NO330637B1

NO330637B1 - Emulsjonsbehandlingsanordning

Info

Publication number: NO330637B1
Application number: NO20092003A
Authority: NO
Inventors: Donald R Smuin; Louis D'souza; J Stewart Mulvey
Original assignee: Aker Process Systems As
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2011-05-30
Also published as: WO2010134821A1; NO20092003L

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt behandling av emulsjoner, mer særskilt en koalescerer for separering av emulsifisert vann og faststoffer fra olje under en langsgående strømning gjennom en horisontal tank. Mer særskilt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte og en innretning for styring av tykkelsen til, og/eller for hovedsakelig hindring av dannelsen av, et stabilt emulsjonslag i en emulsjonsbehandlingsanordning. Oppfinnelsen gjelder for alle gass-væske-væske-tyngdekraftsepareringsinnretninger med horisontal strømning, og væske-væske-gravitasjonssepareringsinnretninger med horisontal strømning, innbefattende slike innretninger som tre-fase-separatorer, FWKO'er, varmebehandlere, behandlere, elektriske behandlere og avsaltingsinnretninger. The invention generally relates to the treatment of emulsions, more particularly a coalescer for separating emulsified water and solids from oil during a longitudinal flow through a horizontal tank. More specifically, the invention relates to a method and a device for controlling the thickness of, and/or for mainly preventing the formation of, a stable emulsion layer in an emulsion treatment device. The invention applies to all gas-liquid-liquid gravity separation devices with horizontal flow, and liquid-liquid gravity separation devices with horizontal flow, including such devices as three-phase separators, FWKOs, heat treaters, treaters, electric treaters and desalination devices.

Det er kjent at petroleum som naturlig produseres fra en underjordisk formasjon (vanligvis betegnet som "crude), må behandles for derved å skille ut og fjerne innfanget gass, produsert vann eller faststoffer, for derved å bringe oljen til en tilstand for videre transport (eksempelvis i en rørledning) og behandling. Det har vært anvendt ulike metoder og prosesser for minimering av behandlingstiden og for å unngå et høyt energiforbruk. Det produserte vannet kan enten være formasjonsvann eller vann som har vært injisert for å fremme oljegjenvinningen, og det kan enten være ferskt eller salt (saltløsning). It is known that petroleum that is naturally produced from an underground formation (usually referred to as "crude") must be processed to separate and remove trapped gas, produced water or solids, thereby bringing the oil to a condition for further transport (for example in a pipeline) and treatment. Various methods and processes have been used to minimize treatment time and to avoid high energy consumption. The produced water can either be formation water or water that has been injected to promote oil recovery, and it can either be fresh or salty (salt solution).

Det produserte vannet og faststoffene separeres fra oljen ved hjelp av tyngdekraften. En prosess som ofte brukes er å la den produserte råoljen (crude) strømme gjennom en avlang, horisontal separasjonsbeholder (vanligvis benevnt "behandler"), hvor oljen, gass, produsert vann og faststoff separeres. I noen tilfeller er det nødvendig å forvarme råoljen før separeringen, og det legges inn da et oppvarmingsavsnitt oppstrøms for behandleren. I et slikt tilfelle vil oppvarmingsavsnittet og behandleren vanligvis være samlet i én beholder (vanligvis benevnt "varmebehandler"). The produced water and solids are separated from the oil by gravity. A process often used is to allow the produced crude oil to flow through an elongated, horizontal separation vessel (commonly referred to as a "treater"), where the oil, gas, produced water and solids are separated. In some cases, it is necessary to preheat the crude oil before separation, and a heating section is then inserted upstream of the processor. In such a case, the heating section and the treater will usually be combined in one container (usually referred to as the "heat treater").

Tyngdekraftseparering av olje og vann styres av Stokes lov, som sier at synkehastigheten er proporsjonal med kvadratet av vannpartikkelstørrelsen. Ved utforming av separasjonsbeholdere, brukes dette prinsippet for å fremme separasjonsprosessen i behandleren, slik at det derved (blant andre fordeler) muliggjøres bruk av mindre separasjonsbeholdere. Eksempelvis vil en dobling av den vannpartikkelstørrelsen som skal utskilles, øke synkehastigheten fire ganger, slik at det muliggjøres en 75 % reduksjon av behandlerens størrelse. Det er kjent å bruke mekaniske innretninger (så som matrisepakker) og/eller elektrostatiske gitre, separat eller i par, for å få frem slike store vannpartikler og derved fremme separasjonsprosessen og muliggjøre bruk av mindre separasjonsbeholdere. Gravity separation of oil and water is governed by Stokes' law, which states that the rate of sinking is proportional to the square of the water particle size. When designing separation containers, this principle is used to promote the separation process in the processor, so that thereby (among other advantages) the use of smaller separation containers is enabled. For example, doubling the water particle size to be secreted will increase the sink rate four times, so that a 75% reduction in the size of the treatment is possible. It is known to use mechanical devices (such as matrix packs) and/or electrostatic grids, separately or in pairs, to bring out such large water particles and thereby promote the separation process and enable the use of smaller separation containers.

US patent 4 329 159 "Energy Saving Heavy Crude Oil Emulsion Treating Method and Apparatus for Use Therewith", beskriver en fremgangsmåte og anordning som innbefatter en avlang, horisontal og sylindrisk tank som har innvendige skillevegger slik at det dannes rom hvor petroleum vil strømme i sekvens. Brennerfyrte innretninger inngår vanligvis i en oppstrøms plassert oppvarmingsseksjon for oppvarming av emulsjonen til en ønsket temperatur, og da vil mesteparten av den innfangede gassen og noe av det produserte vannet skilles ut fra emulsjonen. Det delvis deemulsifiserte produserte vannet strømmer så inn i et koaleseringsavsnitt, møter der en serie skjermer utformet for å fremme en jevn fluidstrømning, og for å unngå dannelsen av strømningskanaler i fluidmassen. I tillegg benyttes høypotensialelektrostatiske felt ved hjelp av gitre som legges under et høyt spenningspotensial. Gitrene befinner seg nær hver jordet skjerm, slik at det derved dannes felt mellom hvert gitter og hver jordet skjerm. US patent 4,329,159 "Energy Saving Heavy Crude Oil Emulsion Treating Method and Apparatus for Use Therewith", describes a method and device which includes an elongated, horizontal and cylindrical tank which has internal partitions so that spaces are formed where petroleum will flow in sequence . Burner-fired devices are usually included in an upstream heating section for heating the emulsion to a desired temperature, and then most of the captured gas and some of the produced water will be separated from the emulsion. The partially de-emulsified produced water then flows into a coalescing section, where it encounters a series of screens designed to promote uniform fluid flow, and to avoid the formation of flow channels in the fluid mass. In addition, high-potential electrostatic fields are used using grids that are placed under a high voltage potential. The grids are located close to each grounded screen, so that fields are formed between each grid and each grounded screen.

Kanadisk patent 2 329 224 "Energy-Saving Heavy Crude Oil Emulsion-Treating Apparatus", beskriver en behandler for elektrostatisk separering av emulsifisert produsert vann fra olje med langsgående strømning gjennom et horisontalt, avlangt koaleseringsavsnitt. Behandleren har et antall skjermer med hosliggende elektrostatiske vinggitre. De elektrostatiske vinggitrene er eksternt forbundet med én eller flere transformatorer, slik at det derved kan legges en høyere spenning på etterfølgende gitre i koaleseringsavsnittet. Hvert elektrostatisk vinggitter har en forside og perpendikulære sidekanter samt en perpendikulær bunnkant, slik at det elektrostatiske feltet strekkes ut forbi frontflaten, slik at derved den elektrostatiske virkningen fremmes, og det oppnås en mer effektiv fjerning av vann fra emulsjonen. Skjermene strekker seg fordelaktig ned til en vann/olje-grenseflate, for på den måten å øke koaleseringseffektiviteten i den emulsjonen som strømmer gjennom koaleseringsavsnittet, og sikre at det elektrostatiske feltet påføres emulsjonen. Canadian Patent 2,329,224 "Energy-Saving Heavy Crude Oil Emulsion-Treating Apparatus", describes a processor for the electrostatic separation of emulsified produced water from oil by longitudinal flow through a horizontal, elongated coalescing section. The processor has a number of screens with adjacent electrostatic wing grids. The electrostatic wing gratings are externally connected to one or more transformers, so that a higher voltage can thereby be applied to subsequent gratings in the coalescing section. Each electrostatic wing grid has a front and perpendicular side edges as well as a perpendicular bottom edge, so that the electrostatic field is extended beyond the front surface, so that thereby the electrostatic action is promoted, and a more efficient removal of water from the emulsion is achieved. The screens advantageously extend down to a water/oil interface, thereby increasing the coalescence efficiency of the emulsion flowing through the coalescence section and ensuring that the electrostatic field is applied to the emulsion.

