RU198224U1

RU198224U1 - Устройство для обезвоживания водонефтяных эмульсий

Info

Publication number: RU198224U1
Application number: RU2019137175U
Authority: RU
Inventors: Рустем Султанхамитович Кашаев; Нгуен Тьи Киен; Чан Ван Тунг; Олег Владимирович Козелков
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Полезная модель относится к устройству разделения водонефтяных эмульсий электромагнитным способом, которое может быть использовано при обезвоживании и обессоливании нефтяных эмульсий в местах добычи и подготовки нефти, на отдаленных скважинах и нефтяных морских платформах, а также на электростанциях и котельных, судах, станциях технического обслуживания, очистных сооружениях. Устройство содержит корпус с входными и выходными патрубками, внутри которого на днище расположен отрицательно заряженный сетчатый электрод, а по оси корпуса - вращающийся ферромагнитный ротор с размещенными на нем положительно заряженными конусными электродами с разными углами наклона сторон, источник вращающегося магнитного поля в виде статора асинхронного двигателя, источник высокого напряжения, создающий неоднородное электрическое поле, и дополнительно в качестве устройства экспресс-анализа и управления введен релаксометр протонного магнитного резонанса (ПМР). Устройство позволяет повысить эффективность и интенсивность обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области разделения жидкостей электромагнитными способами, помощью электрических или магнитных средств и может быть использована при обезвоживании и обессоливании нефтяных эмульсий (скважинной жидкости и сырой нефти) в местах добычи и подготовки нефти, на отдаленных скважинах и нефтяных морских платформах, а также в местах промышленного использования топливных эмульсий, например на электростанциях и котельных, судах, станциях технического обслуживания, очистных сооружениях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для осуществления способа обезвоживания и обессоливания водонефтяных и водомасляных эмульсий по патенту РФ на полезную модель №115679, МПК B01D 17/06, 21.12.2011, включающее источник вращающегося магнитного поля, корпус с входными и выходными патрубками, отрицательно заряженный сетчатый электрод, положительно заряженные конусные электроды на ферромагнитном роторе, источник высокого напряжения неоднородного электрического поля, с возможностью вращения. Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность и интенсивность обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий.

Задачей полезной модели является повышение эффективности и интенсивности обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обезвоживания водонефтяных эмульсий, содержащем источник вращающегося магнитного поля, корпус с входными и выходными патрубками, внутри которого на дне расположен отрицательно заряженный сетчатый электрод, а по оси корпуса - вращающийся ферромагнитный ротор с размещенными на нем положительно заряженными конусными электродами, с разными углами наклона сторон, источник высокого постоянного/переменного напряжения, меняющегося по величине, направлению и времени в зависимости от текущих параметров эмульсии, дополнительно в качестве устройства экспресс-контроля и управления, введен релаксометр протонного магнитного резонанса (ПМР) с проточным датчиком и электронным блоком, вынесенным на взрыво- и пожаробезопасное расстояние и переключатели потоков.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой схематично изображен общий вид предлагаемого устройства для обезвоживания и обессоливания водонефтяных и водомасляных эмульсий.

Цифрами на чертеже обозначены: 1 - корпус с входными и выходными патрубками, 2 - источник вращающегося магнитного поля, 3 - источник высокого напряжения, 4 - отрицательно заряженный сетчатый электрод, 5, 6 и 7 - положительно заряженные конусные электроды, 8 - отстоявшаяся вода, 9 - поверхность отстоявшейся воды, 10 - зона коалесценции капель воды под действием вращающегося магнитного поля, 11 - ферромагнитный ротор, на котором расположены конусные электроды 5, 6, 7, 12 - патрубок вывода газа, 13 - патрубок слива отстоявшейся воды, 14 - магнитная система релаксометра ПМР с проточным датчиком, 15 - электронные блоки релаксометра, расположенные на расстоянии

от магнитной системы 14 (здесь ν_o - резонансная частота протонного магнитного резонанса, с - скорость света), 16 - емкость для слива обезвоженной нефти, ПП1-ПП2 - переключатели потоков.

