RU146832U1 - Аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти, содержащий сепарационную камеру со штуцером ввода исходной нефтеводогазовой смеси и горизонтальную отстойную камеру, в котором сепарационная камера установлена на отстойную камеру и снабжена переливной перегородкой, делящей сепарационную камеру на входной и выходной отсеки и установленной с возможностью обеспечения движения потока исходной смеси снизу вверх и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении во входном отсеке и движения нефти сверху вниз и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении в выходном отсеке.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что увеличение площади проходного сечения во входном и выходном отсеках осуществляют ступенчато или плавно.3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена вертикальной, и переливная перегородка, размещенная против штуцера ввода исходной нефтеводогазовой смеси, образует входной отсек, имеющий в плане на уровне верха форму сегмента с центральным углом в пределах от 180° до 270°.4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной вертикальной камерой, установленной по верхней образующей отстойной камеры и сообщающейся при помощи газоуравнительной линии с газовым пространством сепарационной камеры выше уровня переливной перегородки.5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что дополнительная вертикальная камера снабжена уровнемером.6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена в виде цилиндра или усеченного конуса, в котором диаметр верхнего днища превышает диаметр нижнего днища.7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что переливна

Description

Предлагаемая группа полезных моделей относится к оборудованию для промысловой подготовки нефти и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, преимущественно на финальных этапах подготовки нефти, где требуется ее глубокое обезвоживание.

Добываемая из пласта нефть обычно содержит газ и воду и проходит несколько этапов подготовки, на каждом из которых от нее отделяют газ и воду.

Известен аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти [патент РФ на полезную модель №126618], включающий емкость со штуцерами ввода нефтеводогазовой смеси и вывода разделившихся фаз и поперечную перегородку, которая установлена с возможностью образования сепарационного отсека и отсека гидростатического отстоя, при этом сепарационный отсек образован перед поперечной перегородкой и оборудован устройством приема нефтеводогазовой смеси в виде установленного с уклоном вниз полочного элемента, а за перегородкой последовательно по ходу движения жидкости в отсеке гидростатического отстоя установлен короб с продольными перегородками и распределителями.

Хотя этот аппарат намного эффективнее других известных конструкций трехфазных разделителей, он все равно не может обеспечить высокой эффективности процесса обезвоживания нефти, поскольку давление в сепарационном отсеке и отсеке гидростатического отстоя одинаковы и нефть в отстойном отсеке находится в состоянии термодинамического равновесия с газом. Другим недостатком описанного в патенте №126618 устройства является невозможность создания высокоэффективного аппарата большой производительности, которая для аппаратов с врезанным в поперечную перегородку коробом лимитируется возможностями равномерного распределения жидкости по длине короба. Поэтому длина короба и всего отсека гидростатического отстоя, а, следовательно, и производительность аппарата ограничена.

Более высокой эффективности процесса обезвоживания газонасыщенной нефти можно достичь в электростатическом дегидраторе, согласно патенту GB 2468106. В этом аппарате, включающем емкость со штуцерами ввода нефтегазовой смеси и вывода разделившихся фаз и поперечную перегородку, последняя установлена с возможностью образования сепарационного отсека и отсека электростатического отстоя, в котором размещен коробовый распределитель эмульсии и электродная система. Несмотря на возможность достижения путем электростатического отстоя более глубокого обезвоживания нефти, чем путем гидростатического отстоя, этому аппарату присущи те же недостатки, что и предыдущему аналогу, т.е. недостаточная эффективность процесса обезвоживания нефти и ограниченная производительность.

Техническим результатом предлагаемой группы полезных моделей является повышение эффективности процесса обезвоживания путем улучшения качества обезвоживания и повышение производительности аппарата, а также повышение степени дегазации и стабильности технологического режима.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для обезоживания газонасыщенной нефти, содержащем сепарационную камеру со штуцером ввода исходной нефтеводогазовой смеси и горизонтальную отстойную камеру, в котором сепарационная камера установлена на отстойную камеру и снабжена переливной перегородкой, делящей сепарационную камеру на входной и выходной отсеки, и установленной с возможностью обеспечения движения потока исходной смеси снизу вверх и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении во входном отсеке и движения нефти сверху вниз и площади проходного сечения в этом же направлении в выходном отсеке.

Указанный технический результат достигается тем, что в аппарате для обезвоживания газонасыщенной нефти, содержащей сепарационную камеру со штуцером ввода исходной нефтеводогазовой смеси и горизонтальную отстойную камеру, оснащенную электродной системой, в котором сепарационная камера установлена на отстойной камере и снабжена переливной перегородкой, делящей сепарационную камеру на входной и выходной отсеки и установленной с возможностью обеспечения движения потока исходной смеси снизу вверх и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении во входном отсеке и движения нефти сверху вниз и площади проходного сечения в этом же направлении в выходном отсеке.

