефти.

Согласно настоящему изобретению на нижнюю поверхность профилированной пластины 21 наносится липофильное покрытие. Например, липофильное покрытие представляет собой слой нанокремнезема. При таком расположении мелкие капли нефти могут легко скапливаться на нижней поверхности профилированной пластины 21, что способствует повышению эффективности и эффекта разделения нефти и воды.

Как показано на Фиг. 2, во внутренней камере корпуса 10 расположено множество продольных пластинчатых элементов 20. Множество продольных пластинчатых элементов 20 расположены с интервалами в вертикальном направлении. То есть эти продольные пластинчатые элементы 20 размещены на определенном расстоянии друг от друга. Первые направляющие отверстия 40 различных продольных пластинчатых элементов 20 соответствуют друг другу и сообщаются друг с другом посредством сквозного сообщения в вертикальном направлении. То есть внутренние концы профилированных головных частей 22 с одной и той же стороны расположены на одной и той же вертикально продолжающейся линии. Например, поперечный выходной размер первого направляющего отверстия 40 (т.е. расстояние между внутренними концевыми точками двух парных профилированных головных частей 22 на Фиг. 2) может находиться в диапазоне от 5 до 50 мм. Выходной конец (т.е. внешний конец профилированной хвостовой части 24 на Фиг. 2) второго направляющего отверстия 50 имеет поперечный размер (т.е. кратчайшее расстояние между наружной конечной точкой профилированной хвостовой части 24 и внутренней камерой корпуса 10 на Фиг. 2) может находиться в диапазоне от 3 до 50 мм. Продольные пластинчатые элементы 20, имеющие многослойную структуру, могут значительно повысить эффективность разделения нефти и воды.

В настоящей заявке профилированные головные части 22 различных продольных пластинчатых элементов 20 имеют в поперечном сечении разные наклоны. В частности, угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части 22, и горизонтальным направлением, постепенно уменьшается сверху вниз. Следует отметить, что в варианте реализации, показанном на Фиг. 2 настоящей заявки, поскольку профилированная головная часть 22 представляет собой прямолинейную пластину, упомянутый выше угол относится к углу, образованному профилированной головной частью 22 как таковой, и горизонтальным направлением, обозначенному а на Фиг. 2. При вышеописанной конструкции нижняя часть первого направляющего отверстия 40 стремится сужаться внутрь по отношению к другому первому направляющему отверстию 40, расположенному ниже упомянутого первого направляющего отверстия 40, что создает все меньше и меньше ограничений для нефтяной фазы, учитывая, что нефтяная фаза богаче в верхнем положении, чем в нижнем, что способствует всплыванию нефтяной фазы.

В предпочтительном варианте реализации угол, образованный между линией, соединяющей два конца профилированной головной части 22, и горизонтальным направлением, составляет от 30 до 85 градусов. Например, на Фиг. 2 угол между самой верхней профилированной головной частью 22 и горизонтальным направлением составляет 85 градусов, а угол между самой нижней профилированной головной частью 22 и горизонтальным направлением составляет 30 градусов.

В поперечном сечении профилированные хвостовые части 24 различных продольных пластинчатых элементов 20 также имеют разные наклоны. В частности, сверху вниз угол (обозначенный b на Фиг. 2) образован линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части 24, и в горизонтальным направлением, постепенно увеличивается. То есть угол профилированной хвостовой части 24 в верхнем положении относительно горизонтального направления относительно мал, в то время как угол профилированной хвостовой части 24 в нижнем положении относительно горизонтального направления относительно велик и близок к прямому углу, чтобы взвешенные частицы твердого вещества могли легко скользить в нижнее пространство корпуса 10. Вышеупомянутая конструкция улучшает эффективность скольжения взвешенных частиц твердого вещества, тем самым усиливая эффект разделения.

В предпочтительном варианте угол, образованный между линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части 24, и горизонтальным направлением, составляет от 30 до 85 градусов. Например, на Фиг. 2 угол между самой верхней профилированной хвостовой частью 24 и горизонтальным направлением составляет 30 градусов, а угол между самой нижней профилированной хвостовой частью 24 и горизонтальным направлением составляет 85 градусов.

