Резервуар-отстойник для подготовки нефти Советский патент 1993 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.

В настоящее время все шире распространяются термические методы добычи нефти: внутрипластовое горение и паротёТи10§оё воздействие на продуктивные пластины fl% различных месторождениях отрасли. . :; ,j.ifj ,.,

Добыча нефти термическими методами сопрбвождается выносом Јна поверхность значительного количества механических примесей в виде песка, глины, цемента и другой породы вместе с природными эмульгаторами (парафин, смолы, асфальтены и другие). Продукция скважин, добываемая термическими методами, характеризуется осложненными физико-химическими и реологическими свойствами и относится к неф- тям с высокой вязкостью и плотностью и повышенным содержанием механических примесей. Такие нефтяные эмульсии, являясь весьма стойкими к разрушению, чрезвычайно осложняют процесс обезвоживания и обессоливания нефти.

Процессы обезвоживания и обессоливания нефти на установках еще более осложнились в связи с применением различных реагентов для повышения нефте- отдачи пластов, борьбы с соле- и парафино- отложениями в скважинах и трубопроводах систем сбора продукции скважин, с коррозией оборудования и капитального ремонта скважин. При применении этих реагентов вымываются грязевые отложения, накапливающиеся в трубопроводах добычи и систем сбора продукции скважин, образуются высоковязкие сгусткообразные массы по пути движения до объектов подготовки нефти, все это поступает в технологические резервуары. Высоковязкие сгусткообразные массы и природные эмульгаторы прочно обволакивают мелкие капли пластовой воды и препятствуют их отделению от нефти и оседанию в резервуарах. В этих условиях прочные бронирующие оболочки при воздействии только деэмульгаторов и температуры на многих каплях воды не разрушаются. По этой причине известные технологические резервуары работают в полной мере эффективно. В подготовленной нефти остается большое количество воды и солей, и товарная нефть сдается низкого качества.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат для подготовки нефти, включающий корпус, патрубки для ввода эмульсии и вывода нефти и воды, центральный коллектор, поэтаж- но расположенные радиальные распределители с соплами, установленными на верхнем радиальном распределителе в шахматном порядке так, что одно из них направлено горизонтально, а другое - вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости, на нижнем радиальном распределителе в шахматном порядке так, что одно из них

0 направлено горизонтально, а другое-вверх под углом 10-30° к горизонтальной плоскости, при этом горизонтальные и наклонные сопла на верхнем и нижнем распределителях расположены в шахматном порядке от5 носительно друг друга.

Известный аппарат был испытан в промысловых условиях при обработке девонской нефтяной эмульсии средней вязкости и стойкости к разрушению (18 мм /с при

0 20°С) и с небольшим содержанием механических примесей (до 0,17 %). При этом аппарат показал достаточно высокие результаты по качеству отбираемой нефти (до 0,5-2% воды) при производительности

5 до 30000 т/сут по жидкости. Температура процесса 20-30°С. Образования и накопления стойких промежуточных слоев в аппарате не было обнаружено.

Однако в промысловыхусловиях приоб0 работке высоковязкой и стойкой к разрушению нефтяной эмульсии, добываемой термическими методами, у известного аппарата при испытаниях были обнаружены существенные недостатки. В нем происходит

5 образование и накопление стойких промежуточных слоев, уплотненных различными механическими примесями и каплями пластовой воды и существенно препятствую- щихоседанию капель воды на дно аппарата.

0 Это приводит к увеличению остаточного содержания воды в предварительно обезвоженной нефти до 15-20 % и последующему осложнению всего процесса подготовки нефти до товарных кондиций. Это обуслов5 лено тем, что при обработке высоковязкой нефтяной эмульсии путем вращательного движения в одном направлении интенсивного механического возмущения промежуточного слоя не происходит. В основном

0 происходит скользящее движение одного слоя относительного другого. В промежуточном слое накапливаются механические примеси и капли пластовой воды, и инст- руктура его становится плотной, существен5 но препятствующей процессу отделения воды от нефти. Обводненностьобрабатываемой нефти 56 %, температура процесса 50-60°С, расход деэмульгато- ра дисолван 4411 составляет 260 г/т нефти.