US patent 6 207 032 "Electrostatic/Mechanical Emulsion Treating Method and Apparatus", beskriver en behandler for elektrostatisk og/eller mekanisk separering av emulsifisert produsert vann fra olje, under en langsgående strømning gjennom en horisontal og avlang metalltank. Det er anordnet justerbare fordelerelementer for fremming av deemulsifiseringen. De justerbare fordelerelementene kan betjenes eksternt, for derved å oppnå bedre styring av diffusjonen og en bedre fordeling av den strømmende emulsjonen i behandlerens tverrsnittsareal. Emulsjonen kan først føres gjennom elektriske felt, oppstrøms for fordelerelementene, hvor de produserte vanndråpene blir elektrisk ladet, og emulsjonen går så gjennom fordelerelementene og til elektrisk jordede koaleseringselementer. Deemulsifisert olje fjernes som en strøm atskilt fra den produserte vannstrømmen. Behandleren arbeider også mekanisk, med redusert effektivitet, når en elektrostatisk bruk ikke er mulig, og kan også brukes uten koaleseringselementer. De fra utsiden justerbare sjalusi skjermene kan brukes sammen med faste, ikke-justerbare sjalusier i mellomrom mellom de fra utsiden justerbare sjalusiene, for på den måten å oppnå en ytterligere koalesering og strømningsretning som vil fremme dehydreringen av prosesstrømmen, som en integrert forlengelseskomponent. US patent 6,207,032 "Electrostatic/Mechanical Emulsion Treating Method and Apparatus", describes a processor for electrostatic and/or mechanical separation of emulsified produced water from oil, during a longitudinal flow through a horizontal and elongated metal tank. Adjustable distributor elements are arranged to promote the deemulsification. The adjustable distributor elements can be operated externally, thereby achieving better control of the diffusion and a better distribution of the flowing emulsion in the treatment's cross-sectional area. The emulsion can first be passed through electric fields, upstream of the distributor elements, where the produced water droplets become electrically charged, and the emulsion then passes through the distributor elements and to electrically grounded coalescing elements. Demulsified oil is removed as a stream separate from the produced water stream. The processor also works mechanically, with reduced efficiency, when an electrostatic use is not possible, and can also be used without coalescing elements. The externally adjustable louvre screens can be used in conjunction with fixed, non-adjustable louvres in spaces between the externally adjustable louvres, thereby achieving additional coalescence and flow direction that will promote dehydration of the process stream, as an integral extension component.

US 3 905 891 A beskriver et varmeelement i en separasjonstank, for nedbrytning av en stabil emulsjon. US 3,905,891 A describes a heating element in a separation tank, for breaking down a stable emulsion.

US 5 219 471 A beskriver et apparat og en fremgangsmåte for avsalting av olje/vann-emulsjoner ved hjelp av et elektrisk felt. US 5 219 471 A describes an apparatus and a method for desalination of oil/water emulsions using an electric field.

US 6 315 898 og US 6 391 268 beskriver mekanisk og/eller elektrostatisk separasjon av emulgerte vannløsninger i olje. US 6 315 898 and US 6 391 268 describe mechanical and/or electrostatic separation of emulsified water solutions in oil.

Utstyr for behandling av oljer er utsatt for et fenomen som betegnes som et "rag-layer", noen ganger også betegnet som "cuff layer" eller "pad layer", dvs. en dannelse av en stabil olje-vann-faststoff-emulsjon. Faststoffkomponentene kan bestå av små oljefuktede faststoffer (så som leire) og presipiterte hydrokarboner med høy molekylvekt (så som asfaltener). Disse danner byggeblokker for såkalt rag. Olje-vann-faststoff-ragblandingen resulterer i en blanding som er tyngre enn olje, men som flyter på vann. Den skyldes strømningskanaldannelse (eller stagneringssoner) og termisk kjøling, primært ved prosesstart eller -avslutning. Kjølingen medfører endret viskositet, så vel som en endring i densitetene til oljen og vannet, hvilket hindrer en separering av emulsjonen i disse lokale områdene. Denne tettere emulsjonen vil fremme innfangingen av faststoffkomponentene, slik at det dannes en meget stabil olje-vann-faststoffblanding viss densitet vil fortsette å øke. I en horisontal fluidstrømning vil rag-laget migrere i retning mot utløpsenden, og vil bli tykkere og tykkere over tiden i denne ikke-strømningssonen. Equipment for the treatment of oils is exposed to a phenomenon known as a "rag layer", sometimes also known as a "cuff layer" or "pad layer", i.e. a formation of a stable oil-water-solid emulsion. The solids components may consist of small oil-wetted solids (such as clay) and high molecular weight precipitated hydrocarbons (such as asphaltenes). These form building blocks for so-called rag. The oil-water-solids-rag mixture results in a mixture that is heavier than oil but floats on water. It is due to flow channel formation (or stagnation zones) and thermal cooling, primarily at the start or end of the process. The cooling causes a change in viscosity, as well as a change in the densities of the oil and water, which prevents a separation of the emulsion in these local areas. This denser emulsion will promote the capture of the solid components, so that a very stable oil-water-solids mixture is formed whose density will continue to increase. In a horizontal fluid flow, the rag layer will migrate in the direction towards the outlet end, and will become thicker and thicker over time in this no-flow zone.

Rag-lagproblemet møtes vanligvis i forbindelse med oljer som har en API-gravitasjon under ca. 30. Uttrykket "tung olje" brukes vanligvis for en olje som har en API-gravitasjon på < ca. 20. "Ekstra tung olje" brukes for olje med en API-gravitasjon < ca. 12, mens oljesand-bitumen vanligvis har en API-gravitasjon < ca. 9. Jo tyngre oljen er, desto mer stabilt vil rag-laget være etter at det er tilformet, og det vil derfor være mer vanskelig å bryte opp. Rag-lagoppbyggingen er derfor et eget problem i utstyr som brukes for behandling av tunge oljer, ekstra tunge oljer og oljesand-bitumen. The rag layer problem is usually encountered in connection with oils that have an API gravity below approx. 30. The term "heavy oil" is usually used for an oil that has an API gravity of < approx. 20. "Extra heavy oil" is used for oil with an API gravity < approx. 12, while oil sands bitumen usually has an API gravity < approx. 9. The heavier the oil, the more stable the rag layer will be after it is formed, and therefore more difficult to break up. The rag layer build-up is therefore a separate problem in equipment used for the treatment of heavy oils, extra heavy oils and oil sands bitumen.

Det finnes flere prosesser for produsering av bitumen fra oljesand. En slik prosess er "SAGD" (Steam Assisted Gravity Drainage), hvor damp injiseres fra et rør over et oljesamlerør. Dampen smelter bitumenen og den går under påvirkning til det underliggende oljesamlerøret. En annen prosess er en "cyclic steam", hvor dam først injiseres i et rør, hvoretter, etter en viss tid, produsert bitumen og kondensert vann pumpes ut fra det samme røret. En tredje prosess er "THAI" (Toe to Heel Air Injection), som er en fyrprosess hvor luft injiseres i reservoaret og bitumen brennes som brensel. Varmefronten smelter bitumenen, som samles fra en separat brønn. I tillegg finnes det nye eksperimentelle systemer hvor petroleumsolventer injiseres i oljesanden med damp for på den måten å bidra til en løsing av bitumenen. Bitumen som produseres enten ved hjelp av SAGD, cyclic steam eller THAI, vil vanligvis være tilstrekkelig varmt for separering når den kommer fra reservoaret. Den kan derfor gå direkte til behandleren, og det er derfor ikke nødvendig med et eget oppvarmingsavsnitt. There are several processes for producing bitumen from oil sands. One such process is "SAGD" (Steam Assisted Gravity Drainage), where steam is injected from a pipe above an oil collecting pipe. The steam melts the bitumen and it goes under the influence to the underlying oil collecting pipe. Another process is a "cyclic steam", where dam is first injected into a pipe, after which, after a certain time, produced bitumen and condensed water are pumped out from the same pipe. A third process is "THAI" (Toe to Heel Air Injection), which is a boiler process where air is injected into the reservoir and bitumen is burned as fuel. The heat front melts the bitumen, which is collected from a separate well. In addition, there are new experimental systems where petroleum solvents are injected into the oil sands with steam in order to contribute to the dissolution of the bitumen. Bitumen produced either by SAGD, cyclic steam or THAI will usually be sufficiently hot for separation when it comes from the reservoir. It can therefore go directly to the therapist, and there is therefore no need for a separate heating section.

