Устройство для сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей

Полезная модель относится к установкам подготовки нефти и может быть использована в системах сбора и промысловой подготовки продукции нефтяных скважин. Устройство представляет собой наклонную колонну, условно разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода нефти, который состоит из восходящего трубопровода, успокоительного горизонтального трубопровода, расположенного выше верхней точки наклонной колонны и снабженного газосборником, нисходящего трубопровода и горизонтального трубопровода ввода нефти в наклонную колонну, а также трубопроводы отвода газа, нефти и воды и трубный расширитель, расположенный выше по потоку относительно наклонной колонны. В водоотстойной секции наклонной колонны вдоль нижней образующей колонны на опорах уложен барботажный коллектор, имеющий перфорированные подковообразные отводы, который сообщается через соединительный трубопровод с трубным расширителем, причем осевые линии перфорационных отверстий подковообразных отводов параллельны осевой линии наклонной колонны, а на трубопроводе отвода воды установлены фильтры. Трубопровод отвода воды соединен с дренажной емкостью для слива воды в случае остановки работы устройства.

Полезная модель относится к установкам подготовки нефти и может быть использована в системах сбора и промысловой подготовки продукции нефтяных скважин.

Известен способ транспортирования газоводонефтяной смеси, реализуемый с помощью устройства, состоящего из концевого делителя фаз, разделенного перегородками на нефтяную и водную секции, обводных трубок и трубчатого распределителя для подачи газа, выделившегося в нефтяной секции устройства, под слой воды, трубопроводов отвода газа, нефти и очищенной воды и регулировочных вентилей [Авторское свидетельство СССР 1427146 кл. F17D 1/14, опубл. 30.09.1988].

К недостаткам данного устройства относится то, что дополнительная очистка воды барботированием производится только в части водной секции, также известное устройство не предназначено для подготовки нефти с повышенным содержанием механических примесей.

Наиболее близким аналогом полезной модели, принятым в качестве прототипа является сепарационная установка, содержащая наклонную колонну с фильтром, размещенным вдоль ее оси, разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода газожидкостной смеси, состоящим из восходящего трубопровода, успокоительного горизонтального трубопровода, расположенного выше верхней точки наклонной колонны и снабженного газосборником, нисходящего трубопровода и горизонтального трубопровода ввода газожидкостной смеси в наклонную колонну, трубопроводы отвода газа, нефти и воды, а также трубный расширитель для предварительного отбора газа, расположенный выше по потоку относительно наклонной колонны. Для удаления механических примесей наклонная колонна, трубный расширитель и горизонтальный трубопровод ввода газожидкостной смеси снабжены пескоуловителями, соединенными с единым сборным коллектором мехпримесей [Патент РФ 2238783 кл. B01D 19/00, опубл. 27.10.2004].

Недостатком известного устройства является необходимость периодической остановки работы сепарационной установки для проведения очистки фильтра, размещенного вдоль оси наклонной колонны, и удаления отложений механических примесей из нижней части наклонной колонны. Кроме того, при эксплуатации установки необходимо контролировать состояние пескоуловителей и осуществлять размыв механических примесей для предотвращения их засорения.

Технический результат заявляемого устройства - повышение эффективности сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей, увеличение межочистного периода работы сепарационной установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей, включающем наклонную колонну, условно разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода нефти, состоящим из восходящего трубопровода, успокоительного горизонтального трубопровода, расположенного выше верхней точки наклонной колонны и снабженного газосборником, нисходящего трубопровода и горизонтального трубопровода ввода нефти в наклонную колонну, а также трубопроводы отвода газа, нефти и воды и трубный расширитель для предварительного отбора газа, расположенный выше по потоку относительно наклонной колонны особенностью является то, что вдоль нижней образующей наклонной колонны в водоотстойной секции на опорах уложен барботажный коллектор, имеющий перфорированные подковообразные отводы и сообщающийся через соединительный трубопровод с трубным расширителем, причем осевые линии перфорационных отверстий подковообразных отводов параллельны осевой линии наклонной колонны, а на трубопроводе отвода воды установлены фильтры. Трубопровод отвода воды соединен с дренажной емкостью для слива воды в случае остановки работы устройства.

Наличие барботажного коллектора, имеющего перфорированные подковообразные отводы и сообщающегося через соединительный трубопровод с трубным расширителем, обеспечивает барботирование воды, сопровождающееся протеканием ряда процессов, увеличивающих эффективность сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей. При прохождении пузырьков газа через слой воды происходит захват ими нефтяных частиц, содержащихся в воде, с образованием газонефтяных сфер. Вынос газонефтяных сфер в нефтеотстойную секцию устройства сопровождается переходом захваченных нефтяных частиц и тяжелых углеводородных компонентов, содержащихся в газе, в нефть. Таким образом, при барботировании происходит попутное очищение газа, подаваемого на барботаж, от тяжелых углеводородных компонентов.

Также барботирование воды обеспечивает предотвращение образования отложений механических примесей на стенках наклонной колонны, за счет удержания механических примесей в воде во взвешенном состоянии, что позволяет увеличить межочистной период устройства. Дополнительным результатом барботирования воды является коагуляция взвешенных механических примесей, что обеспечивает возможность улавливания механических примесей фильтром.

