Отстойник для подготовки высоковязких нефтей Советский патент 1992 года по МПК B01D17/04 

Изобретение относится к области подготовки нефти на промыслах, в частности к устройствам для обезвоживания и обессо- ливания высоковязких нефтей с повышенным содержанием механических примесей.

Целью изобретения является интенсификация процесса отделения воды от нефти.

Отстойник включает в себя емкость со штуцерами для ввода эмульсии и вывода нефти и воды, вертикальные перегородки, горизонтальный коллектор, снабженный поперечными отводами с соплами и расположенный в промежуточном эмульсионном слое. Емкость ниже верхней образующей снабжена вертикальной камерой с конусообразным днищем, внутри которой концен- трично к камере установлен вертикальный патрубок, соединенный со штуцером для ввода эмульсии, нижний конец которого за- глушен и выполнен с горизонтальными инжекторами, выходные концы которых направлены с зазором к внутренней поверхности камеры, конусообразное днище которой соединено с горизонтальным коллектором.

Внутренняя вертикальная поверхность камеры, расположенная напротив выходных концов инжекторов, выполнена в виде выступающих острыми гранями ребер.

В отстойнике создаются благоприятные условия для интенсивного механического разрушения прочных бронирующих оболочек на глобулах пластовой воды и газонеф- -тяной пены за счет скоростного истеченя обрабатываемой нефтяной эмульсии из выходных концов инжекторов и энергичного механического ударения струй эмульсии об острые грани ребер. При этом происходит энергичное механическое разрушение (раз- дробление) сгусткообразных высоковязких образований, разрушение прочных бронирующих оболочек на каплях пластовой воды. За счет конусообразной формы днища вертикальной камеры механические приме- си, содержащиеся в нефтяной эмульсии, вместе с жидкой фазой легко и свободно постоянно стекают по вертикальной трубе в горизонтальный коллектор. Разрушенная эмульсия из горизонтального коллектора через сопла, расположенные на разных уровнях в горизонтальной плоскости, вводится в промежуточный эмульсионный слой в отстойнике. Эмульсия через сопла вводится в противоположную сторону от зоны вы- вода нефти и воды из отстойника, что позволяет увеличить путь движения эмульсии и время отстоя нефти. За счет эффективного разрушения нефтяной эмульсии и постоянного механического возмущения

промежуточного эмульсионного слоя струями вводимой эмульсии интенсифицируется процесс отделения и оседания механических примесей на дно емкости.

На фиг.1 изображен отстойник, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1.

Отстойник для подготовки нефти (фиг.1) содержит горизонтальную емкость 1 со штуцерами 2-4 соответственно для ввода обрабатываемой нефтяной эмульсии, вывода подготовленной нефти и отделившейся воды, датчик 5 для регулирования уровня раздела фаз нефть-вода, вертикальные перегородки 6, которые установлены с зазорами относительно друг друга и корпуса емкости 1, горизонтальный коллектор 7, снабженный поперечными отводами 8 с соплами 9 и 10 с расширенными в горизонтальной плоскости выходными концами, установленными на разных уровнях в горизонтальной плоскости в шахматном порядке в промежуточном эмульсионном слое, горизонтальную трубу 11с продольными окнами на верхней образующей, установленную в верхней нефтяной зоне поперек продольной оси емкости 1,горизонтальную трубу 12 с продольными окнами на нижней образующей, установленную в нижней водной зоне поперек продольной оси емкости 1, вертикальный патрубок 13, соединенный со штуцером 2 с нижним заглушенным концом и с инжекторами 14 с расширенными выходными концами в горизонтальной плоскости для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии, установленный в вертикальной камере 15 с конусообразным днищем, внутренняя стенка которой напротив выходных концов инжекторов выполнена в виде выступающих острыми гранями ребер 16, вертикальную трубу 17 для ввода предварительно разрушенной эмульсии из вертикальной камеры 15 в горизонтальный коллектор 7.

Отстойник работает следующим образом.

Обработке подвергалась стойкая к разрушению нефтяная эмульсия, образующаяся при добыче термическими методами (влажное внутри пластовое горение - ВВГ и паротепловое воздействие на продуктивные пласты - ПТВ). Высокой стойкости эмульсии способствовали: высокая вязкость нефтяной эмульсии (1193-1764 мм2/с при 20°С), высокая плотность эмульсии (930-980 кг/м3, содержание большого количества (15-30%) связанной пластовой воды в нефтяной фазе в мелкодиспергированном состоянии (1-10 мкм).

