RU134988U1

RU134988U1 - DEVICE FOR INTEGRATED DEWATERING OF WATER-OIL EMULSIONS

Info

Publication number: RU134988U1
Application number: RU2012128713/03U
Authority: RU
Inventors: Лиана Ароновна Ковалева; Искандер Шаукатович Ахатов; Владимир Николаевич Благочиннов; Шавкат Махмутович Валиев; Расул Рашитович Зиннатуллин; Юлия Ильдаровна Фатхуллина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс"
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2013-11-27

Abstract

1. Устройство для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий, состоящее из вращательной цилиндрической сепарационной камеры с каналами для ввода водонефтяной эмульсии и отвода нефти, воды, газа; магнетрона с волноводом; ультразвукового генератора, отличающееся тем, что вращательная цилиндрическая сепарационная камера, магнетрон с волноводом, ультразвуковой генератор объединены в единый модуль для одновременной интегрированной обработки водонефтяной эмульсии микроволновым и ультразвуковым излучениями в центробежном поле сил.2. Устройство по п.1, в котором частоту микроволнового излучения выбирают из диапазона 1,2-30 ГГц, частоту ультразвукового излучения выбирают из диапазона 16-100 кГц.3. Устройство по п.1, в котором ультразвуковые излучатели, направленные к оси вращения, установлены снаружи сепарационной камеры.4. Устройство по п.1, в котором обработка водонефтяной эмульсии микроволновым и ультразвуковым излучениями в центробежном поле сил производится в поточном режиме.1. Device for integrated dewatering of water-oil emulsions, consisting of a rotational cylindrical separation chamber with channels for introducing a water-oil emulsion and drainage of oil, water, gas; magnetron with a waveguide; ultrasonic generator, characterized in that the rotational cylindrical separation chamber, the magnetron with the waveguide, the ultrasonic generator are combined into a single module for simultaneous integrated processing of the oil-water emulsion by microwave and ultrasonic radiation in a centrifugal force field. 2. The device according to claim 1, in which the frequency of the microwave radiation is selected from the range of 1.2-30 GHz, the frequency of ultrasonic radiation is selected from the range of 16-100 kHz. The device according to claim 1, in which ultrasonic emitters directed to the axis of rotation are installed outside the separation chamber. The device according to claim 1, in which the processing of water-oil emulsions by microwave and ultrasonic radiation in a centrifugal force field is performed in a continuous mode.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к технологии обезвоживания водонефтяных эмульсий на различные фракции и может быть использовано на производствах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для обезвоживания продукции скважин на нефть, воду, механические примеси и попутный газ, а также для выделения нефти из шламов. Обеспечивает повышение качества разделения добываемой жидкости на отдельные фракции за счет интегрированного воздействия микроволнового и ультразвукового излучения в центробежном поле си, а также снижение затрат электроэнергии.The utility model relates to the oil industry, in particular, to the technology of dehydration of oil-water emulsions into various fractions and can be used in the production of oil and oil refining industries to dehydrate well products for oil, water, solids and associated gas, as well as for the separation of oil from sludge . It provides an increase in the quality of separation of the produced fluid into separate fractions due to the integrated action of microwave and ultrasonic radiation in the centrifugal field C, as well as a reduction in the cost of electricity.

Известны способ и устройство для деэмульсификации эмульсии вода-нефть посредством воздействия ультразвука (патент РФ №2339679 МПК - С10G 33/00 опубликованный 27.11.2008), заключающиеся в том, что формируют поток эмульсии вода-нефть через область воздействия ультразвука вдоль направления потока. При этом создают попутную ультразвуковую волну, направление распространения которой совпадает с направлением потока эмульсий, и противоточную ультразвуковую волну, направление распространения которой противоположно направлению потока эмульсий. На передней и задней сторонах устройства установлены ультразвуковые преобразователи. После деэмульсификации эмульсии вода-нефть осаждают под действием силы тяжести и разделяют или осаждают и разделяют в электрическом поле для обезвоживания,A known method and device for the demulsification of a water-oil emulsion by means of ultrasound (RF patent No. 2,339679 IPC-C10G 33/00 published November 27, 2008), which consists in forming a water-oil emulsion flow through the ultrasound exposure region along the flow direction. In this case, an associated ultrasonic wave is created, the propagation direction of which coincides with the direction of the emulsion flow, and a countercurrent ultrasonic wave, the propagation direction of which is opposite to the emulsion flow direction. Ultrasonic transducers are installed on the front and back sides of the device. After demulsification of the emulsion, water-oil is precipitated by gravity and is separated or precipitated and separated in an electric field for dehydration,