В соответствии с настоящей заявкой во внутренней камере корпуса 10 расстояние между двумя смежными по вертикали продольными пластинчатыми элементами 20 может иметь постоянное значение или переменное значение. Например, в направлении сверху вниз вертикальное расстояние между двумя смежными по вертикали профилированными средними частями 23 постепенно уменьшается. То есть продольные пластинчатые элементы 20 распределены в нижнем пространстве внутренней камеры корпуса 10 более плотно, чем в ее верхнем пространстве. Такое расположение оптимизирует компоновку продольных пластинчатых элементов 20. Поскольку капли нефти в нижнем пространстве корпуса 10 имеют меньший размер, чем капли в верхнем пространстве, во время разделения плотно расположенные продольные пластинчатые элементы 20 могут увеличить вероятность столкновения капель нефти, сократить расстояние перемещения капель нефти и, таким образом, усилить эффект слипания капель нефти.

Согласно настоящему изобретению на профилированной средней части 23 по меньшей мере одного продольного пластинчатого элемента 20, расположенного в нижнем пространстве корпуса 10, предусмотрено соединительное отверстие (в графических материалах не показано), сообщающееся с проточным каналом 30. Конкретный продольный пластинчатый элемент 20, на котором расположено соединительное отверстие, может быть выбран в соответствии с фактическими рабочими потребностями. Например, в варианте реализации с восемью продольными пластинчатыми элементами 20, расположенными друг над другом, как показано на Фиг. 2, соединительные отверстия могут быть предусмотрены на профилированной средней части 23 каждого из трех продольных пластинчатых элементов 20, начиная с самого нижнего. В частности, соединительные отверстия могут быть сквозными отверстиями, просверленными через профилированные средние части 23, которые расположены с интервалами в продольном направлении профилированных средних частей 23. При таком расположении турбулентность добываемого флюида в нижнем пространстве корпуса 10 может быть усилена, что способствует столкновению и слиянию капель нефти.

Согласно настоящему изобретению угол (обозначенный с на Фиг. 2), образованный линией, соединяющей два конца профилированной средней части 23, и горизонтальным направлением, находится в диапазоне от 15 до 60 градусов, например составляет 35 градусов.

В соответствии с настоящим изобретением профилированная средняя часть 23 может быть пластиной с прямыми линиями или пластиной с изогнутыми линиями, содержащей множество сегментов 25 изогнутой линии, которые не лежат на одной и той же прямой линии. Предпочтительно угол (обозначенный d в графических материалах), образованный между верхними поверхностями двух смежных сегментов изогнутой линии 25, находится в диапазоне от 130 до 240 градусов. При таком расположении наклон всей профилированной средней части 23 является относительно пологим, чтобы не оказывать отрицательного влияния на всплывание нефтяной фазы и скольжение взвешенных частиц твердого вещества вниз. Более того, такая компоновка может в некоторой степени увеличивать площадь контакта между профилированной средней частью 23 и каплями нефти, тем самым повышая эффективность разделения нефти и воды.

В настоящей заявке множество (например, три или четыре) коллекторных труб 60, отстоящих друг от друга, расположены на нижнем по потоку конце корпуса 10 для своевременного сбора нефти и предотвращения межфазных негативных взаимодействий. Коллекторные трубы 60 могут быть расположены с равноудаленными интервалами или с неравными интервалами. Например, в направлении сверху вниз расстояние между двумя смежными коллекторными трубами 60 постепенно увеличивается. На коллекторной трубе 60 предусмотрен клапан для регулирования соотношения вода-нефть.

В реальном производственном процессе размер устройства 100 для разделения нефти и воды можно соответствующим образом отрегулировать.