Цель изобретения - интенсификация процесса подготовки нефти путем повышения эффективности механического возмущения промежуточного эмульсионного слоя.

Цель достигается в резервуаре-отстойнике, включающем корпус, патрубки для отвода эмульсии и вывода нефти и воды, центральный коллектор, поэтажно расположенные радиальные распределители с соплами, установленными на верхнем радиальном распределителе в шахматном порядке так, что одно из них направлено горизонтально, а другое - вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости, на нижнем радиальном распределителе в шахматном порядке так, что одно из них направлено горизонтально, а другое - вверх под углом 10-30° к горизонтальной плоскости.

Радиальные распределители снабжены дополнительными соплами, расположенными на противоположной стороне симмет- ричноосновным соплам, причем на верхнем радиальном распределителе одно из них направлено горизонтально, а другое - вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости, а на нижнем - одно из них направлено горизонтально, а другое - вверх под углом 10-30° к горизонтальной плоскости. Дополнительные горизонтальные и наклонные сопла на верхних и нижних радиальных распределителях направлены против основных горизонтальных и наклонных сопл, расположенных на соседних верхних и нижних распределителях.

В резервуаре-отстойнике создаются благоприятные условия для интенсификации механического возмущения промежуточного эмульсионного слоя по всему его объему путем ввода обрабатываемой высоковязкой нефтяной эмульсии с повышенным содержанием механических примесей и мелкодиспергированными каплями воды встречными скоростными струями. При этом происходят достаточно интенсивное соударение струй эмульсии и эффективное механическое возмущение промежуточного эмульсионного слоя и достигается получение постоянной рыхлой структуры, обеспечивающей интенсивное отделение пластовой воды и механических примесей от нефти.

На фиг. 1 изображен общий вид резервуара-отстойника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Резервуар-отстойник содержит корпус 1 (см. фиг. 1), патрубки 2, 3 и 4 соответственно для ввода обрабатываемой эмульсии вместе с деэмульгатором и теплой дренажной водой, вывода предварительно обезвоженной нефти и отделившейся от нефти воды, центральный коллектор 5, верхние радиальные распределители б с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке основными соплами 7 и с наклонно направленными вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном порядке основными соплами 8, а также с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам 7 дополнительными соплами 9 с наклонно направленными вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам 8 дополнительными соплами 10, нижние радиальные распределители 11 с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке основными соплами 12 и с наклонно направленными вверх под углом к горизонтальной плоскости и

расположенными в шахматном порядке основными соплами 13, а также с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам 12

дополнительными соплами 14 и с наклонно направленными вверх под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном на противоположной стороне симметрично основным соплам 13

дополнительными соплами 15 и нефтесбор- ную камеру 16. Дополнительные горизонтальные и наклонные сопла на верхних и нижних радиальных распределителях направлены против основных горизонтальных и наклонных сопл, расположенных соответственно на соседних верхних и нижних радиальныхраспределителях.

Геометрические размеры центрального

коллектора 5, радиальных распределителей 6 и 11 и сопл 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и 15 рассчитываются в каждом случае в зависимости от производительности резервуара- отстойника. Выходные концы всех сопл

сплющены и расширены в горизонтальной плоскости.

В зависимости от физико-химических и реологических свойств обрабатываемой нефтяной эмульсии радиальные распределители с соплами могут быть .расположены в промежуточном эмульсионном слое либо в водном слое резервуара-отстойника. Верхние и нижние радиальные распределители могут быть расположены симметрично друг

под другом или в шахматном порядке относительно друг друга.

Предлагаемый резервуар-отстойник также может быть использован и для очистки промысловых сточных вод.

