RU11722U1

RU11722U1 - DEVICE FOR PREPARING OIL IN THE FIELDS

Info

Publication number: RU11722U1
Application number: RU99109926/20U
Authority: RU
Inventors: И.И. Редькин; В.И. Редькин; Т.А. Кулакова
Original assignee: Редькин Игорь Иванович
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 1999-11-16

Abstract

Устройство для подготовки нефти на промыслах, включающее соединенные между собой узел предварительной обработки нефти с подводящим и отводящими верхним и нижним патрубками и аппарат подготовки нефти с распределителем нефти, соединенным с одним из отводящих патрубков узла, отличающееся тем, что узел предварительной обработки нефти выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры с тангенциальным подводящим патрубком, причем его нижний отводящий патрубок соединен с распределителем нефти в аппарате, а верхний - с распределителем газа, установленным в верхней части аппарата подготовки нефти.A device for oil preparation in the fields, including interconnected oil pre-treatment unit with inlet and outlet upper and lower nozzles and an oil preparation device with an oil dispenser connected to one of the outlet pipes of the unit, characterized in that the oil pre-treatment unit is made in the form a vertical cylindrical chamber with a tangential inlet pipe, with its lower outlet pipe connected to the oil distributor in the apparatus, and the upper one to the gas distributor installed at the top of the oil treatment apparatus.

Description

Устройство для подготовки нефти на промыслахOil field preparation device

Решение относится к области разделения многофазных систем и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для разделения смесей газ-жидкость-жидкость. Для разделения систем газ-нефть-вода известны устройства, содержащие узлы для предварительной обработки нефти в виде депульсаторов, соединенных с аппаратами подготовки нефти (а.с. СССР N 1397056, МПК 4 В 01 Д 19/00, БИ N 19, 88г.). Устройства для предварительной обработки нефти в данном случае предназначены для ликвидации пульсаций потока поступающей в аппарат смеси и разгрузки его от основного количества идущего с потоком газа. Недостатком их являются значительное падение давления в аппарате подготовки нефти и в системе магистральных транспортных трубопроводов, унос с газом нефти, потребность в дополнительных устройствах для ее улавливания и возврата, а также в дополнительных насосных установках для поддержания давления, необходимого для транспорта отделенных фаз (газа, нефти, воды). Из-за резкого падения давления в этих устройствах снижается также качество разделения смеси, т.е. в газе содержится больщое количество нефти, в нефти - воды, в воде - нефти.The solution relates to the field of separation of multiphase systems and can be used in the oil and gas, petrochemical, chemical and other industries for the separation of gas-liquid-liquid mixtures. For the separation of gas-oil-water systems, devices are known that contain units for oil pretreatment in the form of depulsators connected to oil treatment devices (AS USSR N 1397056, IPC 4 V 01 D 19/00, BI N 19, 88 g. ) Devices for oil pre-treatment in this case are designed to eliminate the pulsations of the flow of the mixture entering the apparatus and unloading it from the bulk of the gas flowing with the stream. Their disadvantage is a significant pressure drop in the oil preparation apparatus and in the system of main transport pipelines, the entrainment of oil with gas, the need for additional devices for its recovery and recovery, as well as additional pumping units to maintain the pressure necessary for the transport of separated phases (gas, oil, water). Due to a sharp pressure drop in these devices, the quality of the separation of the mixture also decreases, i.e. gas contains a large amount of oil, oil contains water, and water contains oil.