Ved produksjon av bitumen, sammenlignet med konvensjonell tung olje, vil det ofte foreligge et behov for tilsetting av en diluent (lettere petroleumoljer eller nafta), slik at asfaltener vil presipitere (utfelles). I tillegg vil oljesandproduksjonen også gi en betydelig mengde fin leire. Denne fine leiren binder seg til vannet og asfaltenene, og medfører at rag-laget vil være meget vanskelig å bryte ned i forbindelse med olj esandproduksj onen. In the production of bitumen, compared to conventional heavy oil, there will often be a need to add a diluent (lighter petroleum oils or naphtha), so that asphaltenes will precipitate (precipitate). In addition, oil sands production will also produce a significant amount of fine clay. This fine clay binds to the water and the asphaltenes, and means that the rag layer will be very difficult to break down in connection with oil sands production.

Ved behandlingen av konvensjonelle tunge oljer (generelt betegnet som CHOP (Cold Heavy Oil Production)) vil, fordi oljen er fluid nok til å kunne strømme naturlig ut fra brønnhullet, behandlingen eller separeringen av olje-vann-faststoffene skje med bruk av fyringsutstyr eller "oppvarmingsbehandlere". Det er vanlig å trekke ut (avblåse) rag-laget til en sloptank, og så resyklere det tilbake til behandlerens innløp og varme det opp igjen med de vanlige produksjonsfluidene. In the treatment of conventional heavy oils (generally referred to as CHOP (Cold Heavy Oil Production)), because the oil is fluid enough to be able to flow naturally from the wellbore, the treatment or separation of the oil-water solids will take place with the use of heating equipment or " heating handlers". It is common to extract (blow off) the rag layer to a slop tank, and then recycle it back to the processor inlet and reheat it with the normal production fluids.

Ved bitumenproduksjon i forbindelse med oljesand, med bruk av de eksisterende termiske ekstraheringsmetodene (SAGD, Cyclic Steam, THAI), tilføres prosessvarme til reservoaret for at bitumenen skal kunne strømme. I separasjonsutstyret benyttes det ingen tilleggsprosessvarme. Behandlingen av rag-laget med konvensjonell resyklering fra en sloptank, eller med direkte resyklering fra prosessbeholderen til det varme brønnhodet eller innløpsproduksjonsfluider, har ikke vært noen suksess. In bitumen production in connection with oil sands, using the existing thermal extraction methods (SAGD, Cyclic Steam, THAI), process heat is supplied to the reservoir in order for the bitumen to flow. No additional process heat is used in the separation equipment. The treatment of the rag layer with conventional recycle from a slop tank, or with direct recycle from the process vessel to the hot wellhead or inlet production fluids, has not been successful.

Ved bruk av SAGD for produsering av oljesandbitumen, vil asfaltener ha en tendens til å felles ut fra bitumenen og binde seg til leire som er suspendert i det produserte vannet, slik at det dannes et rag-lag. Asfaltenene/leiren har en tendens til å binde eller addere seg til interne instrumentflater som brukes for styring og kontroll av olje-vann-grenseflaten og for detektering av rag-laget. Denne oppbyggingen medfører at instrumentene blir inneffektive, hvilket medfører uspesifisert produksjon i så vel olje- som vannfasen, da rag vil bli ført over i én eller begge disse produktstrømmene. When using SAGD to produce oil sands bitumen, asphaltenes will tend to precipitate out of the bitumen and bind to clay suspended in the produced water, forming a rag layer. The asphaltenes/clay tend to bind or adhere to internal instrument surfaces used for control and control of the oil-water interface and for detection of the rag layer. This build-up means that the instruments become ineffective, which leads to unspecified production in both the oil and water phases, as rags will be carried over into one or both of these product streams.

Det foreligger derfor et behov for en fremgangsmåte og en anordning for på en effektiv måte å kunne hindre og styre dannelsen av et rag-lag. There is therefore a need for a method and a device to be able to effectively prevent and control the formation of a rag layer.

For å møte dette behovet, foreslås det ifølge oppfinnelsen en emulsjonsbehandlingsanordning for separering av en emulsjon av emulsifiserte produserte vanndråper og olje, innbefattende en i hovedsaken horisontal og avlang beholder, som er utformet og anordnet for langsgående strømning av emulsjon gjennom den, med et emulsjonsinnløp, et oljeutløp, et vannutløp og minst ett i beholderen vertikalt anordnet koaleseringselement, kjennetegnet ved en anordning for å styre eller forhindre dannelsen av en rag-lag emulsjon, omfattende minst ett elektrostatisk element som er anordnet horisontalt i tanken, nedstrøms av det minst ene koaleseringselementet, og er elektrisk forbundet med en krafttilførsels- og styreenhet, og er anordnet slik i beholderen at det elektrostatiske elementet vil være neddykket i olje, i en avstand fra en grenseflate mellom olje og vann som dannes når anordningen er i bruk, hvilket vann danner en elektrisk jordingskomponent, slik at det induseres et elektrostatisk felt mellom det elektrostatiske elementet og vannet, og der krafttilførsels- og styreenheten omfatter en selvstyrende og kortslutningssikker omformerenhet, hvorved dannelsen av en rag-lag emulsjon i beholderen styres eller forhindres. To meet this need, the invention proposes an emulsion processing device for separating an emulsion of emulsified produced water droplets and oil, comprising a substantially horizontal and elongated container, which is designed and arranged for longitudinal flow of emulsion through it, with an emulsion inlet, an oil outlet, a water outlet and at least one vertically arranged coalescing element in the container, characterized by a device for controlling or preventing the formation of a rag-layer emulsion, comprising at least one electrostatic element arranged horizontally in the tank, downstream of the at least one coalescing element, and is electrically connected to a power supply and control unit, and is arranged in the container in such a way that the electrostatic element will be immersed in oil, at a distance from an interface between oil and water that is formed when the device is in use, which water forms an electrical grounding component, so that an electrostatic field is induced between about the electrostatic element and the water, and where the power supply and control unit comprises a self-regulating and short-circuit-proof converter unit, whereby the formation of a rag-layer emulsion in the container is controlled or prevented.

I en utførelsesform innbefatter det elektrostatiske elementet et i hovedsaken horisontalt elektrostatisk gitter. I en utførelsesform er det elektrostatiske elementet anordnet mellom ca. 10 og ca. 29 cm (4-12 tommer) fra grenseflaten. In one embodiment, the electrostatic element includes a substantially horizontal electrostatic grid. In one embodiment, the electrostatic element is arranged between approx. 10 and approx. 29 cm (4-12 inches) from the interface.

I en utførelsesform innbefatter anordningen ett eller flere skjermelementer for strømningsfordeling, anordnet inne i beholderen. In one embodiment, the device includes one or more screen elements for flow distribution, arranged inside the container.

Det minst ene koaleseringselementet innbefatter i en utførelsesform minst ett elektrostatisk gitterpar og minst én matrisepakke, avstandsplassert sekvensielt i beholderen i beholderens lengderetning. The at least one coalescing element includes in one embodiment at least one electrostatic grid pair and at least one matrix package, spaced sequentially in the container in the longitudinal direction of the container.

