RU2134607C1

RU2134607C1 - Tubular phase divider

Info

Publication number: RU2134607C1
Application number: RU98109273/25A
Authority: RU
Inventors: Ю.Ю. Костаков Ю.Ю. Костаков; Ю.Ю. Костаков; А.Д. Ремпель А.Д. Ремпель; А.Д. Ремпель; В.П. Ташлыков В.П. Ташлыков; В.П. Ташлыков; В.В. Лоос В.В. Лоос; В.В. Лоос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Лукойл-Пермнефть"
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: oil preparation. SUBSTANCE: phase divider includes inclined column and emulsion receiving header provided with emulsion inlet branch pipe, gas discharge header with outlet branch pipe, oil discharge header with outlet branch pipe and pipe line. Column consists of at least two tubes with common emulsion receiving header. Inlet branch pipe mounted tangentially is located below level of outlet branch pipe by at least 1 m. Column is connected with pipe line by means of vertical water discharge pipes. Gas discharge header is provided with gas separator. EFFECT: increased productivity at improved quality of dividing phases of any types of gas-water-oil emulsions. 2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтеподготовки, в частности к трубным фазным делителям, и может быть использовано на нефтепромыслах при группе замерных установок и при дожимных насосных станциях. The invention relates to the field of oil preparation, in particular to tube phase dividers, and can be used in oil fields with a group of metering units and with booster pump stations.

Известен трубный разделитель фаз с попутным отбором нефти и воды, состоящий из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, а внутри - разделительные перегородки, к каждой из которых шарнирно прикреплена вертикальная стенка, соединенная с механизмом регулирования отбора нефти и воды (см.а.с. СССР N 488595, кл. B 01 D 17/02, от 1972 г.). Known pipe phase separator with associated extraction of oil and water, consisting of a horizontally located pipe, in the upper part of which there are pipes for oil and gas, in the bottom - pipes for water drainage, and inside - dividing walls, each of which is vertically pivotally attached a wall connected to the mechanism for regulating oil and water withdrawal (see the USSR ASR N 488595, class B 01 D 17/02, from 1972).

Однако указанный известный делитель фаз характеризуется низкой производительностью, малой пропускной способностью, что затрудняет обработку больших объемов эмульсии. However, this known phase divider is characterized by low productivity, low throughput, which complicates the processing of large volumes of emulsion.

Кроме того, известный делитель не обеспечивает высокий эффект разделения фаз, т. к. разделение эмульсии в нем происходит в процессе ее ламинарного движения по трубе, что не исключает вторичного перемешивания фаз. In addition, the known divider does not provide a high phase separation effect, because the separation of the emulsion in it occurs during its laminar motion along the pipe, which does not exclude secondary phase mixing.

Вместе с этим, известный делитель характеризуется большими габаритами (длина трубы ≈ 100 м), что увеличивает его материалоемкость и требует для его размещения больших производственных площадей. At the same time, the well-known divider is characterized by large dimensions (pipe length ≈ 100 m), which increases its material consumption and requires large production areas for its placement.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является трубный делитель фаз, включающий наклонную колонну с нефтеподводящим и нефтеотводящим коллекторами и газовым коллектором, при этом наклонная колонна подключена к нефтеотводящему коллектору несколькими Л-образными нефтеотводящими трубопроводами, наклонными в противоположную колонне сторону, нефтеподводящий коллектор соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2 - 0,25 длины колонны, а нижняя часть колонны снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором (см. а.с. СССР NN 1487932, кл. B 01 D 19/00, от 1987 г.). Closest to the proposed solution in technical essence is a pipe phase divider comprising an inclined column with oil supply and oil manifolds and a gas manifold, while the inclined column is connected to the oil discharge manifold by several L-shaped oil discharge pipelines inclined to the side opposite to the column, the oil supply manifold is connected to inclined column at a distance equal to 0.2 - 0.25 of the length of the column, and the lower part of the column is equipped with a pipeline for discharge of free water s connected to a gas outlet manifold (see AS USSR NN 1487932, class B 01 D 19/00, from 1987).

Недостатком указанного известного делителя фаз является недостаточная производительность, особенно при разделении высокообводненной эмульсии, что снижает интенсификацию процесса. The disadvantage of this known phase divider is insufficient productivity, especially when separating a highly watered emulsion, which reduces the intensification of the process.

Кроме того, известный делитель фаз не обеспечивает качественное разделение эмульсии на нефть, воду и газ, особенно эмульсий, образованных из тяжелых нефтей. In addition, the known phase divider does not provide a high-quality separation of the emulsion into oil, water and gas, especially emulsions formed from heavy oils.