Недостатком данного способа является низкая эффективность и длительность процесса обезвоживания водонефтяных эмульсий, связанная с осаждением эмульсии под действием силы тяжести.The disadvantage of this method is the low efficiency and duration of the dehydration of oil-water emulsions associated with the deposition of the emulsion under the influence of gravity.

Известен способ реализуемый устройством разделения водонефтяной смеси (полезная модель РФ №40925 МПК 7 В08В 7/04 опубликованная 10.10.2004), заключающийся в воздействии микроволновой энергией от источника электромагнитных колебаний на обрабатываемую среду - водонефтяную смесь, находящуюся в трубопроводе. В результате воздействия микроволновой энергией осуществляется обработка водонефтяной смеси. Устройство состоит из трубопровода, содержащего входной участок трубопровода, и выходной участок трубопровода, к торцевой стенке входного участка трубопровода, диаметром d_тр>2/2,61, подсоединен узел ввода энергии СВЧ, выполненный в виде волноводного патрубка диаметром d_п>2/3,41, герметично закрытого со стороны конца расположенного внутри входного участка трубопровода радиопрозрачной диафрагмой конической формы и с волноводным фланцем на другом конце, к которому подсоединен тракт СВЧ источника энергии СВЧ. Высота h_д диафрагмы составляет от половины до полутора диаметра основания d_oc диафрагмы, а диаметр основания d_oc диафрагмы взят не менее 2/3,41. Через торцевую стенку входного участка трубопровода внутрь волноводного патрубка введены входной и выходной воздушные патрубки. Узел ввода для нефти расположен на боковой стенке входного участка трубопровода напротив боковой поверхности волноводного патрубка, а вершина радиопрозрачной диафрагмы обращена вглубь входного участка трубопровода. Выходной участок трубопровода содержит узлы отбора фракций. Управление мощностью осуществляется вручную либо не предусматривается.The known method implemented by the device for the separation of the oil-water mixture (utility model of the Russian Federation No. 40925 IPC 7 V08V 7/04 published on 10/10/2004), which consists in exposure to microwave energy from a source of electromagnetic waves on the medium being processed — an oil-water mixture in the pipeline. As a result of exposure to microwave energy, the oil-water mixture is processed. The device consists of a pipeline containing an inlet section of the pipeline, and an outlet section of the pipeline, to the end wall of the inlet section of the pipeline, with a diameter d _tr > 2 / 2.61, a microwave energy input unit connected in the form of a waveguide pipe with a diameter d _p > 2/3 is connected , 41, which is hermetically sealed on the side of the end located inside the inlet section of the pipeline with a translucent diaphragm of a conical shape and with a waveguide flange at the other end to which a microwave path of a microwave energy source is connected. The height h _{d of the} diaphragm is from half to one and a half diameters of the base d _{oc of the} diaphragm, and the diameter of the base d _{oc of the} diaphragm is taken to be at least 2 / 3.41. Through the end wall of the inlet section of the pipeline, inlet and outlet air nozzles are introduced into the waveguide pipe. The oil input unit is located on the side wall of the inlet section of the pipeline opposite the side surface of the waveguide pipe, and the apex of the radiolucent diaphragm is turned inland into the inlet section of the pipeline. The output section of the pipeline contains nodes selection fractions. Power control is carried out manually or not provided.

