RU159315U1

RU159315U1 - OIL DEGASATION AND DRAINAGE DEVICE

Info

Publication number: RU159315U1
Application number: RU2015139214/05U
Authority: RU
Inventors: Игорь Алексеевич Щербинин; Искандер Закарьевич Фахретдинов; Михаил Юрьевич Тарасов; Евгений Александрович Мякишев
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Устройство для дегазации и обезвоживания нефти, выполненное в виде нефтегазоводоразделителя с прямым нагревом, содержащее корпус с установленной в нем U-образной жаровой трубой с горизонтально ориентированными относительно друг друга ветвями, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной U-образной жаровой трубой с горизонтально ориентированными относительно друг друга ветвями, установленной над первой жаровой трубой, при этом по меньшей мере первая жаровая труба выполнена с возможностью отключения ее нагрева в процессе работы нефтегазоводоразделителя.A device for oil degassing and dehydration, made in the form of a direct-heating oil and gas separator, comprising a housing with a U-shaped heat pipe installed in it with branches horizontally oriented relative to each other, characterized in that it is equipped with an additional U-shaped heat pipe with horizontally oriented relative to each other with branches installed above the first flame tube, while at least the first flame tube is configured to disable its heating during operation ftegazovodorazdelitelya.

Description

Полезная модель относится к процессам промысловой подготовки нефти, в частности к устройствам для дегазации и обезвоживания нефти методом гидродинамического отстаивания.The utility model relates to field oil preparation processes, in particular to devices for degassing and dehydrating oil by the method of hydrodynamic sedimentation.

Известно устройство для дегазации и обезвоживания нефти, выполненное в виде нефтегазоводоразделителя с прямым подогревом, включающего секцию нагрева водонефтяной эмульсии с расположенной в ней U-образной жаровой трубой с вертикально ориентированными друг относительно друга ветвями и секцию отстоя с блоком коалесцирующих элементов, а также патрубки вывода обезвоженной нефти, воды и газа [Тарасов М.Ю., Зырянов А.Б., Зобнин А.А., Ташбулатов И.А. Промысловые исследования обезвоживания нефти в нефтегазоводоразделителях с подогревом продукции Нефтяное хозяйство. - 2012 - №5. - С. 96-98.]A device for degassing and dehydrating oil, made in the form of an oil and gas separator with direct heating, including a section for heating a water-oil emulsion with a U-shaped flame tube with vertically oriented branches and a sludge section with a block of coalescing elements, as well as an outlet for the dehydrated oil, water and gas [Tarasov M.Yu., Zyryanov A.B., Zobnin A.A., Tashbulatov I.A. Field studies of oil dehydration in oil and gas separators with heated products Oil industry. - 2012 - No. 5. - S. 96-98.]

Недостатком известного устройства является то, что вертикально ориентированные относительно друг друга ветви жаровой трубы занимают значительный объем аппарата, в результате чего при увеличении обводненности входящей продукции нагреву подвергается не только нефтегазоводяная смесь, находящаяся выше уровня раздела фаз «нефть/вода», но и свободная вода, нагрев которой не желателен. Более того, при высокой обводненности возможна работа жаровой трубы в свободной воде. В этом случае значительно увеличивается скорость коррозии жаровой трубы, происходит ее прогорание, что существенно сокращает срок ее эксплуатации. Это приводит к снижению эффективности работы нефтегазоводоразделителя и сокращению сроков его межремонтного периода.A disadvantage of the known device is that the vertically oriented relative to each other branches of the flame tube occupy a significant volume of the apparatus, as a result of which, when the water content of the incoming products increases, not only the oil and water mixture above the oil / water phase boundary is heated, but also free water whose heating is not desirable. Moreover, with high water cut, the operation of the flame tube in free water is possible. In this case, the corrosion rate of the flame tube increases significantly, it burns out, which significantly reduces its life. This leads to a decrease in the efficiency of the oil and gas separator and a reduction in the time between overhauls.