МПК 6 в 01 Д 17/02 IPC 6 in 01 D 17/02

Известны также установки, в которых в качестве узла предварительной обработки нефти установлены гидроциклоны ( перед аппаратами подготовки нефти ) ( а.с. СССР N 1456178, МПК 4 В 01 Д 17/02, БИ N5, 89г., а.с. СССР N 1699941, МПК 5 С 02 F 1/40, БИ N 47, 91г.)- Эти узлы используют для предварительной обработки нефти центробежные силы. Недостатком их является сложность управления этими силами, так как из практики эксплуатации гидроциклонов известно, что они хорошо и удовлетворительно работают на однородных системах. Промысловые эмульсии являются газожидкостными смесями, в которых в жидкости содержатся средние и крупные газовые пузыри значительного объема. В период поступления такого пузыря в гидроциклон происходит разрыв потока жидкости и последующий гидравлический удар, создающий интенсивную турбулизацию, в процессе которой происходит дробление глобул нефти до минимальных размеров менее 50-100 мкм. Последующее укрупнение таких капель становится весьма трудноосуществимой технологической операцией. Кроме того, отделение газа от водонефтяной эмульсии в гидроциклоне приводит к более глубокой сепарации на начальной стадии подготовки нефти. Следствием этого становится повышение плотности нефти и эмульсии, увеличение их вязкости, уменьшение разности плотностей между водой и нефтью. Все перечисленные факторы ухудшают технологические показатели транспорта эмульсии и процесса деэмульсации. Наряду с этим, гидроциклоны требуют обслуживания высококвалифицированными специалистами, что зачастую невозможно из-за удаленности месторождений от баз обслуживания. Поэтому, устройства с гидроциклонами в качестве узла предварительной обработки нефти используются редко.There are also installations in which hydrocyclones are installed as an oil pre-treatment unit (in front of oil treatment devices) (AS USSR N 1456178, IPC 4 V 01 D 17/02, BI N5, 89, AS USSR N 1699941, IPC 5 C 02 F 1/40, BI N 47, 91) - These units use centrifugal forces for oil pre-treatment. Their disadvantage is the difficulty in controlling these forces, since it is known from the practice of operating hydrocyclones that they work well and satisfactorily on homogeneous systems. Field emulsions are gas-liquid mixtures in which medium and large gas bubbles of significant volume are contained in a liquid. During the period when such a bubble enters the hydrocyclone, the fluid flow breaks and the subsequent hydraulic shock creates intense turbulation, during which the oil globules are crushed to a minimum size of less than 50-100 microns. Subsequent enlargement of such drops becomes a very difficult technological operation. In addition, the separation of gas from the oil-water emulsion in the hydrocyclone leads to a deeper separation at the initial stage of oil preparation. The consequence of this is an increase in the density of oil and emulsion, an increase in their viscosity, a decrease in the density difference between water and oil. All of these factors worsen the technological parameters of emulsion transport and the process of demulsification. Along with this, hydrocyclones require servicing by highly qualified specialists, which is often impossible due to the remoteness of fields from service bases. Therefore, devices with hydrocyclones as an oil pre-treatment unit are rarely used.

Известно также устройство для подготовки нефти по а.с. СССР N 1204574, МПК 4 В 01 Д 17/02, С 02 F 1/40, В 01 Д 17/02, БИ N 2, 86г. Оно принято в качестве прототипа как по назначению - разделение смесей газ-нефть-вода, так и по общим конструктивным признакам ( ограничительная часть формулы предлагаемого решения ). Оно содержит соединенные между собой узел предварительной обработки нефти с подводящим и отводящими верхним и нижним патрубками и аппарат подготовки нефти с распределителем нефти, соединенным с одним из отводящих патрубков. Недостаток этого устройства общий с аналогами, а.с. СССР N 1456178, N 1699941, т.к. в качестве узла предварительной обработки нефти установлен гидроциклон. Кроме того, качество отделяемых фаз падает из-за интенсивного выделения газа. Падает также давление в системе аппарат-трубопроводы, и, соответственно, присоединяются недостатки аналога по а.с. СССР N 1397056.A device for the preparation of oil by AS is also known. USSR N 1204574, IPC 4 V 01 D 17/02, C 02 F 1/40, V 01 D 17/02, BI N 2, 86g. It is taken as a prototype both for its intended purpose - the separation of gas-oil-water mixtures, and for general structural features (the restrictive part of the formula of the proposed solution). It contains interconnected oil pre-treatment unit with inlet and outlet upper and lower nozzles and an oil preparation apparatus with an oil distributor connected to one of the outlet nozzles. The disadvantage of this device is common with analogues, and.with. USSR N 1456178, N 1699941, because A hydrocyclone is installed as an oil pre-treatment unit. In addition, the quality of the separated phases decreases due to intense gas evolution. The pressure in the apparatus-piping system also drops, and, accordingly, the disadvantages of the analogue by a.s. USSR N 1397056.