Недостатком данного устройства является неэффективность воздействия электромагнитного поля на среду за счет локального воздействия, вследствие чего происходит нерациональный расход энергопотребления устройства и снижается качество обрабатываемой смеси.The disadvantage of this device is the ineffectiveness of the effect of the electromagnetic field on the medium due to local exposure, as a result of which there is an irrational energy consumption of the device and the quality of the processed mixture is reduced.

Известен способ сепарации нефти из газожидкостной смеси реализуемый устройством для сепарации нефти из газожидкостной смеси [Заявка на изобретение РФ №2008130812, опубл. 27.01.2010], заключающийся в том, что газожидкостную смесь водонефтяную эмульсию и попутный газ - подают в сепарационную камеру и производят вращение газожидкостной смеси в сепарационной камере для разделения ее на нефть, воду и газ посредством центробежных сил. Устройство содержит вращающую цилиндрическую сепарационную камеру, патрубок для ввода газожидкостной смеси, установленный коаксиально с сепарационной камерой, патрубки для отвода нефти, воды и газа.A known method of separating oil from a gas-liquid mixture implemented by a device for separating oil from a gas-liquid mixture [Application for invention of the Russian Federation No. 20088130812, publ. 01/27/2010], which consists in the fact that a gas-liquid mixture of oil-water emulsion and associated gas is fed into the separation chamber and the gas-liquid mixture is rotated in the separation chamber to separate it into oil, water and gas by centrifugal forces. The device comprises a rotating cylindrical separation chamber, a nozzle for introducing a gas-liquid mixture mounted coaxially with the separation chamber, nozzles for draining oil, water and gas.

Основным недостатком данного способа и устройства для его реализации является не полная сепарация нефти из водонефтяной эмульсии, образующейся после предварительного разделения газожидкостной смеси на попутный газ и водонефтяную эмульсию.The main disadvantage of this method and device for its implementation is the incomplete separation of oil from a water-oil emulsion formed after preliminary separation of a gas-liquid mixture into associated gas and a water-oil emulsion.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности обезвоживания водонефтяных эмульсий за счет интегрированного воздействия на водонефтяные эмульсии микроволнового и ультразвукового излучений в центробежном ноле сил.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of dehydration of oil-water emulsions due to the integrated effect on the oil-water emulsions of microwave and ultrasonic radiation in a centrifugal zero force.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий, включающем подачу водонефтяной эмульсии в сепарационную камеру, вращение водонефтяной эмульсин в сепарационной камере для ее разделения на нефть и воду посредством центробежных сил, согласно полезной модели, в процессе вращения водонефтяной эмульсии в сепарационной камере на водонефтяную эмульсию воздействуют интегрированным микроволновым и ультразвуковым излучением.The technical result is achieved in that in a device for integrated dewatering of oil-water emulsions, including the supply of oil-water emulsion into the separation chamber, the rotation of the oil-water emulsion in the separation chamber for its separation into oil and water by centrifugal forces, according to the utility model, during the rotation of the oil-water emulsion in the separation The water-oil emulsion is exposed to the chamber by integrated microwave and ultrasound radiation.

Устройство содержит вращающую цилиндрическую сепарационную камеру, канал подачи водонефтяной эмульсии, каналы для отвода нефти, воды и газа, волновод с магнетроном и ультразвуковые излучатели.The device contains a rotating cylindrical separation chamber, a feed channel for oil-water emulsion, channels for the removal of oil, water and gas, a waveguide with a magnetron and ultrasonic emitters.