Кроме того, габариты известного делителя фаз достаточно велики и составляют в длину порядка 50 м. In addition, the dimensions of the known phase divider are quite large and are about 50 m in length.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса разделения любых типов газоводонефтяных эмульсий за счет увеличения производительности при одновременном повышении качества разделения фаз. The aim of the present invention is to increase the efficiency of the separation process of any type of gas-oil emulsions by increasing productivity while improving the quality of phase separation.

Дополнительной целью является уменьшение габаритов делителя фаз. An additional goal is to reduce the size of the phase divider.

Поставленная цель достигается тем, что в известном трубном делителе фаз, включающем наклонную колонну с эмульсионно-принимающим коллектором, содержащим патрубок ввода эмульсии, трубопровод, установленный в нижней части колонны и содержащий выходной патрубок для сброса воды, водоотводящие трубы, соединяющие колонну с трубопроводом, газо- и нефтеотводящие коллекторы, каждый из которых снабжен выходным патрубком, новым является то, что наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб с общим эмульсионно-принимающим коллектором, который выполнен ниже уровня расположения выходных патрубков газо- и нефтеотводящих коллекторов, причем патрубок ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора не менее чем на 1 м, при этом патрубок ввода эмульсии эмульсинно-принимающего коллектора установлен тангенциально, при этом водоотводящие трубы выполнены вертикальными, а газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором. This goal is achieved by the fact that in the known pipe phase divider, including an inclined column with an emulsion-receiving manifold containing an emulsion inlet pipe, a pipe installed in the lower part of the column and containing an outlet pipe for water discharge, drain pipes connecting the column to the pipeline, gas - and oil discharge manifolds, each of which is equipped with an outlet pipe, new is that the inclined column is made in at least two, located at an angle to each other and with the same m slope relative to the horizontal plane of the pipes with a common emulsion-receiving manifold, which is made below the level of the outlet pipes of the gas and oil manifolds, and the emulsion inlet pipe is made lower than the outlet pipe of the oil outlet manifold by at least 1 m, while the emulsion inlet pipe of the emulsion The receiving collector is installed tangentially, while the drain pipes are vertical, and the exhaust pipe is equipped with a gas separator.

Целесообразно трубы наклонной колонны и водотводящие трубы выполнить с одинаковыми диаметром. It is advisable to pipe inclined columns and drain pipes to perform with the same diameter.

В настоящее время из общедоступных источников информации нам неизвестны трубные делители фаз предлагаемой конструкции. Currently, from publicly available sources of information, we are not aware of tube phase dividers of the proposed design.

Благодаря тому, что в предлагаемом делителе наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг к другу труб, обеспечивает возможность увеличить пропускную способность делителя, а значит и увеличить его производительность. Due to the fact that in the proposed divider, the inclined column is made in at least two pipes located at an angle to each other, which makes it possible to increase the throughput of the divider and, therefore, increase its productivity.

А благодаря тому, что трубы наклонной колонны расположены с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости, обеспечивается равномерное распределение по ним входящих потоков эмульсии, а значит и исключается пульсация потоков и обеспечивается равномерная их скорость, что также увеличивает производительность делителя. And due to the fact that the pipes of the inclined column are located with the same slope relative to the horizontal plane, the emulsion flows are evenly distributed over them, which means that the pulsation of the flows is eliminated and their speed is ensured, which also increases the performance of the divider.

Благодаря тому, что эмульсионно-принимающий коллектор является общим для всех труб наклонной колонны и патрубок ввода в него эмульсии установлен тангенциально, то при попадании в этот коллектор потока эмульсии обеспечивается создание циркуляционного, завихряющегося потока, в результате чего создаются условия для разделения эмульсии на фазу за счет разности их плотностей. При этом благодаря центробежной силе, мелкодисперсные капли нефти и воды коагулируются, переходя в однородную среду, тем самым увеличивая разность плотностей фаз за счет увеличения массы. Причем этот процесс будет происходить как в наклонных трубах, так и в трубопроводе. Due to the fact that the emulsion-receiving collector is common to all pipes of the inclined column and the emulsion inlet pipe is installed tangentially, when the emulsion flows into this collector, a circulating, swirling flow is created, as a result of which conditions are created for dividing the emulsion into a phase for due to the difference in their densities. Moreover, due to centrifugal force, finely dispersed drops of oil and water coagulate, passing into a homogeneous medium, thereby increasing the difference in phase densities due to the increase in mass. Moreover, this process will occur both in inclined pipes and in the pipeline.