Резервуар-отстойник работает следующим образом.

В период испытаний предлагаемый резервуар-отстойник был установлен на ступени предварительного сброса пластовой воды.

Обработке подвергалась стойкая к разрушению высоковязкая нефтяная эмульсия, образующаяся при добыче термическими методами (влажное внутрипластовое горе- ние - ВВГ и паротепловое воздействие на продуктивные пласты ПТВ). Высокой стойкости эмульсии способствовали высокая вязкость нефтяной эмульсии (1193- 1754 мм2/с при 20°С), высокая плотность эмульсии (930-980 кг/м3), содержание большого количества (15-30 %) связанное пластовой воды в нефтяной фазе в мелкодиспергированном состоянии (1-10 мкм), большое количество механических примесей (0,1-5,3 %), большое количественное содержание таких тугоплавких природных эмульгаторов, как смолы (до 32,5 %), асфальтены (до 4,9) и парафины (до 2 %), образование стойкой к разрушению газово- донефтяной пены (время разрушения пены при статических условиях в открытом сосуде составляет не менее 4 ч). Общая обводнен- ность нефти составляет 56 %. Пластовая вода слабоминерализованная (содержание хлористых солей в среднем 10000 мг/л). Плотность пластовой воды низкая и составляет 1009-1038 кг/м , что в значительной степени затрудняет процесс гравитационного отделения воды от нефти, Содержание сульфида железа в нефти составляет 15- 25 мг/л.

Промысловая водонефтяная эмульсия в количестве 400 м3/ч с температурой 20- 30°С после отделения газа на групповых установках вместе с введенным деэмульга- тором дисолван 4411 с удельным расходом 100 г/т нефти по трубопроводу системы сбора продукции скважин, где осуществляется предварительное разрушение эмульсии, на- правлялась на центральный пункт сбора и подготовки нефти. После нагрева в печах ПТБ-10 до 50-60° и дополнительного введения деэмульгатора дисолван 4411 с удельным расходом 160 г/т нефти и тепловой дренажной воды в количестве 50 м /ч с температурой 60°С, сбрасываемой из отстойных аппаратов установки подготовки нефти, водонефтяная эмульсия через патрубок 2 диаметром 300 мм направлялась в центральный коллектор 5 (диаметр 600 мм), откуда равномерно-распределенно по объему поступала в верхние и нижние радиальные распределители 6 и 11 (диаметр труб 150 мм, длина - 9500 мм, количество 12 шт.). Через основные сопла 7 и 12 и дополнительные сопла 9 и 14, расположенные горизонтально на верхних и нижних радиальных распределителях 6 и 11, эмульсия со скоростью 1 м/с вводилась в промежуточный эмульсионный слой в горизонтальной плоскости противонаправленными струями (по часовой стрелке и против нее). При этом происходило встречное движение струй эмульсии, истекающих через сопла, расположенные соответственно на соседних верхних и нижних радиальных распределителях. Одновременно через основные наклонные сопла 8 и 13 и дополнительные сопла 10 и 15, расположенные соответственно на верхних и нижних радиальных распределителях, эмульсия со скоростью 1м/с вводилась противонаправленными струями (по часовой стрелке и против нее) в промежуточный эмульсионный слой, заключенный между верхними и нижними радиальными распределителями. При этом также осуществлялось встречное движение струй эмульсии, истекающих через сопла, расположенные соответственно на соседних верхних и нижних радиальных распределителях.