I en utførelsesform innbefatter det minst ene koaleseringselementet vertikalt orienterte elektrostatiske gitterpar, avstandsplassert sekvensielt i beholderen. In one embodiment, the at least one coalescing element includes vertically oriented pairs of electrostatic gratings, spaced sequentially in the container.

I en utførelsesform innbefatter koaleseringselementet vertikalt orienterte matrisepakker, avstandsplassert sekvensielt i beholderen. En tverrgående skjerm er i en utførelsesform anordnet oppstrøms for det i det minste ene koaleseringselementet. In one embodiment, the coalescing element includes vertically oriented matrix packets spaced sequentially within the container. A transverse screen is in one embodiment arranged upstream of the at least one coalescing element.

I en utførelsesform er minst ett oppvarmingselement anordnet inne i beholderen ved eller nær grenseflaten, slik at derved temperaturen ved eller nær grenseflaten kan økes på styrt måte til et nivå over temperaturen i den omgivende emulsjonen, oljen og vannet. Oppvarmingselementet kan innbefatte minst én komponent valgt blant en varmevikling, et glatt eller med finner forsynt rør hvorigjennom et høytemperaturoppvarmingsfluid fra en ekstern kilde sirkulerer. Anordningen omfatter i en utførelsesform en oppvarmingsfluidresykleringsledning for føring av vann separert fra emulsjonen og til oppvarmingselementet, hvor det sirkuleres som et høytemperaturoppvarmingsfluid. In one embodiment, at least one heating element is arranged inside the container at or near the interface, so that the temperature at or near the interface can be increased in a controlled manner to a level above the temperature of the surrounding emulsion, the oil and the water. The heating element may include at least one component selected from a heating coil, a smooth or finned tube through which a high temperature heating fluid from an external source circulates. In one embodiment, the device comprises a heating fluid recycling line for conducting water separated from the emulsion and to the heating element, where it is circulated as a high temperature heating fluid.

Oppvarmingselementet innbefatter i en utførelsesform et elektrisk drevet oppvarmingselement og er fortrinnsvis anordnet nedstrøms for det i det minste ene koaleseringselementet. In one embodiment, the heating element includes an electrically driven heating element and is preferably arranged downstream of the at least one coalescing element.

Det er også frebrakt en fremgangsmåte for styring eller forhindring av dannelsen av en rag-lag emulsjon som dannes i eller nær en grenseflate mellom olje og vann i en emulsjonsbehandlingsanordning for separering av en emulsjon av emulsifiserte produserte vanndråper og olje, hvilken behandlingsanordning innbefatter en i hovedsaken horisontal og avlang beholder, utformet og anordnet for langsgående strømning av emulsjon gjennom den, og videre innbefattende et emulsjonsinnløp, et oljeutløp, et vannutløp og minst ett koaleseringselement vertikalt anordnet inne i beholderen, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved generering av et elektrostatisk felt i beholderen, nedstrøms for det i det minste ene koaleseringselementet, og mellom en posisjon i oljen og grenseflaten og rag-lag emulsjonen, og elektrisk jording av grenseflaten og rag-lag emulsjonen, slik at det derved induseres et elektrisk felt gjennom rag-lag emulsjonen, hvorved en koalesering i rag-lag emulsjonen fremmes. Also provided is a method for controlling or preventing the formation of a rag-layer emulsion that forms in or near an interface between oil and water in an emulsion processing device for separating an emulsion of emulsified produced water droplets and oil, which processing device mainly includes a horizontal and elongated container, designed and arranged for longitudinal flow of emulsion through it, and further including an emulsion inlet, an oil outlet, a water outlet and at least one coalescing element vertically arranged inside the container, which method is characterized by the generation of an electrostatic field in the container, downstream of the at least one coalescing element, and between a position in the oil and the interface and the rag-layer emulsion, and electrical grounding of the interface and the rag-layer emulsion, so that an electric field is thereby induced through the rag-layer emulsion, whereby a coalescence in the rag-layer emulsion is promoted.

I en utførelsesform innbefatter fremgangsmåten justering av det elektrostatiske feltet og justering av den nevnte avstanden. Avstanden justeres i en utførelsesform til mellom ca. 10 og ca. 29 cm (4-12 tommer). In one embodiment, the method includes adjusting the electrostatic field and adjusting said distance. The distance is adjusted in one embodiment to between approx. 10 and approx. 29 cm (4-12 inches).

I en utførelsesform innbefatter fremgangsmåten oppvarming av området innbefattende grenseflaten og rag-lag emulsjonen til en temperatur som er høyere enn den omgivende emulsjonens, eksempelvis ca. 5°C høyere enn i den omgivende emulsjonen. In one embodiment, the method includes heating the area including the interface and the rag-layer emulsion to a temperature that is higher than that of the surrounding emulsion, for example approx. 5°C higher than in the surrounding emulsion.

I en utførelsesform gjennomføres oppvarmingen i et område i beholderen nedstrøms for det i det minste ene koaleseringselementet. In one embodiment, the heating is carried out in an area in the container downstream of the at least one coalescing element.

Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av eksempler av oppfinnelsen, under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 og 2 er skjematiske snitt gjennom koaleseringsavsnittet i respektive horisontale tank-oljebehandlere i form av avlange gass-væske-væske-separasjonsinnretninger med horisontal strømning, som eksempel på en utførelse av oppfinnelsen, Fig. 3 er et skjematisk snitt gjennom koaleseringsavsnittet i en horisontal tank-oljebehandler i form av en avlang gass-væske-væske-separasjonsinnretning med horisontal strømning, idet det her vises en andre utførelse av oppfinnelsen, Fig. 4 er et skjematisk snitt gjennom koaleseringsavsnittet i en horisontal tank-oljebehandler i form av en avlang gass-væske-væske-separasjonsinnretning med horisontal strømning, idet denne figuren viser en tredje utførelse av oppfinnelsen, og Fig. 5 er et skjematisk snitt gjennom koaliseringsavsnittet i en horisontal tank-oljebehandler i form av en avlang gass-væske-væske-separasjonsinnretning med horisontal strømning, idet denne figuren viser en fjerde utførelse av oppfinnelsen, Fig. 6 og 7 viser skjematiske snitt gjennom koaleseringsavsnittet i respektive horisontale tank-oljebehandlere i form av avlange gass-væske-væske-separasjonsinnretninger med horisontal strømning, idet disse figurene viser utførelser som de i fig. 2 henholdsvis 3, i en prosessituasjon hvor densiteten til bitumen er større enn densiteten til det produserte vannet. Fig. 1 viser en horisontal og avlang behandlingsbeholder 10, med et innløp 12 hvorigjennom crude (emulsjon) som skal separeres føres inn, et oljeutløp 22, et vannutløp 24, et gassutløp 20, et overløp 19 som danner en oppstrøms sanddam, og en tverrgående skjerm 15."Crude" skal her være ment å innbefatte en emulsjon av emulsifiserte produserte vanndråper, faststoffer og semi-faststoffer og olje, heretter betegnet som en emulsjon E. En tverrgående skjerm 15 og et antall diffusjonsskj ermer 14 er plassert med innbyrdes avstander i behandlingsbeholderen 10. Det foreligger et behov for etablering av en jevn pluggstrøm gjennom behandleren. Enhver hastighetskanaldannelse, som medfører ulik kjøling av emulsjonen, er uønsket. Den tverrgående skjermen 15 representerer således en These and other characteristics of the invention will emerge from the subsequent description of examples of the invention, with reference to the drawing, where: Fig. 1 and 2 are schematic sections through the coalescing section in respective horizontal tank-oil processors in the form of oblong gas-liquid-liquid -separation devices with horizontal flow, as an example of an embodiment of the invention, Fig. 3 is a schematic section through the coalescing section in a horizontal tank-oil processor in the form of an oblong gas-liquid-liquid separation device with horizontal flow, showing here a second embodiment of the invention, Fig. 4 is a schematic section through the coalescing section in a horizontal tank-oil processor in the form of an elongated gas-liquid-liquid separation device with horizontal flow, this figure showing a third embodiment of the invention, and Fig. 5 is a schematic section through the coalescence section in a horizontal tank-oil processor in the form of an oblong gas-liquid -liquid separation device with horizontal flow, as this figure shows a fourth embodiment of the invention, Fig. 6 and 7 show schematic sections through the coalescing section in respective horizontal tank-oil processors in the form of oblong gas-liquid-liquid separation devices with horizontal flow, these figures show embodiments like those in fig. 2 and 3 respectively, in a process situation where the density of the bitumen is greater than the density of the produced water. Fig. 1 shows a horizontal and oblong treatment container 10, with an inlet 12 through which crude (emulsion) to be separated is introduced, an oil outlet 22, a water outlet 24, a gas outlet 20, an overflow 19 which forms an upstream sand pond, and a transverse screen 15."Crude" shall here be intended to include an emulsion of emulsified produced water droplets, solids and semi-solids and oil, hereinafter referred to as an emulsion E. A transverse screen 15 and a number of diffusion screens 14 are placed with mutual distances in the processing container 10. There is a need to establish a steady plug flow through the processor. Any velocity channel formation, which entails unequal cooling of the emulsion, is undesirable. The transverse screen 15 thus represents a