В одном варианте корпус 10 имеет продольную длину 8 м и внутренний диаметр 200 мм. В корпусе 10 восемь продольных пластинчатых элементов 20 расположены по вертикали с равным расстоянием между двумя смежными. Самый верхний продольный пластинчатый элемент 20 расположен так, что расстояние от его самого высокого конца до самой высокой точки внутренней стенки корпуса 10 составляет 20 мм. Расстояние по вертикали между двумя смежными по вертикали продольными пластинчатыми элементами 20 составляет 20 мм. Поперечный выходной размер первого направляющего отверстия 40 составляет 10 мм. Поперечный выходной размер второго направляющего отверстия составляет 5 мм. На верхней стенке на нижнем по потоку конце корпуса 10 равноудаленно расположены в общей сложности три коллекторные трубы 60 для нефтяной фазы с внутренним диаметром 100 мм каждая, а расстояние между двумя смежными коллекторными трубами 60 для нефтяной фазы составляет 800 мм.

В другом варианте реализации настоящего изобретения параметры устройства для разделения нефти и воды следующие. Длина корпуса 10 составляет 12 м, а его внутренний диаметр равен 250 мм. В корпусе 10 восемь продольных пластинчатых элементов 20 расположены по вертикали и на расстоянии друг от друга. Самый верхний продольный пластинчатый элемент 20 расположен так, что расстояние от его самого высокого конца до самой высокой точки внутренней стенки корпуса 10 составляет 30 мм. Вертикальное расстояние между первым и вторым продольными пластинчатыми элементами 20 составляет 20 мм. Поперечный выходной размер первого направляющего отверстия 40 составляет 12 мм. Поперечный выходной размер второго направляющего отверстия составляет 6 мм. На верхней стенке на нижнем по потоку конце корпуса 10 равноудаленно расположены в общей сложности четыре коллекторные трубы 60 для нефтяной фазы с внутренним диаметром 150 мм каждая, а расстояние между двумя смежными коллекторными трубами 60 для нефтяной фазы составляет 1000 мм.

Испытания показали, что при использовании для обработки добываемого на устье скважины флюида с плотностью сырой нефти 0,88 г/см³ и содержанием воды 95%, устройство 100 для разделения нефти и воды согласно настоящей заявке может отделить 70% воды из указанного флюида при содержании нефти в полученной воде меньшем или равном 30 мг/л. Это означает превосходный эффект разделения нефти и воды.

Хотя принцип настоящего изобретения описан выше в связи с устройством для разделения фаз флюида, добываемого на устье скважины, следует понимать, что принцип настоящего изобретения может быть в равной степени применен к очистке муниципальных и промышленных сточных вод.

Хотя настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты реализации изобретения, могут быть внесены различные модификации, и компоненты могут быть заменены эквивалентами без отклонения от объема настоящего изобретения. В частности, при условии отсутствия конструктивного конфликта, технические признаки, упомянутые в различных вариантах реализации, могут комбинироваться друг с другом любым образом. Настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми в данном документе конкретными вариантами реализации изобретения, а включает в себя все технические решения в пределах объема формулы изобретения.

Устройство для разделения нефти и воды (100), содержащее: корпус (10); по меньшей мере один продольный пластинчатый элемент (20), расположенный в продольном направлении корпуса (10) и наклоненный относительно горизонтального направления, при этом продольный пластинчатый элемент (20) образует по меньшей мере один проточный канал (30) во внутренней камере корпуса (10); первое направляющее отверстие (40), расположенное на продольном пластинчатом элементе (20) или между продольным пластинчатым элементом (20) и внутренней стенкой корпуса (10), которое сообщается с проточным каналом (30); второе направляющее отверстие (50), расположенное на продольном пластинчатом элементе (20) или между продольным пластинчатым элементом (20) и внутренней стенкой корпуса (10), которое сообщается с проточным каналом (30) и имеет геометрическое положение ниже, чем у первого направляющего отверстия (40); и коллекторную трубу (60), расположенную на продольном нижнем по потоку конце корпуса (10), которая сообщается с внутренней камерой корпуса (10) через верхнюю стенку корпуса (10). Устройство для разделения нефти и воды (100) может осуществлять обработку на месте и позволяет избежать проблем, связанных с транспортировкой на большие расстояния. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для разделения нефти и воды, содержащее:

корпус;

по меньшей мере один продольный пластинчатый элемент, наклоненный относительно горизонтального направления и расположенный вдоль продольного направления корпуса, который образует по меньшей мере один проточный канал во внутренней камере корпуса;

первое направляющее отверстие, расположенное на продольном пластинчатом элементе или между продольным пластинчатым элементом и внутренней стенкой корпуса, которое сообщается с проточным каналом;

второе направляющее отверстие, расположенное на продольном пластинчатом элементе или между продольным пластинчатым элементом и внутренней стенкой корпуса, которое сообщается с проточным каналом и имеет геометрическое положение ниже, чем у первого направляющего отверстия; и

коллекторную трубу, расположенную на продольном нижнем по потоку конце корпуса, которая сообщается с внутренней камерой корпуса через верхнюю стенку корпуса, причем

каждый продольный пластинчатый элемент содержит две профилированные пластины, расположенные напротив друг друга с промежутком между ними, причем каждая профилированная пластина имеет внутренний конец, находящийся выше ее внешнего конца, так что она расположена наклонно, и

каждая профилированная пластина содержит профилированную головную часть, профилированную среднюю часть и профилированную хвостовую часть, последовательно соединенные между собой в направлении от указанного внутреннего конца до указанного внешнего конца, при этом первое направляющее отверстие образовано между профилированными головными частями указанных двух профилированных пластин попарно, при этом второе направляющее отверстие образовано между каждой из профилированных хвостовых частей и внутренней стенкой корпуса.

2. Устройство для разделения нефти и воды по п. 1, отличающееся тем, что на нижнюю поверхность профилированной пластины нанесено липофильное покрытие.

3. Устройство для разделения нефти и воды по п. 2, отличающееся тем, что множество продольных пластинчатых элементов, расположенных на расстоянии друг от друга, уложены друг над другом во внутренней камере корпуса, при этом первые направляющие отверстия, образованные различными продольными пластинчатыми элементами, сообщаются друг с другом посредством сквозного сообщения.

4. Устройство для разделения нефти и воды по п. 3, отличающееся тем, что угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, расположенной вверху, и горизонтальным направлением, больше, чем угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, расположенной внизу, и горизонтальным направлением; и/или

в направлении сверху вниз угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части, и горизонтальным направлением, постепенно увеличивается.

5. Устройство для разделения нефти и воды по п. 3 или 4, отличающееся тем, что в направлении сверху вниз вертикальное расстояние между двумя смежными профилированными средними частями постепенно уменьшается или остается постоянным.

6. Устройство для разделения нефти и воды по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что профилированная средняя часть по меньшей мере одной из расположенных ниже продольных пластин снабжена соединительным отверстием, сообщающимся с проточными каналами выше и ниже упомянутой профилированной средней части.

7. Устройство для разделения нефти и воды по любому из пп. 2-6, отличающееся тем, что профилированная средняя часть содержит множество сегментов изогнутой линии, которые не находятся на одной прямой линии, при этом два смежных сегмента изогнутой линии жестко соединены друг с другом.

8. Устройство для разделения нефти и воды по п. 7, отличающееся тем, что угол, образованный между верхними поверхностями двух смежных сегментов изогнутой линии, находится в диапазоне от 130 до 240 градусов.

9. Устройство для разделения нефти и воды по любому из пп. 2-8, отличающееся тем, что угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной головной части, и горизонтальным направлением, находится в диапазоне от 30 до 85 градусов, и/или

угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной хвостовой части, и горизонтальным направлением, находится в диапазоне от 30 до 85 градусов, и/или

угол, образованный линией, соединяющей два конца профилированной средней части, и горизонтальным направлением, находится в диапазоне от 15 до 60 градусов, и/или

множество коллекторных труб, разнесенных в продольном направлении друг от друга, расположено на нижнем по потоку конце корпуса, причем расстояние между двумя смежными коллекторными трубами остается постоянным или постепенно увеличивается в направлении от точки выше по потоку к точке ниже по потоку.