Задачей, стоящей перед авторами, является созданиеThe challenge facing the authors is to create

конструкции устройства, простой в изготовлении и эксплуатации, позволяющей использовать энергию потока разделяемой смеси и в условиях промысла осуществлять качественное разделение смеси газ-нефть-вода.the design of the device, simple to manufacture and operate, allowing the use of the energy of the flow of the shared mixture and in the conditions of the field to carry out high-quality separation of the gas-oil-water mixture.

Решение поставленной задачи достигается устройством, включающим соединенные между собой узел предварительной обработки нефти с подводящим и отводящими верхним и нижним патрубками и аппарат подготовки нефти с распределителем нефти, соединенным с одним из отводящих патрубков, в котором аппарат снабжен распределителем газа, установленным в верхней части аппарата и соединенным с верхним отводящим патрубком узла предварительной обработки нефти, а распределитель нефти соединен с его нижним отводящим патрубком. Причем, узел предварительной обработки нефти выполнен в виде цилиндрической вертикальной камеры с тангенциальным подводящим патрубком. Конструктивное выполнение узла предварительной обработки нефти позволяет эффективно использовать энергию центробежных сил, возникающих в камере, не дает им превысить предел, за которым начинается стабилизация эмульсии или ее превращение в обратную. Оно выделяет из смеси только пузыри газа, при этом нефть и вода остаются газонасыщенными жидкостями.The solution to this problem is achieved by a device including interconnected oil pre-treatment unit with inlet and outlet upper and lower nozzles and an oil preparation apparatus with an oil distributor connected to one of the outlet nozzles, in which the apparatus is equipped with a gas distributor installed in the upper part of the apparatus and connected to the upper outlet pipe of the oil pretreatment unit, and the oil distributor is connected to its lower outlet pipe. Moreover, the oil pre-treatment unit is made in the form of a cylindrical vertical chamber with a tangential inlet pipe. The constructive implementation of the oil pre-treatment unit allows the efficient use of the energy of centrifugal forces arising in the chamber, does not allow them to exceed the limit beyond which stabilization of the emulsion or its conversion to the opposite begins. It emits only gas bubbles from the mixture, while oil and water remain gas-saturated liquids.

Предлагаемая связь элементов в устройстве Узел предварительной обработки - аппарат, соединенных по газу черезThe proposed connection of the elements in the device Pre-processing unit is an apparatus connected by gas through

распределитель газа, а по нефти - через распределитель эмульсии, позволяет выводить из газожидкостной смеси газовые пузыри, перепускать их в верхнюю часть аппарата, дробить их на множество частей, разрушать пену, образующуюся при выделении газа и плавно вводить в сжимаемую газовую зону, гасить гидравлические удары, имеющие место в прототипе и, одновременно с этим, вводить в зону отстоя в аппарате жидкую газонасыщенную фазу, состоящую из нефти, эмульсии и пластовой воды. Последнее очень важно, так как сохраняется меньшая вязкость нефти и эмульсии, а следовательно и подвижность системы, сохранаяется ( не увеличивается ) плотность нефти, что обеспечивает максимальную разность плотностей воды и нефти, а следовательно обеспечивает максимальную скорость всплывания капель нефти, кроме того, растворенный газ выделяется в глобуле нефти в виде газового микропузыря, не нарушая целостности оболочки капли, увеличивает ее объем и дополнительно, иногда кратно, увеличивает разность плотностей тяжелой и легкой фаз и, таким образом, интенсифицирует процесс всплывания капель нефти к нефтяному слою в верхней части аппарата. На фиг.1 показано устройство для подготовки нефти на промыслах в разрезе, в котором узел предварительной обработки нефти расположен единым блоком с аппаратом подготовки нефти. На фиг.2 показан пример устройства, в котором узел предварительной обработки нефти вынесен из объёма аппарата и установлен рядом и соединяется с ним трубопроводами.the gas distributor, and through oil through the emulsion distributor, allows gas bubbles to be removed from the gas-liquid mixture, transferred to the upper part of the apparatus, crushed into many parts, destroyed the foam formed during gas evolution and smoothly introduced into the compressible gas zone, dampened by hydraulic shocks taking place in the prototype and, at the same time, introduce into the sludge zone in the apparatus a liquid gas-saturated phase consisting of oil, emulsion and produced water. The latter is very important, since the lower viscosity of the oil and emulsion is preserved, and therefore the mobility of the system, the density of the oil is preserved (does not increase), which ensures the maximum difference in the densities of water and oil, and therefore ensures the maximum rate of rise of oil droplets, in addition, dissolved gas is released in the globule of oil in the form of a gas microbubble, without violating the integrity of the droplet shell, increases its volume and additionally, sometimes multiple, increases the density difference between the heavy and light phases and, t Kim manner intensifies the process of floating oil droplets to an oil layer at the top of the machine. Figure 1 shows a device for the preparation of oil in the fields in the context, in which the unit for preliminary processing of oil is located in a single unit with an oil preparation apparatus. Figure 2 shows an example of a device in which the oil pre-treatment unit is removed from the volume of the apparatus and installed nearby and connected to it by pipelines.