innledende strømningsfordelingsinnretning (eller masseseparasjonsinnretning) hvor vannet W tvinges ned under skjermen, mens innløpsemulsjonen E føres gjennom en fordelingskanal i tverr skjermen, sentralt i oljeemulsjonslaget. Diffusjonsskj ermene 14 tjener et lignende formål, dvs. tilveiebringelse av en jevn strømfordeling og initial flow distribution device (or mass separation device) where the water W is forced down under the screen, while the inlet emulsion E is led through a distribution channel across the screen, centrally in the oil emulsion layer. The diffusion screens 14 serve a similar purpose, i.e. providing an even current distribution and

således hindre strømningskanaldannelser. thus preventing flow channel formations.

Fig. 1 viser også et antall matrisepakker 18. Disse er mekaniske koaleseringsinnretninger som beskrevet innledningsvis, og de er velkjente. Selv om fig. 1 viser et antall matrisepakker, så vil fagpersoner forstå at én matrisepakke vil kunne være tilstrekkelig, alt avhengig av den spesifikke crude-anvendelsen. Fig. 1 also shows a number of matrix packs 18. These are mechanical coalescing devices as described in the introduction, and they are well known. Although fig. 1 shows a number of matrix packages, those skilled in the art will understand that one matrix package may be sufficient, all depending on the specific crude application.

Når behandlingsbeholderen 10 er i bruk, går emulsjonen E inn i behandlingsbeholderen 10 gjennom innløpet 12. Emulsjonen kan være forvarmet, enten som følge av den fremgangsmåten som er benyttet for ekstraheringen fra reservoaret (eksempelvis SAGD, som beskrevet foran) eller i en oppvarmingsseksjon som er plassert oppstrøms for behandlingsbeholderen. I sistnevnte tilfelle vil oppvarmingsseksjonen og behandlingsseksjonen vanligvis være integrert i én beholder, og bli betegnet i fellesskap som en "oppvarmingsbehandler", og emulsjonen strømmer inn i oppvarmingsseksjonen fra den oppstrøms plasserte oppvarmingsseksjonen. When the processing container 10 is in use, the emulsion E enters the processing container 10 through the inlet 12. The emulsion can be preheated, either as a result of the method used for the extraction from the reservoir (for example SAGD, as described above) or in a heating section which is located upstream of the treatment vessel. In the latter case, the heating section and the treatment section will usually be integrated into one vessel, collectively referred to as a "heat treater", and the emulsion flows into the heating section from the upstream heating section.

Når emulsjonen strømmer gjennom matrisepakkene 18, separeres vann W fra emulsjonen som følge av tyngdekraftens innvirkning, som forklart foran. Det separerte vannet W går ut fra beholderen 10 via vannutløpet 24. Enhver gass G som frigjøres fra emulsjonen, går ut fra beholderen via gassutløpet 20, og den behandlede oljen strømmer ut fra beholderen gjennom oljeutløpet 22. As the emulsion flows through the matrix packs 18, water W is separated from the emulsion due to the action of gravity, as explained above. The separated water W exits the container 10 via the water outlet 24. Any gas G released from the emulsion exits the container via the gas outlet 20, and the treated oil flows out of the container through the oil outlet 22.

For å kunne påvirke tykkelsen til den stabile emulsjonen (dvs. rag-laget) R som har en tendens til å bygge seg opp i olj e/vann-grensefl aten som forklart foran, har beholderen 10 også et elektrostatisk gitter 26. Dette er et element som er anordnet inne i beholderen 10 slik at det er neddykket i oljen, og har en avstand fra olje/vann-grenseflaten I som dannes når beholderen er i vanlig bruk. Det elektrostatiske gitteret er opplagret slik at det går i hovedsaken parallelt med grenseflaten I. Under vanlige driftsbetingelser vil således det elektrostatiske gitteret være i hovedsaken horisontalt, og strekke seg i beholderens horisontalplan. Det elektrostatiske gitteret 26 er elektrisk forbundet med en krafttilførsels- og styreenhet 42, og vannet W, og enhver stabil emulsjon (rag-lag) R, vil danne en elektrisk jordingskomponent, slik at det derved induseres et elektrostatisk felt gjennom laget R og det foregår en elektrostatisk koalesering i laget R. Det er dette (intense) elektriske feltet mellom høyvoltgitteret 26 og jord som tilveiebringer koaleseringen av den stabile emulsjonen R. In order to influence the thickness of the stable emulsion (ie the rag layer) R which tends to build up in the oil/water interface as explained above, the container 10 also has an electrostatic grid 26. This is a element which is arranged inside the container 10 so that it is immersed in the oil, and has a distance from the oil/water interface I which is formed when the container is in normal use. The electrostatic grating is stored so that it runs essentially parallel to the interface I. Under normal operating conditions, the electrostatic grating will thus be essentially horizontal, and extend in the horizontal plane of the container. The electrostatic grid 26 is electrically connected to a power supply and control unit 42, and the water W, and any stable emulsion (rag layer) R, will form an electrical grounding component, so that an electrostatic field is thereby induced through the layer R and it takes place an electrostatic coalescence in the layer R. It is this (intense) electric field between the high-voltage grid 26 and earth that brings about the coalescence of the stable emulsion R.

Dersom laget R øker i tykkelse, så vil avstanden mellom det elektrostatiske gitteret 26 og laget R (elektrisk jord) avta, hvilket medfører en økt elektrostatisk koalesering i laget R. Laget R kan således holdes på en ønsket minstetykkelse ved å påvirke det elektrostatiske feltet, avstanden mellom det elektrostatiske gitteret og grenseflaten I, eller begge deler. Det elektrostatiske gitteret 26 må posisjoneres i den relativt ikke-ledende oljefasen og i en avstand fra grenseflaten I og laget R som vil være tilstrekkelig til å unngå en kortslutning. Fordelaktig er den elektrostatiske gitteravstanden fra grenseflaten I mellom 10 og 29 cm (4 og 12 tommer). Fagpersonen vil vite at denne avstanden bestemmes av den spenningen som leges på det elektrostatiske gitteret. Som indikert i fig. 1, er det elektrostatiske gitteret fordelaktig plassert i området ved beholderens nedstrømsende (altså nedstrøms for matrisepakkene), hvor rag-lagdannelsen vil være tykkest. If the layer R increases in thickness, then the distance between the electrostatic grid 26 and the layer R (electric earth) will decrease, which causes an increased electrostatic coalescence in the layer R. The layer R can thus be kept at a desired minimum thickness by influencing the electrostatic field, the distance between the electrostatic lattice and the interface I, or both. The electrostatic grid 26 must be positioned in the relatively non-conductive oil phase and at a distance from the interface I and the layer R which will be sufficient to avoid a short circuit. Advantageously, the electrostatic lattice distance from the interface I is between 10 and 29 cm (4 and 12 inches). The person skilled in the art will know that this distance is determined by the voltage applied to the electrostatic grid. As indicated in fig. 1, the electrostatic grid is advantageously located in the area at the downstream end of the container (i.e. downstream of the matrix packages), where the rag layer formation will be thickest.

