Концевой участок подводящего трубопровода
Предлагаемое полезная модель относится к устройствам для предварительной подготовки к разделению продукции нефтяных скважин в процессе ее транспортирования по трубопроводу и может применяться в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности при разделении эмульсий несмешивающихся жидкостей.
В концевом участке подводящего трубопровода последовательно, по ходу потока эмульсии, расположены устройство для ввода в него деэмульгатора, после точки ввода деэмульгатора участок условно разделен на секции, в каждой из которых закреплены перегородки примыкающие к образующей трубопровода. Они установленные таким образом, что каждая перегородка доходит до середины сечения трубопровода, смещена по вертикали по отношению к предыдущей. В совокупности они перекрывают просвет трубопровода, на участке после секций внутри трубопровода размещено устройство, состоящее из расположенных одна в другой соосно с трубопроводом, пластиковых, труб. Пластиковые трубы имеют олеофобную поверхность и перфорированы по верхней и нижней образующим, а количество перегородок в трубопроводе больше 2-х.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность подготовки промысловой нефтяной эмульсии в процессе ее трубопроводного транспорта, особенно на месторождениях, где продолжительность трубопроводов незначительна и сложнее обеспечивать обезвоживание нефти. Причем конструкция работает на любой обводненности промысловой эмульсии. 3 з.п.ф., 4 илл.
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для предварительной подготовки к разделению продукции нефтяных скважин в процессе ее транспортирования по трубопроводу и может применяться в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности при разделении эмульсий несмешивающихся жидкостей.
Идея использования промысловых и магистральных трубопроводов для подготовки к деэмульсации и расслоению промысловых нефтяных эмульсий (газоводонефтяных или газожидкостных смесей ГЖС) известна и экспериментально подтверждена. (В.П.Тронов, В.И.Грайфер и др. «Деэмульсация нефти в трубопроводах.» Казань: Татарское книжное издательство, 1970, с.146, рис.38; В.П.Тронов. «Промысловая подготовка нефти.» М.: Недра, 1977, с.10, 11). По мере движения по горизонтальной трубе потока эмульсии в верхней части трубы постепенно накапливается нефть и газ, а в нижней - вода. При установившемся потоке формируется четкое разделение водонефтяной эмульсии на фазы по всему сечению горизонтальной трубы.
Известна сепарационная установка пат. РФ №2119372, МПК6 B01D 19/00, опубл. 1998.09.27. Она включает трубопровод подвода промысловой нефтяной эмульсии (ГЖС), оснащенный успокоителем потока и газоотделителем. Данный подводящий трубопровод способствует отделению выделившегося из газожидкостной смеси при ее транспортировке газа, но не подготавливает газожидкостную смесь к разделению на жидкость-жидкость.
Известно также устройство для отделения воды от движущейся по трубопроводу промысловой эмульсии, пат. РФ №2258554, МПК7 B01D 17/00, опубл. 2005.08.20. Устройство содержит корпус в виде горизонтальной трубы с размещенным внутри него разделительным элементом Разделительный элемент выполнен в виде пластины, закрепленной шарнирно на наклонной перегородке, частично перекрывающей поперечное сечение корпуса со стороны днища корпуса.
Главным недостатком устройства является его низкая надежность в работе, т.к. все подвижные устройства на таких сложных смесях как промысловая нефтяная эмульсия быстро приходят в негодность и требуют замены.
Известен также патент РФ на полезную модель №33873, «Конечный участок подводящего трубопровода», МПК7 B01D 19/00, опубл. 2003.11.20. Конечный участок подводящего трубопровода, содержит сегментообразные козырьки, размещенные по верхней и нижней образующей трубопровода со смещением плоскостей верхних козырьков относительно нижних и он установлен с нисходящим уклоном 0,5-1° в сторону движения газожидкостной смеси.
Это решение не позволяет подготавливать высокообводненную газоводонефтяную смесь к разделению и работает лишь депульсатором.