Устройство для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий содержит корпус 1 с входными и выходными патрубками для ввода эмульсии сырой нефти и вывода обезвоженной нефти, источник 2 вращающегося магнитного поля, источник высокого напряжения 3. Внутри корпуса 1 сбоку у основания корпуса расположен отрицательно заряженный сетчатый электрод 4. Внутри корпуса 1 имеются зоны 8, 9 и 10, соответственно, отстоявшейся воды, ее поверхности и коалесценции капель воды. Отрицательно заряженный сетчатый электрод 4 расположен в зоне 8 отстоявшейся воды. В центре корпуса 1 по оси расположен ферромагнитный ротор 11, на котором расположены конусные электроды 5, 6, 7. Отличием устройства для обезвоживания водонефтяных эмульсий является то, что в него дополнительно в качестве устройства экспресс-контроля и управления введен релаксометр протонного магнитного резонанса, сквозь проточный датчик магнитной системы 14 которого пропускаются потоки исходной эмульсии и обработанной нефти. Конусные электроды выполнены с разными углами наклона сторон электродов (с меняющимся от электрода к электроду углом наклона стороны конуса) и тем самым с возможностью увеличения напряженности неоднородного электрического поля между конусными электродами по высоте их расположения на роторе 11 в сторону выходного патрубка. Источник 2 вращающегося магнитного поля создает вращающееся магнитное поле. Вращающееся неоднородное электрическое поле создается источником высокого постоянного/переменного напряжения 3, меняющегося по величине, направлению и времени в зависимости от текущих параметров эмульсии при вращении ферромагнитного ротора 11 с расположенными на нем конусными электродами. Отрицательно заряженный сетчатый электрод 4 и входной патрубок расположены на боковой части днища корпуса 1 с возможностью подачи эмульсии по периметру корпуса 1 в направлении, совпадающим с направлением вращения магнитного поля и положительно заряженных электродов. Релаксометр протонного магнитного резонанса (ПМР) 14, 15 осуществляет экспресс-контроль параметров эмульсии (концентрация воды, дисперсного распределения капель), управление значениями скорости вращения магнитного поля и высокого напряжения электрического поля и управление потоками с помощью сигналов на переключатели потоков ПП1-ПП2.

Устройство для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий работает следующим образом. Одновременно включают подачу эмульсии в корпус 1 на электрод 4, питание источника 2 вращающегося магнитного поля (ВМП) и источника высокого напряжения 3, создающего электрическое поле между положительно заряженными электродами 5, 6 и 7 на роторе 11, вращающегося под действием электромагнитных сил статора 2. Эмульсия пропускается сквозь отрицательно заряженный сетчатый электрод 4, расположенный в зоне 8 под поверхностью 9 отстоявшейся воды, имеющей тот же отрицательный электрический потенциал. Проходя сквозь электрод 4 капли воды эмульсии заряжаются, попадают в зону 8 отстоявшейся воды, где эмульсия теряет наиболее крупные капли воды, и, получая дополнительный отрицательный заряд, попадает в межэлектродное пространство зоны 10 коалесценции капель воды под действием неоднородного электрического поля (НЭП) электродов 5, 6, 7 и вращающегося магнитного поля. Далее эмульсия перемещается вверх вдоль градиента НЭП положительно заряженных конусных электродов, на которых, в зоне ВМП и НЭП, осуществляется нейтрализация капель путем передачи заряда конусным, коалесценция капель и отстой. Обработанная эмульсия через выходной патрубок переключателем потоков ПП1 направляется в датчик магнитной системы релаксометра ПМР и в случае очистки нефти от воды по сигналу с релаксометра ПМР через ПП2 сливается в емкость сухой нефти 16. В том случае, если концентрация воды еще высока, эмульсия по сигналу с релаксометра ПМР переключателем потоков ПП2 направляется на входной патрубок корпуса 1 через электрод 4 для повторного цикла обработки. Весь процесс контролируется экспресс-анализатором в виде релаксометра ПМР путем пропускания входящей эмульсии и выходящей обработанной нефти через проточный датчик релаксометра, и в зависимости от полученных данных с релаксометра (концентрация воды, дисперсное распределение капель воды) подаются сигналы на преобразователь частоты по изменению величины и скорости вращения магнитного поля и напряженности и вида (постоянное, переменное) электрического поля.

По результатам испытаний можно сделать выводы:

1. Одновременное воздействие вращающего магнитного и неоднородного электрического полей с контролем/управлением от релаксометра ПМР позволяет доводить эмульсию до норм ГОСТ Р 51858-2002.

2. Одновременное воздействие вращающего магнитного и переменного неоднородного электрического полей позволяет доводить 50%-ю высокообводненную эмульсию до концентраций воды 1,7%, что соответствует III группе нефтеподготовки по ГОСТ Р 51858-2002.

Claims

Устройство для обезвоживания водонефтяных эмульсий, содержащее источник вращающегося магнитного поля, корпус с входными и выходными патрубками, внутри которого у основания расположен отрицательно заряженный сетчатый электрод, а по оси корпуса - ферромагнитный ротор с размещенными на нем положительно заряженными конусными электродами с разными углами наклона сторон, источник высокого напряжения, создающий неоднородное электрическое поле, отличающееся тем, что в качестве контрольно-управляющего устройства содержит релаксометр протонного магнитного резонанса, имеющий проточный датчик, электронный блок, вынесенный на безопасное взрыво- и пожаробезопасное расстояние от устройства, и переключатели потоков, и который выполнен с возможностью пропускания исходной эмульсии и обработанной нефти через проточный датчик и подачи в зависимости от полученных данных сигналов на преобразователь частоты по изменению величины и скорости вращения магнитного поля, а также напряженности и вида электрического поля.