На фиг.1 представлен чертеж устройства. Сепарационная камера выполнена из цилиндрического барабана 1, на опоре вращения с волноводом 2, барабан приводится во вращение через шкив 3, соединенный с электродвигателем (условно не показано). По бокам сепарационной камеры установлены ультразвуковые излучатели 4 с частотой излучения в диапазоне 15÷100 кГц, направленные к центру вращения. К волноводу установлен магнетрон 5 частотой излучения в диапазоне 1÷30 ГГц. Устройство снабжено подводящим водонефтяную эмульсию каналом 6. Для отвода воды, нефти и газа устройство оборудовано каналами 7, 8,9 соответственно. Заборная часть каналов расположена соответственно в слоях сепарируемых фракциях. На чертеже условно обозначены зоны воздействия и направление микроволнового 10 и ультразвукового 11 излучений, а так же границы раздела нефти и газа 13 и воды и нефти 14.Figure 1 presents a drawing of the device. The separation chamber is made of a cylindrical drum 1, on a rotation support with a waveguide 2, the drum is driven into rotation through a pulley 3 connected to an electric motor (not shown conditionally). On the sides of the separation chamber, ultrasonic emitters 4 are installed with a radiation frequency in the range of 15 ÷ 100 kHz, directed towards the center of rotation. A magnetron 5 is mounted to the waveguide with a radiation frequency in the range 1–30 GHz. The device is equipped with a supplying water-oil emulsion channel 6. For the removal of water, oil and gas, the device is equipped with channels 7, 8.9, respectively. The intake part of the channels is located respectively in the layers of the separated fractions. In the drawing, the zones of influence and the direction of the microwave 10 and ultrasonic 11 radiation, as well as the interface between oil and gas 13 and water and oil 14 are conventionally indicated.

Работа заявляемого устройства осуществляется в следующей последовательности:The operation of the claimed device is carried out in the following sequence:

1. посредством канала подачи 6 в сепарационную камеру подают водонефтяную эмульсию, заполняя не менее 85% по объему;1. through the feed channel 6, a water-oil emulsion is fed into the separation chamber, filling at least 85% by volume;

2. производят вращение цилиндрического барабана 1 с водонефтяной эмульсией посредством шкива привода 3;2. rotate the cylindrical drum 1 with a water-oil emulsion by means of a drive pulley 3;

3. в результате предыдущих операций внутри барабана сепаратора 1 за счет поля центробежных и архимедовых сил формируются послойное размещение предварительных (фракций водонефтяной эмульсии с границами раздела сред - 13, 14;3. as a result of previous operations, inside the drum of the separator 1 due to the field of centrifugal and Archimedean forces, layer-by-layer placement of preliminary (oil-water emulsion fractions with media interfaces - 13, 14;

4. осуществляется направленная обработка водонефтяной эмульсии интегрированным микроволновым (1,2÷30 ГГц) и ультразвуковым (16÷100 кГц) излучениями в сепарационной камере;4. directed processing of the oil-water emulsion by integrated microwave (1.2 ÷ 30 GHz) and ultrasonic (16 ÷ 100 kHz) radiation in a separation chamber is carried out;

5. после получения окончательно сформировавшихся послойно фракций воды, нефти и газа производиться их отведение в соответствующие накопительные емкости (не показано) посредством каналов отвода 7, 8, 9.5. after receiving the finally formed layer-by-layer fractions of water, oil and gas, they are discharged to the corresponding storage tanks (not shown) by means of exhaust channels 7, 8, 9.