Известна сепарационная установка, принятая за прототип, (а.с. СССР №1248630, МПК B01D 19/00, опубл. 07.06.86 г.) включающая конечный участок подводящего трубопровода с расположенными в нем перегородками для повышения эффективности расслоения эмульсии. Они выполнены в виде вертикальных сегментных козырьков смещенных один относительно другого и расположенных по верхней и нижней образующим трубопровода. Они обеспечивают непрерывность и увеличение площади контакта смеси.
К недостаткам относится невозможность обеспечения эффективной подготовки промысловой эмульсии к разделению, особенно в случае резкого
изменения состава эмульсии, например значительного увеличения ее обводненности (до 90-95%). Даже для отделения газа ее необходимо снабжать дополнительным депульсатором.
На поздней стадии разработки нефтяных месторождений, при обводненности выше 75%, целесообразно сбрасывать основной объем воды и закачивать его в систему поддержания пластового давления (ППД) на месте. Однако из скважин поступает, как правило, трудно разрушаемая мелкодисперсная эмульсия.
Такую эмульсию перед вводом в технологический аппарат обезвоживания нефти, из которого должна быть получена вода с качеством, соответствующим нормам для ППД, требуется подвергать предварительной обработке деэмульгатором с последующей коалесценцией глобул нефти и осуществления процесса предварительного разделения смеси на легкую и тяжелую фазы в концевом участке подводящего трубопровода.
Технической задачей, для решения которой предназначена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности подготовки промысловой нефтяной эмульсии в процессе ее трубопроводного транспорта, особенно на кустах скважин месторождений, где протяженность трубопроводов незначительна (всего десятки метров) и сложнее осуществлять обезвоживание нефти. Причем конструкция должна работать на любой обводненности промысловой эмульсии.
Поставленная задача решается концевым участком подводящего трубопровода, в котором по ходу потока эмульсии последовательно расположены устройство для ввода в него деэмульгатора, участок после точки ввода деэмульгатора разделен на секции, в которых, по одной внутри каждой, закреплены перегородки примыкающие к образующей трубопровода и установленные таким образом, что каждая доходит до середины сечения трубопровода, смещена по вертикали по отношению к другой, а в совокупности они перекрывают просвет трубопровода, причем число перегородок больше двух. Это позволяет закручивать поток ГЖС в трубе
обеспечивая его перемешивание без излишней турбулизации, могущей привести к диспергированию глобул нефти и стабилизации эмульсии. После участка с перегородками внутри трубопровода размещено устройство, состоящее из расположенных одна в другой, соосно с трубопроводом, пластиковых труб, образующих внутри трубопровода кольцевые каналы. Трубы перфорируют по верхней и нижней образующим и изготавливают из олеофобной пластмассы. Т.о. она обеспечивает быструю и качественную подготовку промысловой нефтяной эмульсии к обезвоживанию.
На фиг.1 изображена установка подготовки промысловой нефтяной эмульсии (ГЖС), включающая концевой участок подводящего трубопровода;
на фиг.2 - устройство ввода деэмульгатора в ГЖС; на фиг.3 секционный участок с перегородками; на фиг.4 - участок трубы с установленными в нем трубами.
СТАТИКА. Концевой участок подводящего трубопровода 1 включает три участка, расположенных друг за другом, последовательно, по направлению потока ГЖС. Участок ввода деэмульгатора (I-II) в поток ГЖС - 2, содержащий например сопло 3 соединенное со штуцером для приема деэмульгатора от дозирующего насоса. Секционный участок (II-III) трубопровода - 4 после участка ввода в него деэмульгатора. Участок 4 снабжен установленными на внутренней поверхности перегородками 5. Участок (III-IV) трубы - 6 с встроенными в него трубами 7, 8 и 9. Пластиковые трубы установлены одна в другой соосно с трубопроводом. Причем труба 7 имеет наибольший диаметр, а труба 9 - наименьший диаметр. Кольцевые каналы, образуемые этими трубами делят поток ГЖС на части, уменьшают высоту (расстояние) и время движения глобул нефти до ближайших поверхностей пластиковых труб. Трубы выполнены из олеофобного пластика, перфорированы рядами отверстий 10 по верхней и нижней образующим, что также интенсифицирует процесс укрупнения глобул нефти и частиц воды. Выход из конечного участка подводящего трубопровода - 6, соединен штуцером 11 с технологическим аппаратом 12
для разделения ГЖС. Аппарат снабжен штуцерами 13 и 14 для вывода легкой и тяжелой фаз (нефти и воды).