большое количество механических примесей (0,1-6,3%), большое количественное содержание таких природных эмульгаторов, как смолы (до 32,5%), асфальтены (до 4,9%) и парафины (до 2%), образование стойкой к разрушению газонефтяной пены (время разрушения пены при статических условиях в открытом сосуде составляет не менее 4 ч). Общая обводненность нефти 56%. Пластовая вода слабоминерализованная (содержание хлористых солей в среднем 10000 мг/л). Плотность пластовой воды низкая и составляет 1009-1038 кг/м3, что в значительной степени затрудняет процесс гравитационного отделения воды от нефти.

Водонефтяная эмульсия в количестве 125 м3/ч из групповых установок после отделения газа вместе с введенным деэмуль- гатором дисолван 4411 из расчета 100 г/т нефти поступает в печи-нагреватели ПТБ- 10, где нагревается до 65-70°С. Нагретая эмульсия поступает в емкости для предварительного отделения от нефти свободной пластовой воды. Из этих емкостей нефть с остаточным содержанием воды 8-20% после дополнительного введения деэмульга- тора дисовлан 4411 из расчета 160 г/т нефти по штуцеру 2 вводится в вертикальный патрубок 13. Эмульсия из вертикального патрубка 13 диаметром 250 мм и длиной 300 мм через инжекторы 14, изготовленные из труб диаметром 50 мм и длиной 230 мм с расширенными в горизонтальной плоскости выходными концами (размеры живого сечения: длина 73 мм, высота 20 мм), с высокой скоростью вводится в вертикальную камеру 15, изготовленную из трубы с внутренним диаметром 800 мм и высотой цилиндрической части 500 мм, высота конусообразного днища 300 мм. Инжекторы 14 установлены с зазором, равным 30 мм, к внутренней поверхности вертикальной камеры 15. При этом за счет высокой кинетической энергии струй эмульсии капли пластовой воды, обволоченные тугоплавкими природными эмульгаторами, различными механическими примесями, извлекаемыми из пласта, и сгусткообразны- ми массами, выходя из инжекторов 14 с большой скоростью (5 м/с) врезаются в острые грани ребер 16. При этом прочные бро- нирующие оболочки на глобулах воды разрушаются. Одновременно разрушаются газонефтяная пена и сгусткообразные массы, которые в последующем препятствовали бы процессу отделения воды от нефти. Эмульсия с каплями воды, освободившимися от бронирующих оболочек, вместе с механическими примесями из вертикальной камеры 15 за счет конусообразного днища

легко и свободно по вертикальной трубе 17 диаметром 300 мм стекают в горизонтальный коллектор 7, расположенный в промежуточном эмульсионном слое. Расстояние

от уровня раздела фаз нефть-вода составляет 100 мм до оси нижних горизонтальных сопел. Горизонтальный коллектор 7. изготовлен из трубы диаметром 300 мм и длиной 18 м и расположен на высоте 1,3 м от ниж0 ней образующей емкости 1, уровень раздела фаз нефть-вода в которой поддерживается на высоте около 0,8 м от его днища с помощью датчика 5 с целью отбора относительно чистой воды. Эмульсия из го5 ризонтального коллектора 7 равномерно распределяется по объему и поступает в горизонтальные поперечные отводы 8, изготовленные из трубы диаметром 100 мм в количестве 24 шт. Отводы 8 установлены на

0 двух боковых образующих по длине горизонтального коллектора 7 по 12 шт. на расстоянии 1,5 м друг от друга. На каждом отводе 8 установлены сопла 9 и 10 в количестве 5 шт. на двух уровнях в шахматном

5 порядке в горизонтальных плоскостях и направлены в противоположную сторону от зон отвода нефти и воды. Сопла 9 установлены на боковых образующих поперечных отводов 8 в виде прямых патрубков с расши0 ренными в горизонтальной плоскости выходными концами и изготовлены из трубы диаметром 50 мм и длиной 200 мм. Сопла 10 установлены в нижней горизонтальной плоскости, присоединены к нижним образую5 щим поперечных отводов 8 с расширенными в горизонтальной плоскости выходными концами и изготовлены из изогнутых под прямым углом труб диаметром 50 мм и длиной в горизонтальной плоскости

0 200 мм, длиной в вертикальной плоскости 300 мм. Живое сечение выходных концов сопел 9 и 10 имеет размеры по длине 70 мм и высоте 25 мм. Эмульсия из поперечных отводов 8 через сопла 9 и 10 со скоростью