Пример конкретной реализации. Водонефтяная эмульсия Ашальчинского месторождения с объемным содержанием воды 40% подастся в устройство для интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий со скоростью потока 1 м 1 ч. Частота вращения сепарационной камеры 2800 об/мин. В первом эксперименте магнетрон и ультразвуковые излучатели выключены. Содержание воды в обработанной продукции составил 12%. Во втором эксперименте включается магнетрон частотой излучения 1,2 ГГц и мощностью 1 кВт. Содержание воды в обработанной продукции составил 1,7%. В третьем эксперименте включается магнетрон частотой излучения 1,2 ГГц и мощностью 1 кВт и ультразвуковые излучатели частотой излучения 16 кГц и мощностью 0,7 кВт. Содержание воды в обработанной продукции составил 1,3%. В четвертом и последующих экспериментах условия остаются прежними кроме частот микроволнового и ультразвукового излучений. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.An example of a specific implementation. Oil-water emulsion of the Ashalchinskoye field with a water volume content of 40% will be fed into a device for integrated dewatering of oil-water emulsions with a flow rate of 1 m 1 h. The rotation speed of the separation chamber is 2800 rpm. In the first experiment, the magnetron and ultrasonic emitters are turned off. The water content in the processed products was 12%. In the second experiment, a magnetron is switched on with a radiation frequency of 1.2 GHz and a power of 1 kW. The water content of processed products was 1.7%. In the third experiment, a magnetron is switched on with a radiation frequency of 1.2 GHz and a power of 1 kW, and ultrasonic radiators with a radiation frequency of 16 kHz and a power of 0.7 kW. The water content in processed products was 1.3%. In the fourth and subsequent experiments, the conditions remain the same except for the frequencies of microwave and ultrasonic radiation. The experimental results are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Исследование интегрированного обезвоживания водонефтяной эмульсииThe study of integrated dehydration of oil-water emulsion № экспериментаExperiment number Частота микроволнового излучения, ГГцMicrowave Frequency, GHz Частота ультразвукового излучения, кГцThe frequency of ultrasonic radiation, kHz Содержание воды в обработанной продукции, %The water content in the processed products,% 4four 2,42,4 2222 0,080.08 55 1010 50fifty 2,12.1 66 20twenty 7575 2,72.7 77 30thirty 100one hundred 3,43.4

Таким образом, проведенные исследования показали эффективность интегрированного обезвоживания водонефтяных эмульсий. Для водонефтяной эмульсии Ашальчинского месторождения с объемным содержанием воды 40% оптимальными параметрами воздействия являются: скорость потока - 1 м³/ч, частота вращения сепарационной камеры 2800 об/мин, частота микроволнового излучения - 2,4 ГГц, часто га ультразвукового излучения - 22 кГц.Thus, studies have shown the effectiveness of integrated dehydration of oil-water emulsions. For the oil-water emulsion of the Ashalchinskoye field with a water content of 40%, the optimal exposure parameters are: flow rate - 1 m ³ / h, rotation speed of the separation chamber 2800 rpm, microwave frequency - 2.4 GHz, often ha of ultrasonic radiation - 22 kHz .

Данная полезная модель комплексно решает проблемы обезвоживания водонефтяных эмульсий с достижением необходимой эффективности ее обезвоживания. Применение полезной модели позволит: получить высококачественную товарную нефть, повторно использовать воду в технологических процессах, сократить выбросы углеводородов, углекислого и прочих газов в атмосферу, сократить платежи предприятия за загрязнение окружающей среды.This utility model comprehensively solves the problems of dehydration of oil-water emulsions with the achievement of the necessary efficiency of its dehydration. The application of the utility model will allow: to obtain high-quality commercial oil, to reuse water in technological processes, to reduce emissions of hydrocarbons, carbon dioxide and other gases into the atmosphere, and to reduce the company's payments for environmental pollution.

Claims

1. Device for integrated dewatering of water-oil emulsions, consisting of a rotational cylindrical separation chamber with channels for introducing a water-oil emulsion and drainage of oil, water, gas; magnetron with a waveguide; ultrasonic generator, characterized in that the rotational cylindrical separation chamber, the magnetron with the waveguide, the ultrasonic generator are combined into a single module for simultaneous integrated processing of the oil-water emulsion by microwave and ultrasonic radiation in a centrifugal force field.

2. The device according to claim 1, in which the frequency of the microwave radiation is selected from the range of 1.2-30 GHz, the frequency of ultrasonic radiation is selected from the range of 16-100 kHz.

3. The device according to claim 1, in which ultrasonic emitters directed to the axis of rotation are installed outside the separation chamber.

4. The device according to claim 1, in which the processing of water-oil emulsions by microwave and ultrasonic radiation in a centrifugal force field is performed in a continuous mode.