En fagperson vil vite at en prosessforstyrrelse kan løfte emulsjonslaget opp inn i gitrene 26, og derved tilveiebringe en kortslutning av krafttilførselen. I et vanlig krafttilførselssystem for de konvensjonelle elektrostatiske gitrene, et system som består av en konvensjonell transformator 17 (beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 2), vil dette bety et behov for strømovervåkingsinnretninger for stenging av krafttilførselen når det detekteres et høyt strømforbruk. En ultimat beskyttelse i tilfelle av en svikt i overvåkingsinnretningene tilveiebringes av kraftbryteren til transformatoren, og av utformingen av selve transformatoren slik at den kan tåle en kortslutning. Dette krever at transformatoren er av en 100 % reaktiv type. Med dette konvensjonelle styresystemet må kraftbryteren innstilles manuelt igjen, så snart forstyrrelsen er avklart, hvilket betyr ekstra stopptid i prosessen. A person skilled in the art will know that a process disturbance can lift the emulsion layer up into the grids 26, thereby providing a short circuit of the power supply. In a conventional power supply system for the conventional electrostatic grids, a system consisting of a conventional transformer 17 (described below with reference to Fig. 2), this would mean a need for current monitoring devices for shutting down the power supply when a high current consumption is detected. Ultimate protection in the event of a failure of the monitoring devices is provided by the circuit breaker of the transformer, and by the design of the transformer itself so that it can withstand a short circuit. This requires that the transformer is of a 100% reactive type. With this conventional control system, the circuit breaker must be manually reset as soon as the disturbance is cleared, which means additional downtime in the process.

Krafttilførsels- og styreenheten 42 som skal levere kraft til rag-lag-behandlingsgitrene 26, er imidlertid en dynamisk magnetisk styrbar transformatorenhet som er kortslutningssikker. Dette er et system som beskrives i US 6 933 822 og 7 193 495 (grunnleggende MCI-teknologi); US 7 026 905 B2 og 7 256 678 (forbedret MCI-teknologi); NO 322 439 (MCT-krafttilførsel); og i patentsøknad US 2005/076293 Al. Dette systemet baserer seg på det prinsippet at et ortogonalt magnetfelt kan påvirke den relative permeabiliteten i et magnetisk materiale så som viklingen i en transformator, og derved kan styre energien (strømmen) som overføres til sekundærsiden eller utgangssiden. The power supply and control unit 42 which is to supply power to the rag-layer treatment grids 26 is, however, a dynamic magnetically controllable transformer unit which is short-circuit proof. This is a system described in US 6,933,822 and 7,193,495 (basic MCI technology); US 7,026,905 B2 and 7,256,678 (improved MCI technology); NO 322 439 (MCT power supply); and in patent application US 2005/076293 Al. This system is based on the principle that an orthogonal magnetic field can affect the relative permeability of a magnetic material such as the winding in a transformer, and thereby can control the energy (current) that is transferred to the secondary or output side.

Ved å styre den relative (elektriske) permeabiliteten i den ortogonale retningen i transformatorviklingsmaterialet, kan man styre mengden av fluks i rulleretningen. Da det magnetiske domenet i et magnetiserbart materiale bare kan magnetiseres i én retning, kan domenene med ortogonal magnetisering (tverretning) ikke magnetiseres i rulleretningen, og derved reduseres den relative permeabiliteten i rulleretningen. Dette betyr at mer strøm kan gå gjennom hovedviklingen når den relative permeabiliteten reduseres. En endring eller justering av det ortogonale magnetiske feltet vil medføre en styring av transformatorviklingen som en lineær elektrisk ventil. By controlling the relative (electrical) permeability in the orthogonal direction in the transformer winding material, one can control the amount of flux in the rolling direction. Since the magnetic domain in a magnetizable material can only be magnetized in one direction, the domains with orthogonal magnetization (transverse direction) cannot be magnetized in the rolling direction, thereby reducing the relative permeability in the rolling direction. This means that more current can pass through the main winding when the relative permeability is reduced. A change or adjustment of the orthogonal magnetic field will result in a control of the transformer winding as a linear electric valve.

Dette ortogonale magnetfeltet styres ved å overvåke den strømmen som går gjennom hovedviklingen. Dersom strømmen øker som følge av en meget rask belastning, så som i tilfelle av en elektrisk kortslutning på utgangssiden, vil drivspenningen i det tverrgående feltet falle sammen helt til kortslutningen er fjernet. Kortslutningen vil bli borte når spenningen faller sammen. Det betyr at innretningen er selvstyrende som følge av den patenterte utformingen. Responsen på en kortslutning er så godt som momentan, da den baserer seg på utformingen og fysikken i kjernen, og den relative permeabiliteten i kjernematerialet blir på dette tidspunktet styrt av det tverrgående magnetfeltet. Innretningen måler derfor ikke strømmen ved hjelp av et eksternt styresystem og styresløyfe, men styrer helt enkelt den utgående spenningen som vil være nødvendig i en normal operasjonstilstand. This orthogonal magnetic field is controlled by monitoring the current passing through the main winding. If the current increases as a result of a very rapid load, such as in the case of an electrical short circuit on the output side, the drive voltage in the transverse field will collapse until the short circuit is removed. The short circuit will disappear when the voltage collapses. This means that the device is self-governing as a result of the patented design. The response to a short circuit is virtually instantaneous, as it is based on the design and physics of the core, and the relative permeability of the core material is at this point controlled by the transverse magnetic field. The device therefore does not measure the current using an external control system and control loop, but simply controls the output voltage that will be required in a normal operating state.

Fig. 2 viser en utførelse som i fig. 1, men her er matrisepakkene 18 suplementert med et antall konvensjonelle elektrostatiske gitterpar 16 (en fagperson vil imidlertid vite at det også bare kan brukes et enkelt eller et enkelt gitterpar, avhengig av den spesifikke crude-oljen). Fagpersoner vil vite at de elektrostatiske gitterparene 16 vil fremme en separering som følge av elektrostatisk koalesering, idet ett gitter energiseres og styres eksempelvis ved hjelp av transformatorgitteret 17, mens det andre gitteret er elektrisk jordet. En koalesering skjer mellom de to gitrene i hvert gitterpar 16. Som i fig. 1, innbefatter beholderen også et elektrostatisk gitter 26 i beholderen 10, neddykket i oljen, og i en avstand fra den olje/vann-grenseflaten I som oppstår når beholderen er i vanlig drift. Andre aspekter ved det elektrostatiske gitteret er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1. Fig. 2 shows an embodiment as in fig. 1, but here the matrix packs 18 are supplemented with a number of conventional electrostatic grid pairs 16 (however, one skilled in the art will know that a single or only a single grid pair may also be used, depending on the specific crude oil). Those skilled in the art will know that the electrostatic grid pairs 16 will promote a separation as a result of electrostatic coalescence, as one grid is energized and controlled for example by means of the transformer grid 17, while the other grid is electrically grounded. A coalescence takes place between the two grids in each grid pair 16. As in fig. 1, the container also includes an electrostatic grid 26 in the container 10, immersed in the oil, and at a distance from the oil/water interface I which occurs when the container is in normal operation. Other aspects of the electrostatic grid are described above in connection with fig. 1.

Selv om de skjematiske figurene, for på enkel måte å belyse oppfinnelsen, viser transformatorgittersettene 17 og krafttilførsels- og styreenheten 42 montert på toppen av beholderne, med kablene ført ned til gitterparene 16 henholdsvis til det elektrostatiske gitteret 16, så vil en fagperson forstå at i en praktisk utførelse blir transformatorgittersettene 17 og krafttilførsels- og styreenheten 42 montert slik at deres respektive høyspente elektriske kabler er neddykket i oljen og ikke går gjennom gassfasen G. Although the schematic figures, in order to simply illustrate the invention, show the transformer grid sets 17 and the power supply and control unit 42 mounted on top of the containers, with the cables led down to the grid pairs 16 and to the electrostatic grid 16 respectively, a person skilled in the art will understand that in in a practical embodiment, the transformer grid sets 17 and the power supply and control unit 42 are mounted so that their respective high-voltage electrical cables are immersed in the oil and do not pass through the gas phase G.