При таком характере движения эмульсии и при возникающей разности плотностей в водоотводящих вертикальных трубах будет происходить массообмен воды на нефть (из наклонной трубы глобулы воды будут уходить в трубопровод, а из трубопровода глобулы нефти подниматься вверх и попадать в наклонную трубу. Причем, благодаря тому, что диаметры труб наклонной колонны и водоотводящих труб одинаковы, достигается одинаковое их смачивание, а значит и равномерное отделение воды, что обеспечивает высокое качество отделившейся фазы. Перепад не менее 1 м между уровнем патрубка ввода эмульсии в устройство и уровнем выходного патрубка нефтеотводящего коллектора необходим для более полного массообмена по вертикальным трубам с целью более глубокого обезвоживания нефти. With this nature of the movement of the emulsion and with the resulting difference in densities in the vertical drainage pipes, there will be a mass transfer of water to oil (from the inclined pipe, water globules will go into the pipeline, and from the pipeline the oil globules will rise up and fall into the inclined pipe. Moreover, due to the fact that the diameters of the pipes of the inclined column and of the drain pipes are the same, their equal wetting is achieved, which means even separation of the water, which ensures high quality of the separated phase. I am waiting for the level of the pipe to enter the emulsion into the device and the level of the output pipe of the oil drain manifold is necessary for a more complete mass transfer through vertical pipes with the aim of a deeper dehydration of oil.

А благодаря тому, что газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором, то пузырьки газа, проходя через него, отделяются от мельчайших частиц нефти. And due to the fact that the gas outlet manifold is equipped with a gas separator, the gas bubbles passing through it are separated from the smallest particles of oil.

Все это способствует более полному расслаиванию фаз. All this contributes to a more complete separation of phases.

Кроме того, благодаря указанному перепаду в уровнях эмульсионно-принимающего коллектора и уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора обеспечивается существенное снижение турбулентного перемешивания входящего в трубы из эмульсионно-принимающего коллектора потока эмульсии с жидкостью, уже находящейся в наклонных трубах и уже подвергшейся частичному разделению, что также способствует и непрерывности процесса разделения эмульсии, что увеличивает производительность, и повышению качества ее разделения. In addition, due to the specified difference in the levels of the emulsion-receiving manifold and the level of the outlet pipe of the oil-collecting manifold, a significant decrease in turbulent mixing of the emulsion flow into the pipes from the emulsion-receiving manifold is provided with the liquid already in the inclined pipes and already undergoing partial separation, which also contributes to and the continuity of the process of separation of the emulsion, which increases productivity, and improving the quality of its separation.

Благодаря использованию указанных выше эффектов, которые обеспечивает новое конструктивное выполнение предлагаемого делителя фаз, повышается качество разделения эмульсии на составляющие: газ, нефть, воду, причем такая высокая эффективность обеспечивается при использовании различных типов эмульсий (как с легкими, так и с тяжелыми нефтями). Все это повышает эффективность работы делителя. Thanks to the use of the above effects, which provides a new constructive implementation of the proposed phase divider, the quality of the separation of the emulsion into components: gas, oil, water, and this high efficiency is achieved when using various types of emulsions (with both light and heavy oils). All this increases the efficiency of the divider.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема трубного делителя фаз; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1. In FIG. 1 is a diagram of a tube phase divider; in FIG. 2 is a view A of FIG. 1; in FIG. 3 is a view B of FIG. 1.

Трубный делитель фаз включает наклонную колонну 1 с эмульсионно-принимающим коллектором 2, содержащим патрубок 3 ввода эмульсии, газоотводящий коллектор 4 с выходным патрубком 5, нефтеотводящий коллектор 6 с выходным патрубком 7 и трубопровод 8 с выходным патрубком 9 для сбора воды, установленный в нижней части колонны 1. Наклонная колонна 1 выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом α друг к другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб 10 и 11 (фиг. 2), для которых эмульсионно-принимающий коллектор 2 выполнен общим, а патрубок 3 ввода эмульсии установлен тангенциально и размещен ниже уровня расположения выходных патрубков 5 и 7 газо- нефтеотводящих коллекторов 4 и 6 соответственно, причем патрубок 3 ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка 7 нефтеотводящего коллектора 6 не мене чем на 1 м. Колонна 1 соединена с трубопроводом 8 вертикальными водоотводящими трубами 12. Газоотводящий коллектор 4 снабжен газосепаратором 13. The tube phase divider includes an inclined column 1 with an emulsion-receiving manifold 2 containing an emulsion inlet pipe 3, a gas outlet 4 with an outlet 5, an oil outlet 6 with an outlet 7 and a pipe 8 with an outlet 9 for collecting water, installed in the lower part columns 1. The inclined column 1 is made in at least two, located at an angle α to each other and with the same inclination relative to the horizontal plane of the pipes 10 and 11 (Fig. 2), for which the emulsion-receiving manifold 2 is made common, and the emulsion inlet pipe 3 is installed tangentially and placed below the location of the outlet pipes 5 and 7 of the oil and gas outlet manifolds 4 and 6, respectively, the emulsion inlet pipe 3 is made below the level of the outlet pipe 7 of the oil outlet 6 not less than 1 m. Column 1 is connected to the pipeline 8 by vertical drainage pipes 12. The exhaust manifold 4 is equipped with a gas separator 13.