Наиболее близким является устройство для дегазации и обезвоживания нефти, представляет собой нефтегазоводоразделитель с прямым нагревом, содержащим корпус с установленной в нем U-образной жаровой трубой с горизонтально ориентированными друг относительно друга ветвями (патент США № US 8465572 В1, опубл. 18.06.2013).The closest is a device for degassing and dehydration of oil, is an oil and gas separator with direct heating, comprising a housing with a U-shaped heat pipe installed in it with branches horizontally oriented relative to each other (US patent No. US 8465572 B1, publ. 06/18/2013).

Недостатком данного технического решения является наличие единственного нагревательного элемента, расположенного по центральной оси нефтегазоводоразделителя и занимающего по объему едва ли третью часть объема его секции нагрева, что снижает тепловую мощность аппарата и, тем самым, снижает эффективность процесса разделения водонефтяной эмульсии в условиях изменяющейся обводненности.The disadvantage of this technical solution is the presence of a single heating element located on the central axis of the oil and gas separator and occupying by volume almost a third of the volume of its heating section, which reduces the heat output of the apparatus and, thereby, reduces the efficiency of the process of separation of oil-water emulsion in conditions of varying water cut.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является, повышение надежности работы и ресурса нефтегазоводоразделителя, за счет повышения эффективности процесса разделения газоводонефтяной эмульсии в условиях изменяющейся обводненности.The task to which the utility model is directed is to increase the reliability of operation and the life of the oil and gas separator by increasing the efficiency of the process of separation of gas-oil emulsion in a changing water cut.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для дегазации и обезвоживания нефти, выполненное в виде нефтегазоводоразделителя с прямым нагревом, содержащее корпус с установленной в нем U-образной жаровой трубой с горизонтально ориентированными друг относительно друга ветвями, снабжено дополнительной U-образной жаровой трубой с горизонтально ориентированными друг относительно друга ветвями, установленной над первой жаровой трубой, при этом, по меньшей мере, первая жаровая труба выполнена с возможностью отключения ее нагрева в процессе работы нефтегазоводоразделителя.The technical result is achieved in that in a device for degassing and dehydrating oil, made in the form of an oil and gas separator with direct heating, comprising a housing with a U-shaped heat pipe installed in it with branches horizontally oriented relative to each other, equipped with an additional U-shaped heat pipe with horizontally oriented relative to each other branches mounted above the first flame tube, while at least the first flame tube is configured to disable its heating during operation neftegazovodorazdelitelya.

Осуществление подогрева нефтеводяной эмульсии посредством размещенных друг над другом верхней и нижней U-образных жаровых труб с горизонтально ориентированными друг относительно друга ветвями позволяет повысить тепловую мощность нефтегазоводоразделителя, повышая тем самым эффективность процесса разделения водонефтяной эмульсии в условиях изменяющейся обводненности.The implementation of the heating of the oil-water emulsion by means of upper and lower U-shaped flame tubes placed one above the other with branches horizontally oriented relative to each other allows to increase the thermal power of the oil and gas separator, thereby increasing the efficiency of the process of separation of the oil-water emulsion under conditions of varying water cut.

Осуществление в процессе эксплуатации нефтегазоводоразделителя контроля обводненности поступающей смеси позволяет повысить эффективность использования нагревательных элементов, исключив расход тепловой мощности на нагрев находящейся в смеси свободной воды, путем отключения нагрева нижней жаровой трубы, что существенно снижает эксплуатационные затраты нефтегазоводоразделителя. Исключение подогрева свободной воды позволяет повысить надежность работы по меньшей мере нижней жаровой трубы, тем самым увеличив ресурс нефтегазоводоразделителя в целом.The implementation during the operation of the oil and gas separator control the water content of the incoming mixture allows to increase the efficiency of using heating elements, eliminating the consumption of heat power for heating the free water in the mixture by turning off the heating of the lower flame tube, which significantly reduces the operating costs of the oil and gas separator. The exclusion of free water heating can improve the reliability of at least the lower flame tube, thereby increasing the life of the oil and gas separator as a whole.