Устройство для подготовки нефти на промыслах состоит из соединенных между собой аппарата подготовки нефти 1 и узла предварительной обработки нефти 2, который имеет подводящий патрубок 3 и отводящие патрубки; верхний 4, соединенный с распределителем газа 5, установленным в газовом пространстве 6 в верхней части аппарата над плоскостью, проведенной по оси штуцера вывода 7 легкой фазы, и нижний отводящий патрубок 8 узла 2 соединен с распределителем нефти 9 в аппарате 1, выполненные в виде горизонтальной перфорированной трубы с открытыми торцами, соединённой с патрубком ввода в аппарат а также патрубок 10 вывода воды из нижней части аппарата 1.A device for oil preparation in the fields consists of interconnected oil preparation apparatus 1 and an oil pre-treatment unit 2, which has an inlet pipe 3 and outlet pipes; the upper 4 connected to the gas distributor 5 installed in the gas space 6 in the upper part of the apparatus above a plane drawn along the axis of the light phase outlet fitting 7, and the lower outlet pipe 8 of the assembly 2 is connected to the oil distributor 9 in the apparatus 1, made in the form of a horizontal perforated pipe with open ends connected to the input pipe into the apparatus and also the pipe 10 of the water outlet from the bottom of the apparatus 1.

Устройство работает следующим образом. Промысловая эмульсия ( газожидкостная смесь ) через подводящий патрубок 3 тангенциально вводится в узел предварительной обработки нефти 2, в котором легкая составляющая - газовые пузыри и захваченное ими небольшое количество нефти собирается в центре цилиндрической вертикальной камеры узла 2 предварительной обработки нефти и, поднимаясь вверх, через верхний штуцер 4 перепускается в распределитель газа 5, установленный в газовом пространстве 6 в верхней части аппарата 1, над плоскостью, проведенной по оси штуцера 7 вывода легкой фазы из аппарата 1The device operates as follows. The field emulsion (gas-liquid mixture) through the inlet pipe 3 is tangentially introduced into the oil pre-treatment unit 2, in which the light component is gas bubbles and a small amount of oil captured by them is collected in the center of the cylindrical vertical chamber of the oil pre-treatment unit 2 and, rising upward, through the upper the nozzle 4 is transferred to the gas distributor 5 installed in the gas space 6 in the upper part of the apparatus 1, above a plane drawn along the axis of the nozzle 7 of the output of the light phase from the app rata 1