РАБОТА. Концевой участок подводящего трубопровода 1 работает следующим образом. ГЖС с промысла, проходя по трубопроводу 1, поступает в участок 2, в который от дозировочного насоса через сопло 3 вводится деэмульгатор. Он впрыскивается в поток ГЖС. Затем поток ГЖС, уже с деэмульгатором, поступает в участок 4, в котором установлены перегородки 5, закручивающие поток в трубопроводе и создающие режим хаотического движения струй расслоившихся жидкостей, под воздействием которого осуществляется интенсивное смешение деэмульгатора с ГЖС, обработка межфазной поверхности у большинства глобул нефти в воде и глобул воды - в нефти.
В участке 6, куда поступает смешанная с деэмульгатором и начинающая разделяться ГЖС, она попадает в кольцевые продольные каналы, образованные трубами 7, 8 и 9, в которых ГЖС еще имеет хаотическое движение струй несмешиваемых жидкостей, под воздействием которого большинство глобул нефти, обработанных деэмульгатором, касаются олеофобных поверхностей пластиковых труб скользят по ним и укрупняются. При этом скорость движения потока теряет силу и переходит в более спокойному режиму течения. Деэмульгатор снижает прочность межфазных пленок на глобулах нефти, поэтому при контакте с поверхностью пластиковых труб они укрупняются, сливаются друг с другом, происходит процесс коалесценции. Затем они в потоке нефтяных струй по отверстиям 10 перетекают из одного кольцевого канала в другой и поднимаются к верхней образующей трубопровода. В этой части трубопровода отдельные струйки нефти сливаются и формируется нефтяная фаза потока. Нефтяной поток движется в направлении технологического аппарата. На выходе из участка 6 основное количество нефти движется уже отдельной фазой. Это означает, что ГЖС подготовлена к окончательному разделению на легкую и тяжелую фазы и по штуцеру 11 поступает в технологический аппарат 12 из которого по штуцера 13 выводится отделившаяся газонасыщенная нефть, по 14 - вода.
Аналогичный процесс происходит с глобулами воды, но они оседают у нижней образующей трубопровода.
Как показало испытание предлагаемой полезной модели на одном из месторождений Самарской области при его реконструкции, предлагаемое устройство концевого участка подводящей трубы позволило увеличить количество сбрасываемой в систему поддержания пластового давления воды до 70% (до 2000 м3/сут). При этом улучшилось качество воды, т.к. содержание нефти в ней в среднем составляло не более 50 мг/л (при колебании по крайним показателям от 20 до 90 мг/л).
1. Концевой участок подводящего трубопровода, содержащий участок трубопровода с установленными внутри него перегородками, отличающийся тем, что в нем последовательно, по ходу потока эмульсии, расположены устройство для ввода в него деэмульгатора, после точки ввода деэмульгатора участок условно разделен на секции, в каждой из которых закреплены перегородки, примыкающие к образующей трубопровода и установленные таким образом, что каждая доходит до середины сечения трубопровода, смещена по вертикали по отношению к предыдущей, а в совокупности они перекрывают просвет трубопровода, на участке после секций внутри трубопровода размещено устройство, состоящее из расположенных одна в другой соосно с трубопроводом пластиковых, труб.
2. Концевой участок подводящего трубопровода по п.1, отличающийся тем, что пластиковые трубы имеют олеофобную поверхность.
3. Концевой участок подводящего трубопровода по п.1, отличающийся тем, что пластиковые трубы перфорированы по верхней и нижней образующим.
4. Концевой участок подводящего трубопровода по п.1, отличающийся тем, что количество перегородок в трубопроводе больше двух.