Полезная модель поясняется графически, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема нефтегазоводоразделителя с прямым подогревом.The utility model is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a schematic diagram of a direct heating oil and gas separator.

Нефтегазоводоразделитель с прямым подогревом содержит секцию 1 нагрева и секцию 2 отстоя, разделенные друг от друга поперечной перегородкой 3, конструкция которой обеспечивает беспрепятственное передвижение свободной воды из секции 1 в секцию 2 вдоль нижней образующей нефтегазоводоразделителя, свободное передвижение газа вдоль верхней образующей нефтегазоводоразделителя и переливание нефти с эмульгированной водой через верхний край перегородки 3. В корпусе 4 секции 1 нагрева размещены нагревательные элементы в виде двух горизонтально ориентированных U-образных нижней и верхней жаровых труб 5 и 6, расположенных друг над другом.A direct-heated oil and gas separator contains a heating section 1 and a sludge section 2, separated by a transverse partition 3, the design of which provides free movement of free water from section 1 to section 2 along the lower generatrix of the oil and gas separator, free movement of gas along the upper generatrix of the oil and gas separator and oil transfusion with emulsified water through the upper edge of the partition 3. In the housing 4 of the heating section 1, heating elements are placed in the form of two horizontally oriented U-shaped lower and upper flame tubes 5 and 6, located one above the other.

Секция 2 отстоя оснащена блоком 7 коалесцирующих элементов. В качестве коалесцирующего элемента используется материал с хорошо выраженными гидрофобными свойствами и низким гидравлическим сопротивлением - набор полипропиленовых пластин установленных вертикально вдоль оси нефтегазоводоразделителя с фиксированным расстоянием между собой.Section 2 of the sludge is equipped with a block 7 of coalescing elements. As a coalescing element, a material with pronounced hydrophobic properties and low hydraulic resistance is used - a set of polypropylene plates mounted vertically along the axis of the oil and gas separator with a fixed distance between each other.

Отделение свободного газа и свободной воды от нефтегазоводяной смеси и нагрев водонефтяной эмульсии выполняют в секции 1 нагрева, а процесс обезвоживания (отделение от нефти растворенного газа и эмульгированной воды) водонефтяной эмульсии происходит в секции 2 отстоя. В секции 2 при прохождении водонефтяной эмульсии через блок 7 коалесценции происходит столкновение эмульсии с коалесцирующими пластинами и накопление отдельных капелек нефти на их поверхности. По мере укрупнения капель нефти под действием разности плотностей нефти и воды происходит их всплытие в поток нефти с последующим уносом в сборник 8 нефти. Отбор отсепарированного газа производится через расположенный в верхней части аппарата патрубок 9 отвода газа, отбор воды производится через расположенный в его нижней части патрубок 10, а отбор нефти - через патрубок 11 отвода нефти в сборнике 8 нефти.The separation of free gas and free water from the oil-water mixture and the heating of the oil-water emulsion are performed in the heating section 1, and the dehydration process (separation of dissolved gas and emulsified water from the oil) of the oil-water emulsion occurs in the sludge section 2. In section 2, when the oil-water emulsion passes through the coalescence unit 7, the emulsion collides with the coalescing plates and individual droplets of oil accumulate on their surface. As the droplets of oil become larger under the influence of the difference in the densities of oil and water, they float into the oil stream, followed by entrainment into the oil collection 8. Separated gas is taken through the gas outlet 9 located at the top of the apparatus, water is taken through the nozzle 10 located at its bottom, and oil is taken through the oil outlet 11 in the oil collector 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Через патрубок 12 ввода в секцию 1 нефтегазоводоразделителя подается газоводонефтяная смесь. Происходит распределение смеси около жаровых труб 5 и 6, ее нагрев и отделение из нее свободного газа и свободной воды. Газ направляется в верхнюю часть корпуса 4 аппарата и скапливается в объеме над секциями 1 и 2. Вода, плотность которой больше плотности нефти, опускается в нижнюю часть корпуса 4 аппарата и под переливной перегородкой 3 направляется в секцию 2. Водонефтяная эмульсия переливается через перегородку 3 и попадает в блок коалесценцииThrough the input pipe 12 in the section 1 of the oil and gas separator is fed gas-oil mixture. The mixture is distributed around the flame tubes 5 and 6, it is heated and free gas and free water are separated from it. Gas is directed to the upper part of the apparatus body 4 and accumulates in volume above sections 1 and 2. Water, whose density is greater than the density of oil, is lowered into the lower part of the apparatus body 4 and under the overflow partition 3 is sent to section 2. The oil-water emulsion is poured through the partition 3 and falls into coalescence block