Все горизонтальные и наклонные сопла на радиальных распределителях (всего 384 шт.) изготовлены из трубы диаметром 50 мм и длиной 300 мм со сплющенными и расширенными в горизонтальной плоскости выходными концами (высота живого сечения 30 мм, длина 70 мм). Корпус резервуара-отстойника представляет собой вертикальную емкость объемом 5000 м , При введении обрабатываемой эмульсии встречными струями осуществляется интенсивное механическое возмущение всего объема промежуточного эмульсионного слоя, заключенного между верхними и нижними радиальными распределителями, а также слоев, находящихся несколько ниже и выше распределителей. Образования и накопления уплотненного различными механическими примесями и мелкими каплями воды промежуточного слоя в резервуаре-отстойнике не происходит. Промежуточный слой имеет постоянную рыхлую структуру, обеспечивающую интенсивное осаждение капель воды и механических примесей на дно резервуара-от- стойника. В резервуаре-отстойнике одновременно обеспечивается разрушение газонефтяной пены, существенно препятствующей процессу разрушения эмульсии на

соответствующие компоненты, за счет механического энергичного возмущения всего объема промежуточного слоя вводимыми встречными струями эмульсии.

Из резервуара-отстойника через нефте- сборную камеру 16 отбирается предварительная обезвоженная нефть с остаточным содержанием воды не более 10 % и по патрубку 3 направляется на установку подготовки нефти для получения товарной нефти. Дренажная вода, отделившаяся от нефти, через патрубок 4 направляется на очистные сооружения, откуда в систему заводнения продуктивных пластов.

Применение предлагаемого резервуа- pa-отстойника позволяет

интенсифицировать механическое возмущение промежуточного эмульсионного слоя;

интенсифицировать процесс механического разрушения газонефтяной пены;

исключить образование и накопление стойкого к разрушению промежуточного эмульсионного слоя;

исключить накопление ловушечных нефтей,ликвидировать открытые амбары и улучшить условия окружающей среды;

интенсифицировать процесс отделения воды и механических примесей от нефти и снизить остаточное содержание воды в предварительно обезвоженной нефти с 15-20 % (прототип) до 10 % (предлагаемый).

Формула изобретения

1. Резервуар-отстойник для подготовки нефти, включающий корпус, патрубки для ввода эмульсии и вывода нефти и воды, центральный коллектор, поэтапно расположенные радиальные распределители с соплами, установленными на верхнем радиальном распределителе в шахматном порядке горизонтально или вниз под углом 10-30° к горизонтали, а на нижнем радиальном распределителе в шахматном порядке горизонтально или вверх под углом 10-30° к горизонтали, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем повышения эффективности механического возмущения промежуточного эмульсионного слоя, радиальные распределители снабжены дополнительными соплами, расположенными на противоположной стороне симметрично основным соплам, причем в верхнем радиальном распределителе они направлены поочередно горизонтально и вниз под углом 10-30° к горизонтали, а на нижнем - поочередно горизонтально и вверх под углом 10-30° к горизонтали.

2. Резервуар-отстойник по п. 1, о т л и- чающийся тем, что дополнительные горизонтальные и наклонные сопла на верхних и нижних радиальных распределителях направлены против основных горизонтальных и наклонных сопл, расположенных на соседних верхних и нижних радиальных распределителях.

Сущность изобретения: резервуар-отстойник содержит корпус 1, патрубки 2, 3 и 4 соответственно для ввода обрабатываемой эмульсии, вывода предварительно обезвоженной нефти и отделившейся от нефти воды, центральный коллектор 5, верхние радиальные распределители 6 с основ- ными соплами 7, горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке, и с наклонно направленными .вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном порядке основными соплами 8, а также с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам 7 дополнитель- ными соплами 9 и с наклонно направленными вниз под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам 8 дополнительными соплами 10, содержит нижние радиальные распределители 11 с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке основными соплами и с наклонно направленными вверх под углом 10-30° к горизонтальной плоскости и расположенными в шахматном порядке основными соплами, а также с горизонтально направленными и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам дополнительными соплами и с наклонно направленными вверх под углом 10-30° к горизонтальнойплоскости и расположенными в шахматном порядке на противоположной стороне симметрично основным соплам дополнительными соплами и нефтесборную камеру 16. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. W fe Х| 00 VJ о GO Ю СО