В результате вышеописанного процесса в водоотстойной секции наклонной колонны образуется вода, содержащая большое количество механических примесей, улавливание которых происходит вне наклонной колонны, с помощью фильтров установленных на трубопроводе отвода воды, что упрощает эксплуатацию устройства. При параллельном расположении фильтров их очистку можно проводить попеременно, без остановки работы устройства для сепарации нефти.

Осевые линии перфорационных отверстий подковообразных отводов параллельны осевой линии наклонной секции, что позволяет предотвратить их засорение осаждающимися механическими примесями в случае прекращения подачи газа для барботирования воды.

Наличие сообщения между барботажным коллектором и трубным расширителем через соединительный трубопровод обеспечивает наличие необходимого перепада давления газа для барботирования воды, вследствие чего заявляемое устройство не требует установки дополнительного оборудования для создания напора газа.

Наличие дренажной емкости, соединенной с трубопроводом отвода воды, позволяет сливать воду, содержащую большое количество механических примесей, в случае остановки работы устройства, предотвращая таким образом засорение патрубков наклонной колонны и образование отложений.

Параметры барботажного коллектора определяются расчетным путем исходя из условий равномерного барботирования водной фазы и удержания механических примесей в водной фазе во взвешенном состоянии при сохранении эффективности разделения нефти и воды. Расстояние между подковообразными отводами составляет 20-30 см, диаметр перфорационных отверстий находится в пределах 0,5-3 мм в зависимости от места расположения на барботажном коллекторе.

На фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого устройства, на фиг.2 - поперечный разрез наклонной колонны по А-А.

Устройство содержит наклонную колонну (1), условно разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода нефти, состоящим из восходящего трубопровода (2), успокоительного горизонтального трубопровода (3), расположенного выше верхней точки наклонной колонны и снабженного газосборником (4), нисходящего трубопровода (5) и горизонтального трубопровода (6) ввода нефти в наклонную колонну (1). Отбор газа на барботирование осуществляется из трубного расширителя (7), который сообщается через соединительный трубопровод (8) с барботажным коллектором (9), уложенным на опорах (10) в водоотстойной секции вдоль нижней образующей наклонной колонны (1).

Барботажный коллектор (9) имеет подковообразные отводы (11) с перфорационными отверстиями (12).

Отвод из наклонной колонны (1) отсепарированных потоков осуществляется соответственно через трубопровод отвода газа (13), трубопровод отвода нефти (14) и трубопровод отвода воды (15). На трубопроводе отвода воды (15) установлены фильтры (16). Также трубопровод отвода воды соединен с дренажной емкостью (17) для слива воды, содержащей большое количество механических примесей, в случае остановки работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Поступающая из скважины нефть с повышенным содержанием механических примесей поступает в трубный расширитель 7, в котором происходит понижение давления с получением частично разгазированной нефти и газа, часть которого поступает по соединительному трубопроводу 8 в барботажный коллектор 9, а другая часть смешивается с газом, выделившимся в газосборнике 4 успокоительного горизонтального трубопровода 3. Частично разгазированная нефть после восходящего трубопровода 2, успокоительного горизонтального трубопровода 3 и нисходящего трубопровода 5 поступает в горизонтальный трубопровод 6 ввода нефти в наклонную колонну 1, где происходит ее разделение на газ, нефть и воду с одновременным осаждением из нефти механических примесей.

Барботирование воды осуществляется путем поступления газа в воду через перфорационные отверстия 12 подковообразных отводов 11 барботажного коллектора 9.

Очищенная от нефтяных частиц вода, содержащая большое количество механических примесей, выводится из наклонной колонны по трубопроводу отвода воды 15, проходит через фильтры 16, которые очищаются по мере засорения, и направляется на дальнейшую подготовку.

Отстоявшаяся от механических примесей нефть выводится из наклонной колонны по трубопроводу отвода нефти 14 и направляется на дальнейшую подготовку.

Газ, очищенный от тяжелых углеводородных компонентов, выводится из наклонной колонны по трубопроводу отвода газа 13, смешивается с газом из газосборника 4 и направляется на дальнейшую подготовку.

В случае остановки работы устройства вода, содержащая большое количество механических примесей, сливается в дренажную емкость 17 для предотвращения засорения патрубков наклонной колонны и образования отложений.

1. Устройство для сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей, включающее наклонную колонну, условно разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода нефти, состоящим из восходящего трубопровода, успокоительного горизонтального трубопровода, расположенного выше верхней точки наклонной колонны и снабженного газосборником, нисходящего трубопровода и горизонтального трубопровода ввода нефти в наклонную колонну, а также трубопроводы отвода газа, нефти и воды и трубный расширитель для предварительного отбора газа, расположенный выше по потоку относительно наклонной колонны, отличающееся тем, что вдоль нижней образующей наклонной колонны в водоотстойной секции на опорах уложен барботажный коллектор, имеющий перфорированные подковообразные отводы и сообщающийся через соединительный трубопровод с трубным расширителем, причем осевые линии перфорационных отверстий подковообразных отводов параллельны осевой линии наклонной колонны, а на трубопроводе отвода воды установлены фильтры.

2. Устройство для сепарации нефти с повышенным содержанием механических примесей по п.1, отличающееся тем, что трубопровод отвода воды соединен с дренажной емкостью для слива воды в случае остановки работы устройства.