Устройство для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности, к технологии обезвоживания водонефтяных эмульсий на различные фракции и может быть использовано на производствах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для обезвоживания продукции скважин на нефть, воду, механические примеси и попутный газ, а также для выделения нефти из шламов. Обеспечивает повышение качества разделения добываемой жидкости на отдельные фракции за счет интегрированного воздействия микроволнового и ультразвукового излучения в центробежном поле си, а также снижение затрат электроэнергии.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обезвоживания водонефтяных эмульсий за счет интегрированного воздействия на водонефтяные эмульсии микроволнового и ультразвукового излучений в центробежном поле сил.
Данное изобретение комплексно решает проблемы обезвоживания водонефтяных эмульсий с достижением необходимой эффективности ее обезвоживания. Применение изобретения позволит: получить высококачественную товарную нефть, повторно использовать воду в технологических процессах, сократить выбросы углеводородов, углекислого и прочих газов в атмосферу, сократить платежи предприятия за загрязнение окружающей среды.
Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к технологии обезвоживания водонефтяных эмульсий на различные фракции и может быть использовано на производствах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для обезвоживания продукции скважин на нефть, воду, механические примеси и попутный газ, а также для выделения нефти из шламов. Обеспечивает повышение качества разделения добываемой жидкости на отдельные фракции за счет интегрированного воздействия микроволнового и ультразвукового излучения в центробежном поле си, а также снижение затрат электроэнергии.
Известны способ и устройство для деэмульсификации эмульсии вода-нефть посредством воздействия ультразвука (патент РФ 
2339679 МПК - С10G 33/00 опубликованный 27.11.2008), заключающиеся в том, что формируют поток эмульсии вода-нефть через область воздействия ультразвука вдоль направления потока. При этом создают попутную ультразвуковую волну, направление распространения которой совпадает с направлением потока эмульсий, и противоточную ультразвуковую волну, направление распространения которой противоположно направлению потока эмульсий. На передней и задней сторонах устройства установлены ультразвуковые преобразователи. После деэмульсификации эмульсии вода-нефть осаждают под действием силы тяжести и разделяют или осаждают и разделяют в электрическом поле для обезвоживания,
Недостатком данного способа является низкая эффективность и длительность процесса обезвоживания водонефтяных эмульсий, связанная с осаждением эмульсии под действием силы тяжести.
Известен способ реализуемый устройством разделения водонефтяной смеси (полезная модель РФ 40925 МПК 7 В08В 7/04 опубликованная 10.10.2004), заключающийся в воздействии микроволновой энергией от источника электромагнитных колебаний на обрабатываемую среду - водонефтяную смесь, находящуюся в трубопроводе. В результате воздействия микроволновой энергией осуществляется обработка водонефтяной смеси. Устройство состоит из трубопровода, содержащего входной участок трубопровода, и выходной участок трубопровода, к торцевой стенке входного участка трубопровода, диаметром dтр>2/2,61, подсоединен узел ввода энергии СВЧ, выполненный в виде волноводного патрубка диаметром dп>2/3,41, герметично закрытого со стороны конца расположенного внутри входного участка трубопровода радиопрозрачной диафрагмой конической формы и с волноводным фланцем на другом конце, к которому подсоединен тракт СВЧ источника энергии СВЧ. Высота hд диафрагмы составляет от половины до полутора диаметра основания doc диафрагмы, а диаметр основания doc диафрагмы взят не менее 2/3,41. Через торцевую стенку входного участка трубопровода внутрь волноводного патрубка введены входной и выходной воздушные патрубки. Узел ввода для нефти расположен на боковой стенке входного участка трубопровода напротив боковой поверхности волноводного патрубка, а вершина радиопрозрачной диафрагмы обращена вглубь входного участка трубопровода. Выходной участок трубопровода содержит узлы отбора фракций. Управление мощностью осуществляется вручную либо не предусматривается.
Недостатком данного устройства является неэффективность воздействия электромагнитного поля на среду за счет локального воздействия, вследствие чего происходит нерациональный расход энергопотребления устройства и снижается качество обрабатываемой смеси.
Известен способ сепарации нефти из газожидкостной смеси реализуемый устройством для сепарации нефти из газожидкостной смеси [Заявка на изобретение РФ 2008130812, опубл. 27.01.2010], заключающийся в том, что газожидкостную смесь водонефтяную эмульсию и попутный газ - подают в сепарационную камеру и производят вращение газожидкостной смеси в сепарационной камере для разделения ее на нефть, воду и газ посредством центробежных сил. Устройство содержит вращающую цилиндрическую сепарационную камеру, патрубок для ввода газожидкостной смеси, установленный коаксиально с сепарационной камерой, патрубки для отвода нефти, воды и газа.
Основным недостатком данного способа и устройства для его реализации является не полная сепарация нефти из водонефтяной эмульсии, образующейся после предварительного разделения газожидкостной смеси на попутный газ и водонефтяную эмульсию.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности обезвоживания водонефтяных эмульсий за счет интегрированного воздействия на водонефтяные эмульсии микроволнового и ультразвукового излучений в центробежном ноле сил.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий, включающем подачу водонефтяной эмульсии в сепарационную камеру, вращение водонефтяной эмульсин в сепарационной камере для ее разделения на нефть и воду посредством центробежных сил, согласно полезной модели, в процессе вращения водонефтяной эмульсии в сепарационной камере на водонефтяную эмульсию воздействуют интегрированным микроволновым и ультразвуковым излучением.