5 1,0 м/с вводится в горизонтальных плоскостях в промежуточный слой. При этом весь объем промежуточного эмульсионного слоя по длине и высоте в емкости 1 приводится в постоянное движение и происходит его ме0 ханическое возмущение за счет скоростного введения обрабатываемой эмульсии. Одновременно осуществляется дополнительное разрушение вязких образований и бронирующих оболочек на каплях воды, сущест5 венно снижается вязкость и плотность промежуточного слоя, интенсивное слияние, укрупнение и оседание капель воды на дно емкости 1, так как промежуточный слой становится рыхлым и не препятствует процессу отделения воды от нефти. Нефтяная

эмульсия после введения через сопла 9 и 10, двигаясь по длине емкости 1, разворачивается от ее торцовой части в обратном направлении и двигается к зонам отбора нефти и воды. При этом эмульсия разделя- ется на нефть и воду.

Глубоко обезвоженная нефть с остаточным содержанием воды не более 0,5% через горизонтальную трубу 11 и штуцер 3 выводится из верхней зоны емкости 1 и направ- ляется на обессоливание. Отделившаяся от нефти вода с содержанием нефтепродуктов в количестве 80-100 мг/л и механических примесей 85-105 мг/л из емкости 1 выводится через горизонтальную трубу 12 и шту- цер 4 и направляется на очистные сооружения.

Отстойник может быть использован как для предварительного обезвоживания нефти, так и для глубокого обезвоживания и обессоливания нефти.

Применение отстойника позволяет интенсифицировать процессы разрушения прочных бронирующих оболочек на каплях пластовой воды, разрушения газонефтяной пены, отделения механических примесей от нефти, а также отделения пластовой воды от нефти и получить глубоко обезвоженную нефть с содержанием воды не более 0,5% (0,8-2% прототип), исключить образование и накопление стойких промежуточных слоев в нем, сократить время отстоя нефти в последующих аппаратах и резервуарах для получения товарной нефти с содержанием воды не более 0,5% и солей 40-100 мг/л с 5 сут (прототип) до 8-10 ч.

Формула изобретения

1.Отстойник для подготовки высоковязких нефтей, включающий емкость с штуцерами для ввода эмульсии и вывода нефти и воды, вертикальные перегородки, горизонтальный коллектор, снабженный поперечными отводами с соплами и расположенный в промежуточном эмульсионном слое, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса отделения воды от нефти, отстойник снабжен вертикальной камерой с конусообразным днищем, установленной в верхней части емкости, установленным концентрично внутри камеры вертикальным патрубком, заглушенным снизу, соединенным со штуцером для ввода эмульсии и снабженным горизонтальными инжекторами, расположенными в нижней части патрубка и направленными своими выходными концами к вертикальной поверхности камеры, а конусообразное днище соединено с горизонтальным коллектором,

2.Отстойник по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что внутренняя вертикальная поверхность камеры снабжена ребрами с острыми гранями, расположенными напротив выходных концов инжекторов,

8 7 3 Ю J7 &

70

ffl 3°

n

Фаг. 2

01/e. 4

Изобретение относится к подготовке нефти на промыслах, в частности к устройствам для обезвоживания и обессоливания высоковязких нефтей с повышенным содержанием механических примесей. Цель изобретения - интенсификация процесса отделения воды от нефти за счет эффективного механического разрушения бронирующих оболочек на каплях пластовой воды и газонефтяной пены. Отстойник дл.я подготовки нефти содержит горизонтальную емкость 1 со штуцерами 2-4 соответственно л fi/Vtf 9 10 8 Фиг для ввода обрабатываемой нефтяной эмульсии, вывода подготовленной нефти и отделившейся воды, датчик 5 для регулирования уровня раздела фаз нефть-вода, вертикальные перегородки 6, которые установлены с зазорами относительно друг друга и корпуса емкости 1, горизонтальный коллектор 7, снабженный поперечными отводами 8 с соплами 9 и 10, горизонтальную трубу 11 с продольными окнами на верхней образующей, горизонтальную трубу 12 с продольными окнами на нижней образующей, вертикальный патрубок 13, соединенный со штуцером 2 с нижним заглушенным концом и инжектором 14с расширенными выходными концами в горизонтальной плоскости для скоростного ввода обрабатываемой эмульсии, установленный в вертикальной камере 15 с конусообразным днищем, внутренняя стенка которой напротив выходных концов инжекторов выполнена в виде выступающих острыми гранями ребер 16, вертикальную трубу 17 для ввода предварительно разрушенной эмульсии из вертикальной камеры 15 в горизонтальный коллектор 7. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.. (Л С 4 Ю О О ю ,. L- Ч Мре#а##& вооа