7. При прохождении через блок 7 капли нефти коалесцируют друг с другом, образуют крупные формы и всплывают вверх в нефтяной слой, а вода под действием сил гравитации аккумулируется в нижней части аппарата. Выход нефти из секции отстоя осуществляется через перегородку в сборник нефти7. When passing through block 7, oil droplets coalesce with each other, form large forms and float up into the oil layer, and water accumulates under the influence of gravity in the lower part of the apparatus. The oil exit from the sludge section is carried out through a partition into the oil reservoir

8, расположенный на выходе из аппарата. Вода, выделившаяся из смеси около жаровых труб 5 и 6 и в секции 2 отстоя соединяется со «свободной» водой в нижней части аппарата и выводится патрубком 10 отвода. Отделенный газ аккумулируется в верхней части аппарата и отводится через патрубок 9 выхода газа.8, located at the outlet of the apparatus. The water released from the mixture near the flame tubes 5 and 6 and in section 2 of the sludge is connected to the “free” water in the lower part of the apparatus and is discharged by the branch pipe 10. The separated gas is accumulated in the upper part of the apparatus and is discharged through the gas outlet pipe 9.

Жаровые трубы 5 и 6 выполнены U-образными с горизонтально ориентированными ветвями, что позволяет более эффективно расходовать теплоту нагрева и исключить потенциально «нежелательные» режимы работы нагревательных элементов. При поступлении эмульсии со средней обводненностью 30-50% жаровые трубы находятся выше уровня раздела фаз в зоне эмульсии «нефть/воды», контакта со свободной воды нет. Происходит нагрев только нефтяной эмульсии, что является оптимальным режимом работы. В случае поступления высокообводненной эмульсии (до 90%), уровень раздела фаз «нефть/вода» поднимается и может оказаться выше горизонтального уровня жаровой трубы 5. В этом случае происходит расходование теплоты сгорания газа на нагрев свободной воды, что является не только бесполезным, но и ускоряет процессы коррозии при нахождении материала жаровых труб в минерализованной водной среде.The heat pipes 5 and 6 are made U-shaped with horizontally oriented branches, which allows more efficient use of the heat of heating and eliminates potentially “undesirable” modes of operation of the heating elements. Upon receipt of an emulsion with an average water cut of 30-50%, the flame tubes are above the phase separation in the oil / water emulsion zone, there is no contact with free water. Only the oil emulsion is heated, which is the optimal mode of operation. In the case of the arrival of a highly watered emulsion (up to 90%), the oil / water phase separation level rises and may turn out to be higher than the horizontal level of the flame tube 5. In this case, the heat of combustion of the gas is spent on heating free water, which is not only useless, but and accelerates the processes of corrosion when finding the material of the flame tubes in a mineralized aqueous medium.