Устройство содержит вращающую цилиндрическую сепарационную камеру, канал подачи водонефтяной эмульсии, каналы для отвода нефти, воды и газа, волновод с магнетроном и ультразвуковые излучатели.
На фиг.1 представлен чертеж устройства. Сепарационная камера выполнена из цилиндрического барабана 1, на опоре вращения с волноводом 2, барабан приводится во вращение через шкив 3, соединенный с электродвигателем (условно не показано). По бокам сепарационной камеры установлены ультразвуковые излучатели 4 с частотой излучения в диапазоне 15÷100 кГц, направленные к центру вращения. К волноводу установлен магнетрон 5 частотой излучения в диапазоне 1÷30 ГГц. Устройство снабжено подводящим водонефтяную эмульсию каналом 6. Для отвода воды, нефти и газа устройство оборудовано каналами 7, 8,9 соответственно. Заборная часть каналов расположена соответственно в слоях сепарируемых фракциях. На чертеже условно обозначены зоны воздействия и направление микроволнового 10 и ультразвукового 11 излучений, а так же границы раздела нефти и газа 13 и воды и нефти 14.
Работа заявляемого устройства осуществляется в следующей последовательности:
1. посредством канала подачи 6 в сепарационную камеру подают водонефтяную эмульсию, заполняя не менее 85% по объему;
2. производят вращение цилиндрического барабана 1 с водонефтяной эмульсией посредством шкива привода 3;
3. в результате предыдущих операций внутри барабана сепаратора 1 за счет поля центробежных и архимедовых сил формируются послойное размещение предварительных (фракций водонефтяной эмульсии с границами раздела сред - 13, 14;
4. осуществляется направленная обработка водонефтяной эмульсии интегрированным микроволновым (1,2÷30 ГГц) и ультразвуковым (16÷100 кГц) излучениями в сепарационной камере;
5. после получения окончательно сформировавшихся послойно фракций воды, нефти и газа производиться их отведение в соответствующие накопительные емкости (не показано) посредством каналов отвода 7, 8, 9.
Пример конкретной реализации. Водонефтяная эмульсия Ашальчинского месторождения с объемным содержанием воды 40% подастся в устройство для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий со скоростью потока 1 м 1 ч. Частота вращения сепарационной камеры 2800 об/мин. В первом эксперименте магнетрон и ультразвуковые излучатели выключены. Содержание воды в обработанной продукции составил 12%. Во втором эксперименте включается магнетрон частотой излучения 1,2 ГГц и мощностью 1 кВт. Содержание воды в обработанной продукции составил 1,7%. В третьем эксперименте включается магнетрон частотой излучения 1,2 ГГц и мощностью 1 кВт и ультразвуковые излучатели частотой излучения 16 кГц и мощностью 0,7 кВт. Содержание воды в обработанной продукции составил 1,3%. В четвертом и последующих экспериментах условия остаются прежними кроме частот микроволнового и ультразвукового излучений. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Исследование интегрированного обезвоживания водонефтяной эмульсии | |||
| эксперимента | Частота микроволнового излучения, ГГц | Частота ультразвукового излучения, кГц | Содержание воды в обработанной продукции, % |
| 4 | 2,4 | 22 | 0,08 |
| 5 | 10 | 50 | 2,1 |
| 6 | 20 | 75 | 2,7 |
| 7 | 30 | 100 | 3,4 |
Таким образом, проведенные исследования показали эффективность интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий. Для водонефтяной эмульсии Ашальчинского месторождения с объемным содержанием воды 40% оптимальными параметрами воздействия являются: скорость потока - 1 м3/ч, частота вращения сепарационной камеры 2800 об/мин, частота микроволнового излучения - 2,4 ГГц, часто га ультразвукового излучения - 22 кГц.
Данная полезная модель комплексно решает проблемы обезвоживания водонефтяных эмульсий с достижением необходимой эффективности ее обезвоживания. Применение полезной модели позволит: получить высококачественную товарную нефть, повторно использовать воду в технологических процессах, сократить выбросы углеводородов, углекислого и прочих газов в атмосферу, сократить платежи предприятия за загрязнение окружающей среды.
1. Устройство для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий, состоящее из вращательной цилиндрической сепарационной камеры с каналами для ввода водонефтяной эмульсии и отвода нефти, воды, газа; магнетрона с волноводом; ультразвукового генератора, отличающееся тем, что вращательная цилиндрическая сепарационная камера, магнетрон с волноводом, ультразвуковой генератор объединены в единый модуль для одновременной интегрированной обработки водонефтяной эмульсии микроволновым и ультразвуковым излучениями в центробежном поле сил.
2. Устройство по п.1, в котором частоту микроволнового излучения выбирают из диапазона 1,2-30 ГГц, частоту ультразвукового излучения выбирают из диапазона 16-100 кГц.
3. Устройство по п.1, в котором ультразвуковые излучатели, направленные к оси вращения, установлены снаружи сепарационной камеры.
4. Устройство по п.1, в котором обработка водонефтяной эмульсии микроволновым и ультразвуковым излучениями в центробежном поле сил производится в поточном режиме.