Указанный технический результат достигается также тем, что увеличение площади проходного сечения во входном и выходном отсеках осуществляют ступенчато или плавно.

Указанный технический результат достигается также тем, что сепарационная камера выполнена вертикальной и переливная перегородка, размещенная против штуцера ввода исходной нефтеводогазовой смеси образует входной отсек, имеющий в плане, на уровне верха форму сегмента с центральным углом в пределах от 180° до 270°.

Указанный технический результат достигается также тем, что он снабжен дополнительной вертикальной камерой, установленной по верхней образующей отстойной камеры и сообщающейся при помощи газоуравнительной линии с газовым пространством сепарационной камеры выше уровня переливной перегородки.

Указанный технический результат достигается также тем, что дополнительная вертикальная камера снабжена уровнемером.

Указанный технический результат достигается также тем, что сепарационная камера выполнена в виде цилиндра или усеченного конуса, в котором диаметр верхнего днища превышает диаметр нижнего днища.

Указанный технический результат достигается также тем, что переливная перегородка выполнена наклонной.

Указанный технический результат достигается также тем, что переливная перегородка выполнена ступенчатой.

Указанная задача решается также тем, что выходной отсек сепарационной камеры дополнительно снабжен козырьком.

Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1-7.

На Фиг. 1 схематически показан продольный разрез аппарата для обезвоживания газонасыщенной нефти, содержащего сепарационную камеру 1, установленную на камеру отстоя 2.

На Фиг. 2 показан разрез A-A сепарационной камеры 1.

На Фиг. 3 схематически показан продольный разрез аппарата для обезвоживания газонасыщенной нефти, где сепарационная камера 1 установлена на камеру отстоя 2.

На Фиг. 4-7 показаны различные варианты выполнения сепарационной камеры 1 и переливной перегородки.

Аппарат (фиг. 1) содержит сепарационную камеру 1, установленную на камеру отстоя 2. Сепарационная камера 1 содержит штуцер 3 для ввода нефтеводогазовой смеси и переливную перегородку 4, делящую сепарационную камеру на входной (приемный) 5 и выходной (накопительный) 6 отсеки. В показанном на фиг. 1 варианте переливная перегородка включает вертикальный (против входного штуцера 3) и наклонный участки, что обеспечивает движение потока во входном отсеке снизу вверх с увеличением площади проходного сечения в этом же направлении.

Благодаря наклонному расположению перегородки 4 в выходном отсеке 6, организованном за этой перегородкой со стороны, противоположной входному штуцеру 3, организовано движение жидкости сверху вниз с увеличением площади проходного сечения в этом же направлении.

В верхней части сепарационной камеры выше уровня перегородки 4 размещено устройство для вывода газа с каплеуловителем 7 и штуцером 8. К нижнему днищу (7) 9 сепарационной камеры 1 присоединен стояк 10, соединяющий эту камеру с распределителями нефти 11 отстойной камеры 2.

В верхней части отстойной камеры 2 размещена система сбора обезвоженной нефти 12 с выводным штуцером 13, ниже распределителей нефти 11 размещена система сбора отделившейся воды 14 с выводным штуцером 15.

Параллельно сепарационной камере 1, установленной вертикально на отстойной камере 2, установлена дополнительная вертикальная камера 16, размещенная на верхней образующей отстойной камеры 2, сообщающаяся при помощи газоуравнительной линии 17 с газовым пространством сепарационной камеры 1 выше уровня переливной перегородки 4, и приспособленная для использования в качестве уровнемерной, например, при помощи штуцера 18, на который устанавливается уровнемер.

На фиг. 2 показан разрез A-A фиг. 1, на котором видно, что в корпус 1 сепарационной камеры против входного штуцера 3 размещена переливная перегородка 4, делящая сепарационную камеру 2 на входной 5 и выходной 6 отсеки, и, входной отсек имеет в плане на уровне верха переливной перегородки форму сегмента с центральным углом в пределах 180°-270°.

На фиг. 3 схематически показан аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти, включающий сепарационную камеру 1 и камеру отстоя воды 2, в котором камера отстоя 2 оснащена электродной системой 19, к которой подведено через высоковольтный ввод 20 напряжение от трансформатора 21.

Сепарационная камера аппарата с гравитационным отстоем (фиг. 1, 3) и аппарата с электростатическим осаждением воды идентичны.