В процессе эксплуатации нефтегазоводоразделителя контролируют обводненность поступающей в него нефтегазоводяной смеси, причем важно контролировать не только общее содержание воды в водонефтяной смеси, но и содержание свободной воды, от величины которой главным образом и зависит момент отключения нижней жаровой трубы 5. При росте обводненности уже на входе в нефтегазоводоразделитель происходит расслоение поступающей смеси на устойчивую эмульсию и свободную воду. Свободная вода, практически не подогреваясь, проходит вниз секции 1 нагрева и отводится из аппарата, а устойчивая эмульсия проходя через жаровые трубы, нагревается и поступает в секцию 2 отстоя. Контроль за состоянием продукции на входе обычно проводят путем отбора пробы (до точки введения деэмульгатора) и отстаивания ее при условиях процесса. Определяя тепловую мощность, требуемую для нагрева свободной воды, сравнивают ее значение с контрольной величиной тепловой мощности жаровой трубы 5 и, при превышении этой контрольной величины, производят отключение нижней жаровой трубы 5. Вторая жаровая труба 6, которая находится в водонефтяном слое выше уровня раздела фаз «нефть/воды», продолжает работать. Таким образом, исключается тепловая мощность аппарата, расходуемая на подогрев свободной воды при работе на расслоенной водонефтяной смеси, и мощности оставшейся в работе жаровой трубы 6 оказывается достаточно для нагрева устойчивой эмульсии. При этом снижается расход топливного газа, и значительно снижаются процессы коррозии нагревательных элементов. Показатели эффективности работы нефтегазоводоразделителя улучшаются, за счет исключения лишнего нагрева свободной воды в его нижней части в случае поступления высокообводненной смеси и нахождения жаровой трубы 5 ниже границы раздела фаз «нефть/вода». Нагреву подвергается только нефть, растворенный газ и эмульгированная вода.During the operation of the oil and gas separator, the water content of the oil and gas / water mixture entering it is controlled, and it is important to control not only the total water content in the oil-water mixture, but also the free water content, the value of which mainly determines the moment the lower flame tube is disconnected 5. When the water content increases, it is already at the inlet In the oil and gas separator, the incoming mixture is stratified into a stable emulsion and free water. Free water, almost without heating, passes down the heating section 1 and is discharged from the apparatus, and a stable emulsion passing through the flame tubes is heated and enters the sludge section 2. Monitoring the condition of products at the inlet is usually carried out by sampling (to the point of introduction of the demulsifier) and settling it under process conditions. Determining the heat capacity required for heating free water, compare its value with the control value of the heat capacity of the flame tube 5 and, if this control value is exceeded, the lower flame tube 5 is switched off. The second flame tube 6, which is in the oil-water layer above the phase separation level "Oil / water" continues to work. Thus, the heat output of the apparatus, which is spent on heating free water when working on a stratified water-oil mixture, is excluded, and the power of the remaining heat pipe 6 is enough to heat a stable emulsion. At the same time, fuel gas consumption is reduced, and corrosion processes of heating elements are significantly reduced. The performance indicators of the oil and gas separator are improved due to the elimination of excess heating of free water in its lower part in the event of a high-water mixture and the flame tube 5 below the oil / water interface. Only oil, dissolved gas and emulsified water are heated.

Конструкция предлагаемого нефтегазоводоразделителя обеспечивает надежность и качественность его работы при поступлении, как устойчивой эмульсии, так и расслоенной водонефтяной смеси.The design of the proposed oil and gas separator ensures the reliability and quality of its operation upon receipt of both a stable emulsion and a layered water-oil mixture.

Claims

A device for oil degassing and dehydration, made in the form of a direct-heating oil and gas separator, comprising a housing with a U-shaped heat pipe installed in it with branches horizontally oriented relative to each other, characterized in that it is equipped with an additional U-shaped heat pipe with horizontally oriented relative to each other with branches installed above the first flame tube, while at least the first flame tube is configured to turn off its heating during operation ftegazovodorazdelitelya.