Данный технологический прием уменьшает до минимума гидравлические колебания вводимой в аппарат 1 эмульсии, за счет перепуска газовых пузырей через верх устройства 2 и штуцер 4 в распределитель газа 5, в котором газовые пузыри вначале делятся пополам, каждая половина направляется к противоположным элептическим днищам аппарата, при этом, в процессе такого движения газ вводится в газовую зону в верхней части аппарата частями через перфорационные отверстия в распределителе газа 5, при этом гасится пена. Кроме того, газ является сжимаемой фазой, что тоже гасит неравномерное поступление газа в газовую зону. В результате, гидравлические удары гасятся на 80 - 95%.This technological technique minimizes the hydraulic vibrations of the emulsion introduced into the apparatus 1, by transferring gas bubbles through the top of the device 2 and the nozzle 4 to the gas distributor 5, in which the gas bubbles are first divided in half, each half being directed to the opposite elephant ends of the apparatus, while , in the process of such movement, the gas is introduced into the gas zone in the upper part of the apparatus in parts through perforations in the gas distributor 5, while the foam is extinguished. In addition, gas is a compressible phase, which also suppresses the uneven flow of gas into the gas zone. As a result, hydraulic shocks are quenched by 80 - 95%.

Одновременно с описанным выше процессом отделения газовых пузырей из газожидкостной смеси в вертикальной цилиндрической камере, газонасыщенная жидкая составляющая этой смеси - нефть, эмульсия и попутная пластовая вода формируются на внутренней цилиндрической поверхности этой камеры узла 2 предварительной обработки нефти, плавно закручиваются и опускаются вниз, откуда через патрубок 8 перепускаются в распределитель 9 в аппарате 1. Поступившая указанным способом жидкая фаза равномерно распределяется в горизонтальной зоне аппарата 1 ввода нефти вокруг маточника 9. В этой зоне газ, растворенный в нефтяных каплях, начинает выделяться внутриSimultaneously with the above-described process of separating gas bubbles from a gas-liquid mixture in a vertical cylindrical chamber, the gas-saturated liquid component of this mixture — oil, emulsion and associated produced water — forms on the inner cylindrical surface of this chamber of the oil pre-treatment unit 2, smoothly twists and falls down, from where through the pipe 8 is transferred to the distributor 9 in the apparatus 1. The liquid phase arriving in the indicated manner is evenly distributed in the horizontal zone of the apparatus 1 yes oil around the mother liquor 9. In this zone, gas dissolved in oil droplets begins to be released inside

самих нефтяных капель, не нарушая целостности их внешних межфазных оболочек, что увеличивает разность плотностей нефти и среды, вытесняющую силу и скорость всплывания капель, которые в процессе подъема частично коалесцируют между собой, все поднимаются к слою нефти и сливаются с ним. Обезвоженная нефть и газ выводятся из аппарата через патрубок 7 вывода нефти, а отделившаяся и опустившаяся на дно вода выводится из аппарата через штуцер 10. Кроме того, поскольку потеря давления внутри устройства минимальная, устройство работает в задавленном режиме под действием давления, создаваемого системой промыслового сбора продукции скважин, что устойчиво предотвращает кипение смеси внутри аппарата и весьма значимо повышает глубину и качество получаемых предварительно обезвоженной нефти и сточной воды.of the oil droplets themselves, without violating the integrity of their external interfacial shells, which increases the difference in the densities of oil and the medium, displacing the strength and speed of the droplets, which during the process of lifting partially coalesce among themselves, all rise to the oil layer and merge with it. Dehydrated oil and gas are discharged from the apparatus through the oil outlet pipe 7, and water separated and sinking to the bottom is discharged from the apparatus through the nozzle 10. In addition, since the pressure loss inside the device is minimal, the device operates in a crushed mode under the pressure created by the fishing collection system production of wells, which stably prevents the mixture from boiling inside the apparatus and very significantly increases the depth and quality of pre-dehydrated oil and waste water.

Claims

A device for oil preparation in the fields, including interconnected oil pre-treatment unit with inlet and outlet upper and lower pipes and an oil preparation device with an oil dispenser connected to one of the outlet pipes of the unit, characterized in that the oil pre-treatment unit is made in the form a vertical cylindrical chamber with a tangential inlet pipe, with its lower outlet pipe connected to the oil distributor in the apparatus, and the upper one to the gas distributor installed at the top of the oil treatment apparatus.