Fig. 2 er i andre henseender lik utførelsen i fig. 1. Oppfinnelsen er således ikke begrenset til bruk av konvensjonelle koaleseringsmidler, dvs. matrisepakker og/eller elektrostatiske gitterpar, men kan generelt anvendes i alle Fig. 2 is in other respects similar to the embodiment in fig. 1. The invention is thus not limited to the use of conventional coalescing agents, i.e. matrix packs and/or electrostatic grid pairs, but can generally be used in all

tyngdekraftsepareringsenheter av væske-væske-typen og med horisontal strømning, og som brukes for emulsjonsbehandling, og oppfinnelsen innbefatter således også innretninger så som 3-fase-separatorer, FWKO'er, oppvarmingsbehandlere, behandlere, elektriske behandlere og avsaltingsinnretninger. gravity separation units of the liquid-liquid type and with horizontal flow, and which are used for emulsion treatment, and the invention thus also includes devices such as 3-phase separators, FWKOs, heating processors, processors, electrical processors and desalination devices.

Fig. 3 viser en andre utførelse av oppfinnelsen. Som i fig. 2, er matrisepakkene 18 suplementert med et konvensjonelt elektrostatisk gitterpar 16. Bare de trekk som skiller seg fra de i fig. 2 vil bli beskrevet nedenfor i forbindelse med fig. 3.1 denne andre utførelsen, som er vist i fig. 3, oppnås rag-lagpåvirkningen ikke ved hjelp av et horisontalt elektrostatisk gitter, men ved hjelp av et oppvarmingselement 28 som er anordnet inne i beholderen 10, ved eller nær olje/vann-grenseflaten 1. Oppvarmingselementet 28 kan være en varmevikling, et glatt eller med finner forsynt rør, eller en lignende varmeveksler som er tilknyttet en varmekilde (ikke vist i fig. 3) i en lukket krets, på konvensjonell måte. Varmefluidet kan være eksternt tilført damp, olje, glykol eller lignende. Fig. 3 shows a second embodiment of the invention. As in fig. 2, the matrix packages 18 are supplemented with a conventional electrostatic grid pair 16. Only the features that differ from those in fig. 2 will be described below in connection with fig. 3.1 this second embodiment, which is shown in fig. 3, the rag layer effect is not achieved by means of a horizontal electrostatic grid, but by means of a heating element 28 which is arranged inside the container 10, at or near the oil/water interface 1. The heating element 28 can be a heating coil, a smooth or with fin supplied pipe, or a similar heat exchanger which is connected to a heat source (not shown in Fig. 3) in a closed circuit, in a conventional manner. The heating fluid can be externally supplied steam, oil, glycol or the like.

Istedenfor en separat varmekilde kan separert vann W også brukes som oppvarmingsfluid. En slik utførelse er vist i fig. 4, som skjematisk viser en resykleringsledning 24a som fører separert vann til oppvarmingselementet 28. For øvrig er utførelsen i fig. 4 lik den som er vist i fig. 3. Nødvendige pumper og ventiler, etc. er utelatt i fig. 4, for å forenkle illustrasjonen, og disse trekk er selvfølgelig for fagpersoner. Oppvarmingselementet 28 kan også varmes opp ved hjelp av andre midler, så som en elektrisk drevet oppvarmer eller lignende. Instead of a separate heat source, separated water W can also be used as a heating fluid. Such an embodiment is shown in fig. 4, which schematically shows a recycling line 24a which leads separated water to the heating element 28. Otherwise, the design in fig. 4 similar to that shown in fig. 3. Necessary pumps and valves, etc. are omitted in fig. 4, to simplify the illustration, and these features are of course for professionals. The heating element 28 can also be heated using other means, such as an electrically powered heater or the like.

Med oppvarmingselementet 28, vist i fig. 3 og 4, blir en varmemengde tilført rag-laget R-utviklingssonen, og vil derved i hovedsaken hindre at det dannes et rag-lag. Det er bare nødvendig med en liten temperaturforskjell for å oppnå dette. I én utførelse ligger temperaturforskjellen mellom oppvarmingselementet 28 og laget R i størrelsesordenen 5°C. Oppvarmingselementet 28 kan være dimensjonert både i horisontal- og vertikalplanet, slik at det strekker seg inn i et egnet område i eller nær grenseflaten I. With the heating element 28, shown in fig. 3 and 4, an amount of heat is supplied to the rag layer R development zone, and will thereby essentially prevent a rag layer from forming. Only a small temperature difference is needed to achieve this. In one embodiment, the temperature difference between the heating element 28 and the layer R is in the order of 5°C. The heating element 28 can be dimensioned both in the horizontal and vertical plane, so that it extends into a suitable area in or near the boundary surface I.

Fig. 5 viser en utførelse av oppfinnelsen som i hovedsaken kombinerer den første utførelsen (vist i fig. 2) og den andre eller tredje utførelsen (vist i fig. 3 eller 4), idet beholderen 10 innbefatter det horisontale elektrostatiske gitteret 26, og oppvarmingselementet 28 i et kombinert arrangement. For øvrig er komponentene i fig. 5 lik de som er beskrevet foran i forbindelse med fig. 1-4.1 denne utførelsen brukes den samme avstandsstyring og elektrisk feltstyring for det elektrostatiske gitteret 26 som beskrevet i forbindelse med fig. 1 og 2, og det samme gjelder for oppvarmingsmidlene og kildene for oppvarmingselementet 28 som beskrevet i forbindelse med fig. 3 og 4. Oppvarmingselementet 28 og det elektrostatiske gitteret 26 vil begge bidra til å bryte ned rag-laget R, og de to komponentene kan virke på en måte som vil gi optimal styring og fjerning av den stabile emulsjonen R, idet dog en slik operasjon vil være avhengig av den aktuelle prosessituasjonen. Fig. 5 shows an embodiment of the invention which essentially combines the first embodiment (shown in Fig. 2) and the second or third embodiment (shown in Fig. 3 or 4), the container 10 including the horizontal electrostatic grid 26, and the heating element 28 in a combined arrangement. Otherwise, the components in fig. 5 similar to those described above in connection with fig. 1-4.1 this embodiment uses the same distance control and electric field control for the electrostatic grid 26 as described in connection with fig. 1 and 2, and the same applies to the heating means and sources for the heating element 28 as described in connection with fig. 3 and 4. The heating element 28 and the electrostatic grid 26 will both help to break down the rag layer R, and the two components can act in a way that will provide optimal control and removal of the stable emulsion R, although such an operation will depend on the current process situation.

I noen produksjonssituasjoner blir bitumenproduksjonen prosessert uten tilsetting av en diluent. Avhengig av hvor tung bitumen er (dvs. hvor liten API-gravitasjonen er) og avhengig av produksjons- eller prosesstemperaturene, kan densiteten til bitumenen være høyere enn for det produserte vannet. I et slikt tilfelle vil fluidseparasjonen skje omvendt, sammenlignet med det som er beskrevet foran. Selv om en diluent ikke tilsettes, da prosesstemperaturene for ikke-dilutert bitumen er meget høyere enn for dilutert bitumen, vil asfaltener fremdeles felles ut. Selv om det således dreier seg om en omvendt prosessituasjon, foreligger det et behov for en fremgangsmåte og en anordning som på en effektiv måte kan hindre og styre dannelsen av et rag-lag. In some production situations, bitumen production is processed without the addition of a diluent. Depending on how heavy the bitumen is (ie how low the API gravity is) and depending on the production or process temperatures, the density of the bitumen can be higher than that of the produced water. In such a case, the fluid separation will take place in reverse, compared to what was described above. Even if a diluent is not added, as the process temperatures for undiluted bitumen are much higher than for diluted bitumen, asphaltenes will still precipitate. Although it is thus a reverse process situation, there is a need for a method and a device which can effectively prevent and control the formation of a rag layer.