На фиг. 4-7 показаны различные примеры выполнения формы корпуса сепарационной камеры 1 и переливной перегородки 4 заявляемой полезной модели, которыми заявляемое устройство не ограничивается.

На фиг. 4 показан пример выполнения сепарационной камеры с цилиндрическим корпусом 1 и наклонной переливной перегородкой 4, к верху которой присоединен вертикальный козырек 22, обеспечивающий стекание жидкости с перегородки без брызг. Такое выполнение обеспечивает плавное снижение скорости газожидкостного потока во входном отсеке.

На фиг. 5 приведен пример выполнения сепарационной камеры конической формы, где увеличение площади проходного сечения снизу вверх во входном отсеке достигается не только за счет наклона переливной перегородки в сторону выходного отсека 5, но и за счет возрастания диаметра корпуса снизу вверх, а площадь сечения круга и сегмента пропорциональна квадрату его диаметра.

На фиг. 6 показан пример выполнения сепарационной камеры конической формы со ступенчатой переливной перегородкой, включающей несколько вертикальных участков, соединенных горизонтальными площадками. Такая форма перегородки облегчает ее изготовление по сравнению с наклонной. В приведенном на фиг.6 примере сепарационная камера снабжена вертикальным люком-лазом 23 для удобства технического обслуживания.

В варианте выполнения сепарационной камеры, приведенном на фиг. 7, под переливной перегородкой 4 размещен козырек 24 выходного отсека, приваренный к корпусу с обеспечением щели 25 для "дыхания" выходного отсека. Такой козырек исключает брызгообразование и образование зарядов статического электричества при переливе нефти из входного отсека 5 в выходной 6, а также улучшает дегазацию нефти при ее течении по наклонному козырьку 24 выходной камеры.

Приведенные примеры не исчерпывают возможных вариантов конструктивного выполнения заявляемой полезной модели с сохранением основных принципов, изложенных в формуле полезной модели.

Представленный на фиг. 1 аппарат работает следующим образом. Исходную нефтеводогазовую смесь вводят в сепарационную камеру аппарата через штуцер 3. Она поднимается по сечению приемного отсека 4 и по мере увеличения площади проходного сечения этого отсека и снижения скорости потока жидкости газ всплывает, а вода коалесцирует в более крупные глобулы. На уровне верха переливной перегородки достигается максимальная дегазация нефти и коалесценция воды. Газ поднимается наверх и выходит через каплеуловитель 7 и штуцер 8. Жидкость переливается через верх перегородки 4 и скапливается в выходном отсеке 6, откуда по стояку 10 она попадает в распределитель 11. В процессе подъема нефти от распределителя 11 до сборного коллектора 12 нефть обезвоживается за счет оседания капель воды, имеющих большую плотность, чем нефть, в нижнюю часть аппарата, отделившаяся вода собирается коллектором 14 и выводится из аппарата через штуцер 15. Стабильность работы аппарата обеспечивается системой автоматического поддержания уровня нефти в выходном отсеке 6 сепарационной камеры 1. Уровнемер помещен в камеру 16, уровень нефти в которой точно такой же, как в отсеке 6, но в отличие от последнего, в нем практически нет движения жидкости, которое может вызвать погрешность работы прибора. Основное же назначение камеры 16, установленной на верхней образующей отстойной камеры 2, вывод газа из этой камеры при ее заполнении и исключение образования вакуума при опорожнении, а также поддержание постоянного давления в отстойной камере, равного давлению газа в сепарационном отсеке плюс гидростатическое давление столба жидкости. Таким образом, именно камера 16 обеспечивает возможность нормальной работы аппарата.

Наличие столба нефти над отстойной камерой 2, обусловленное установкой сепарационной камеры 1 на отстойную, и обеспечивает высокую эффективность работы заявляемой полезной модели. Это связано с исключением газовыделения в отстойной камере 2, где давление выше, чем в сепарационной 1, поскольку газ может выделяться только в случае снижения давления или повышения температуры по сравнению с условиями газожидкостного равновесия на уровне верха переливной перегородки 4. Поскольку в случае грамотного конструирования распределителя нефти 11 его сопротивление много ниже столба жидкости над корпусом отстойной камеры 2, выделение газа в аппарате исключено, эффективность процесса обезвоживания нефти в нем выше, чем в известных аналогах.

Представленный на фиг. 3 аппарат работает следующим образом.