Причем целесообразно трубы 10, 11 и водоотводящие трубы 12 выполнить с одинаковым диаметром. Moreover, it is advisable pipes 10, 11 and drain pipes 12 to perform with the same diameter.

В газоотводящем коллекторе 5 установлен газосепаратор 13. In the exhaust manifold 5, a gas separator 13 is installed.

Предлагаемый трубный делитель фаз работает следующим образом. The proposed tube phase divider operates as follows.

Делитель фаз устанавливается перед дожимной насосной станцией или при групповой замерной установке. Газоводонефтяная эмульсия по патрубку 3 поступает в эмульсионно-принимающий коллектор 2, где завихряется, подвергаясь частичному разделению, и далее поступает в наклонные трубы 10 и 11 и трубопровод 8, где происходит дальнейшее разделение эмульсии на фазы. При этом в водоотводящих трубах 12 происходит массобмен глобул нефти и глобул воды, и нефть, как более легкая фаза, поднимется вверх в наклонные трубы 10 и 11, а глобулы воды поступают в трубопровод 8 и отводятся через выходной патрубок 9 на водоподготовку перед закачкой в пласт. А газ и глобулы нефти продвигаются дальше по трубам 10 и 11 и разделяются в верхней части наклонной колонны 1, причем нефть поступает в нефтеотводящий коллектор 6 и через выходной патрубок 7 выводится в емкость сбора нефти, а газ поступает в газоотводящий коллектор 4 и через выходной патрубок 5 попадает в газосепаратор 13, где отделяется от мельчайщих частиц нефти и выводится в линию газоосушки и далее потребителю. The phase divider is installed in front of the booster pump station or in a group metering installation. The gas-oil-water emulsion through the pipe 3 enters the emulsion-receiving collector 2, where it swirls, undergoing partial separation, and then enters the inclined pipes 10 and 11 and pipeline 8, where the emulsion is further divided into phases. At the same time, in the drain pipes 12 there is a mass exchange of oil globules and water globules, and oil, as a lighter phase, rises up into the inclined pipes 10 and 11, and the water globules enter the pipeline 8 and are discharged through the outlet pipe 9 to the water treatment before injection into the reservoir . And the gas and oil globules move further through the pipes 10 and 11 and are separated in the upper part of the inclined column 1, whereby the oil enters the oil outlet 6 and through the outlet pipe 7 is discharged into the oil collection tank, and the gas enters the gas outlet 4 and through the outlet pipe 5 enters the gas separator 13, where it is separated from the smallest particles of oil and discharged into the gas drying line and then to the consumer.

При использовании предлагаемого делителя фаз обеспечивается более высокая степень разделения эмульсии при достижении высокого качества получаемых фаз нефти, воды и газа. Using the proposed phase divider provides a higher degree of separation of the emulsion while achieving high quality of the resulting phases of oil, water and gas.

Ниже в таблице приведены результаты по разделению газоводонефтяной эмульсии предлагаемым делителем фаз. The table below shows the results of the separation of gas-oil emulsions by the proposed phase divider.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый трубный делитель фаз обеспечивает высокую производительность при одновременном достижении высокого качества фаз, получаемых при разрушении эмульсии. Все это способствует повышению эффективности работы делителя. The data shown in the table show that the proposed tube phase divider provides high performance while achieving high quality phases obtained by breaking the emulsion. All this helps to increase the efficiency of the divider.

Кроме того, предлагаемый детитель фаз характеризуется малыми габаритами (его длина не превышает 14 м). In addition, the proposed phase detector is characterized by small dimensions (its length does not exceed 14 m).

Claims

1. A pipe phase divider comprising an inclined column with an emulsion-receiving manifold containing an emulsion inlet pipe, a pipe installed at the bottom of the column and containing a water collection pipe, drain pipes connecting the column to the pipeline, gas and oil collectors, each which is equipped with an outlet pipe, characterized in that the inclined column is made in at least two, located at an angle to each other and with the same slope relative to the horizontal plane of the pipes with general emulsion-receiving collector, which is made below the level of the outlet pipes of the gas and oil collectors, and the emulsion inlet pipe is lower than the outlet pipe of the oil collector by at least 1 m, while the emulsion receiving manifold inlet emulsion is installed tangentially, water discharge the pipes are vertical and the exhaust manifold is equipped with a gas separator.

2. The pipe phase divider according to claim 1, characterized in that the pipes of the inclined column and drain pipes are made with the same diameter.