Fig. 6 og 7 viser en slik omvendt prosess. Fig. 6 viser den første utførelsen i en omvendt situasjon, mens fig. 7 viser den andre utførelsen i en omvendt situasjon. Selv i denne omvendte situasjonen har den horisontale og avlange behandlingsbeholderen 10 et innløp 12 hvorigjennom crude (emulsjon) som skal separeres føres inn. Videre har beholderen et oljeutløp 22, et vannutløp 24, et gassutløp 20, et overløp 19 som danner en oppstrøms sanddam, og en tverrskjerm 15, slik det er beskrevet foran i forbindelse med fig. 1 og 2. Fig. 6 and 7 show such a reverse process. Fig. 6 shows the first embodiment in an inverted situation, while Fig. 7 shows the second embodiment in an inverted situation. Even in this reversed situation, the horizontal and oblong treatment container 10 has an inlet 12 through which crude (emulsion) to be separated is introduced. Furthermore, the container has an oil outlet 22, a water outlet 24, a gas outlet 20, an overflow 19 which forms an upstream sand dam, and a transverse screen 15, as described above in connection with fig. 1 and 2.

Beholderen 10 i fig. 6 har derfor også et elektrostatisk gitter 26, som er båret og styres inne i beholderen 10 på en slik måte at det vil være neddykket i oljen i en avstand fra olje/vann-grenseflaten I som danner seg når beholderen er i normal drift, for øvrig som forklart i forbindelse med fig. 1 og 2. The container 10 in fig. 6 therefore also has an electrostatic grid 26, which is carried and controlled inside the container 10 in such a way that it will be immersed in the oil at a distance from the oil/water interface I which forms when the container is in normal operation, for otherwise as explained in connection with fig. 1 and 2.

Beholderen i fig. 7 har derfor også et oppvarmingselement 28 anordnet inne i beholderen 10, ved eller nær olje/vann-grenseflaten I. Oppvarmingselementet 28 kan være en varmevikling, et glatt rør, eller et med finner forsynt rør eller en lignende varmeveksler som er forbundet med en oppvarmingskilde, slik det er beskrevet nærmere foran i forbindelse med fig. 3 og 4. The container in fig. 7 therefore also has a heating element 28 arranged inside the container 10, at or near the oil/water interface I. The heating element 28 can be a heating coil, a smooth tube, or a finned tube or a similar heat exchanger which is connected to a heating source , as described in more detail above in connection with fig. 3 and 4.

Fagpersoner vil derfor forstå at oppfinnelsen kan brukes for begge de prosessituasjonene som er beskrevet foran. Professionals will therefore understand that the invention can be used for both of the process situations described above.

Selv om oppfinnelsen her er beskrevet i forbindelse med en behandlingsbeholder hvor det benyttes konvensjonelle koaleseringsmidler, dvs. matrisepakker og/eller elektrostatiske gitterpar, vil fagpersonen forstå at oppfinnelsen kan anvendes i samme utstrekning for alle væske-væske-gravitet-separasjonsinnretninger med horisontal strømning, og som brukes for behandling av emulsjoner, herunder slike innretninger som 3-fase-separatorer, FWKO'er, oppvarmingsbehandlere, behandlere, elektriske behandlere og avsaltingsinnretninger. Although the invention is described here in connection with a treatment container where conventional coalescing agents are used, i.e. matrix packs and/or electrostatic grid pairs, the person skilled in the art will understand that the invention can be used to the same extent for all liquid-liquid-gravity separation devices with horizontal flow, and which are used for the treatment of emulsions, including such devices as 3-phase separators, FWKOs, heating treaters, treaters, electric treaters and desalination devices.

En fagperson vil også forstå at selv om oppfinnelsen er særlig godt anvendbar ved behandling av ekstra tung olje og bitumen, kan oppfinnelsen også brukes med fordel ved behandling av andre olje/vann-emulsjoner, herunder også konvensjonell tung olje. A person skilled in the art will also understand that although the invention is particularly well applicable when treating extra heavy oil and bitumen, the invention can also be used with advantage when treating other oil/water emulsions, including conventional heavy oil.

Claims

1. Emulsion processing device for separating an emulsion of emulsified produced water droplets and oil, comprising a substantially horizontal and elongated container (10), which is designed and arranged for longitudinal flow of emulsion through it, with an emulsion inlet (12), an oil outlet ( 22), a water outlet (24) and at least one vertically arranged coalescing element (16, 18) in the container, characterized device for controlling or preventing the formation of a rag-layer emulsion, comprising at least one electrostatic element (26) which is arranged horizontally in the tank, downstream of the at least one coalescing element, and is electrically connected to a power supply and control unit (42 ), and is arranged in such a way in the container (10) that the electrostatic element (26) will be immersed in oil, at a distance from an interface (1) between oil and water which is formed when the device is in use, which water (W) forms an electrical grounding component, so that an electrostatic field is induced between the electrostatic element (26) and the water (W), and where the power supply and control unit (42) comprises a self-regulating and short-circuit-proof converter unit, whereby the formation of a rag-layer emulsion in the container (10) is controlled or prevented.

2. Emulsion treatment device according to claim 1, characterized in that the electrostatic element (26) includes a mainly horizontal electrostatic grid.

3. Emulsion processing device according to one of claims 1-2, characterized in that the electrostatic element (26) is arranged between approx. 10 and approx. 29 cm (4-12 inches) from the interface (I).

4. Emulsion treatment device according to one of claims 1-3, characterized in that it further includes one or more screen elements (14, 15) for flow distribution and arranged inside the container.

5. Emulsion treatment device according to one of claims 1-4, characterized in that the at least one coalescing element (16, 18) includes at least one electrostatic grid pair (16) and at least one matrix pack (18), spaced sequentially in the container in the longitudinal direction of the container.

6. Emulsion processing device according to one of claims 1-4, characterized in that the at least one coalescing element includes vertically oriented pairs of electrostatic grids (10), spaced sequentially in the container.

7. Emulsion treatment device according to one of claims 1-4, characterized in that the at least one coalescing element (18) includes vertically oriented matrix packages (18), spaced sequentially in the container.

8. Emulsion treatment device according to one of claims 1-7, characterized by the transverse screen (15), arranged upstream of the at least one coalescing element (16, 18).

9. Emulsion processing device according to one of the preceding claims, characterized by at least one heating element (28) arranged inside the container at or near the boundary surface (I), so that thereby the temperature at or near the boundary surface (I) can be increased in a controlled manner to a level above the temperature of the surrounding emulsion, the oil and the water.

10. Emulsion treatment device according to claim 9, characterized in that the heating element (28) includes at least one component selected from a heating coil, a smooth or finned tube through which a high-temperature heating fluid from an external source circulates.

11. Emulsion treatment device according to claim 10, characterized wood heating fluid recycling line (24a) for conducting water (W) separated from the emulsion and to the heating element (28), where it is circulated as a high temperature heating fluid.

12. Emulsion treatment device according to claim 9, characterized in that the heating element (28) includes an electrically driven heating element.

13. Emulsion treatment device according to one of claims 9-13, characterized in that the heating element (28) is arranged downstream of the at least one coalescing element (16, 18).

14. Method for controlling or preventing the formation of a rag-layer emulsion (R) which forms in or near an interface (I) between oil and water (W) in an emulsion processing device for separating an emulsion of emulsified produced water droplets and oil, which treatment device includes a substantially horizontal and elongated container (10), designed and arranged for longitudinal flow of emulsion through it, and further including an emulsion inlet (12), an oil outlet (22), a water outlet (24) and at least one coalescing element ( 16, 18) vertically arranged inside the container (10), which method is characterized by generating an electrostatic field in the container (10), downstream of the at least one coalescing element (16, 18), and between a position in the oil and the interface (I) and the rag-layer emulsion (R), and electrically grounding the interface (I) and the rag-layer emulsion (R), so that an electric field is thereby induced through the rag-layer emulsion (R), whereby a coalescence in the rag-layer emulsion is promoted.

15. Method according to claim 14, characterized by adjusting the electrostatic field and adjusting the said distance.

16. Method according to claim 15, characterized by the distance being adjusted to between approx. 10 and approx. 29 cm (4-12 inches).

17. Method according to any one of claims 14-16, characterized by heating the area including the interface (I) and the rag-layer emulsion (R) to a temperature that is higher than that of the surrounding emulsion.

18. Method according to claim 17, characterized in that the said temperature is approx. 5°C higher than in the surrounding emulsion.

19. Method according to claim 17 or 18, characterized in that the heating is carried out in an area in the container (10) downstream of the at least one coalescing element (16, 18).