Поскольку во многих случаях вода в нефти содержится в мелкодисперсном состоянии или до такого состояния доводят подаваемую в нефть пресную воду для обеспечения обессоливания нефтия, удаление воды производят с использованием электростатических сил (фиг. 3). В дополнение ко всем узлам конструкции и особенностям работы аппарата, приведенного на фиг. 1, аппарат, показанный на фиг. 3, содержит электродную систему 19, в которой на водонефтяную эмульсию действуют силы электростатического поля, вследствие чего капли воды в эмульсии коалесцируют, сливаются в более крупные и осаждаются. Эффективность работы аппарата для обезвоживания нефти, содержащего электродную систему намного выше, чем отстойника, особенно при процессе обессоливания нефти. Однако к такому аппарату предъявляются более жесткие требования по запасу превышения давления в межэлектродном пространстве над равновесным давлением в сепарационной камере. Это связано с действием на нефть электрического поля, которое упорядочивает структуру нефти и приводит к смещению газожидкостного равновесия в сторону меньшего давления. Поскольку заявляемая полезная модель обеспечивает увеличение давления в межэлектродном пространстве по сравнению с давлением сепарации газа, эффективность процесса обезвоживания и обессоливания нефти в представленном на фиг. 2 аппарате выше, чем в известных аналогах, где давление в камере сепарации и межэлектродном пространстве практически одинаково.

Представленные на фиг. 4-7 варианты выполнения газовой камеры решают задачу повышения степени дегазации нефти и уменьшения уноса капельной жидкости газом за счет увеличения разными приемами площади поверхности жидкости перед переливной перегородкой с одновременным увеличением объема выходного отсека газовой камеры, что обеспечивает стабильность технологического режима работы аппарата.

Claims (18)

1. Аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти, содержащий сепарационную камеру со штуцером ввода исходной нефтеводогазовой смеси и горизонтальную отстойную камеру, в котором сепарационная камера установлена на отстойную камеру и снабжена переливной перегородкой, делящей сепарационную камеру на входной и выходной отсеки и установленной с возможностью обеспечения движения потока исходной смеси снизу вверх и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении во входном отсеке и движения нефти сверху вниз и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении в выходном отсеке.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что увеличение площади проходного сечения во входном и выходном отсеках осуществляют ступенчато или плавно.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена вертикальной, и переливная перегородка, размещенная против штуцера ввода исходной нефтеводогазовой смеси, образует входной отсек, имеющий в плане на уровне верха форму сегмента с центральным углом в пределах от 180° до 270°.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной вертикальной камерой, установленной по верхней образующей отстойной камеры и сообщающейся при помощи газоуравнительной линии с газовым пространством сепарационной камеры выше уровня переливной перегородки.

5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что дополнительная вертикальная камера снабжена уровнемером.

6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена в виде цилиндра или усеченного конуса, в котором диаметр верхнего днища превышает диаметр нижнего днища.

7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что переливная перегородка выполнена наклонной.

8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что переливная перегородка выполнена ступенчатой.

9. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что выходной отсек сепарационной камеры дополнительно снабжен козырьком.

10. Аппарат для обезвоживания газонасыщенной нефти, содержащий сепарационную камеру со штуцером ввода исходной нефтеводогазовой смеси и горизонтальную отстойную камеру, оснащенную электродной системой, в котором сепарационная камера установлена на отстойной камере и снабжена переливной перегородкой, делящей сепарационную камеру на входной и выходной отсеки и установленной с возможностью обеспечения движения потока исходной смеси снизу вверх и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении во входном отсеке и движения нефти сверху вниз и увеличения площади проходного сечения в этом же направлении в выходном отсеке.

11. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что увеличение площади проходного сечения во входном и выходном отсеках осуществляют ступенчато или плавно.

12. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена вертикальной, и переливная перегородка, размещенная против штуцера ввода исходной нефтеводогазовой смеси, образует входной отсек, имеющий в плане на уровне верха форму сегмента с центральным углом в пределах от 180° до 270°.

13. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной вертикальной камерой, установленной по верхней образующей отстойной камеры и сообщающейся при помощи газоуравнительной линии с газовым пространством сепарационной камеры выше уровня переливной перегородки.

14. Аппарат по п.13, отличающийся тем, что дополнительная вертикальная камера снабжена уровнемером.

15. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что сепарационная камера выполнена в виде цилиндра или усеченного конуса, в котором диаметр верхнего днища превышает диаметр нижнего днища.

16. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что переливная перегородка выполнена наклонной.

17. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что переливная перегородка выполнена ступенчатой.

18. Аппарат по п.10, отличающийся тем, что выходной отсек сепарационной камеры дополнительно снабжен козырьком.

Images