RU2149672C1

RU2149672C1 - Well production preparation plant

Info

Publication number: RU2149672C1
Application number: RU99100422A
Authority: RU
Inventors: А.В. Сорокин; А.Я. Хавкин
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: oil producing industry; technological processes of breaking formation fluids into components: oil, gas, water (preparation of oil). SUBSTANCE: proposed plant includes preheating unit, armor envelope breaking unit with narrowing and widening parts in form of cone which are interconnected by means of pipe lines and flow turbolator made in form of cylinder and three-phase separator with oil, gas and water branches. Taper angle of narrowing part of breaking unit ranges from 20 to 70 deg and that of widening part ranges from 2 to 20 deg. Length of cylinder (of flow turbolator) is equal to 5 to 10 of its diameters. EFFECT: reduced usage of metals at retained high quality of preparation of well production. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение, в частности, в технологических приемах для разделения пластовых флюидов на компоненты - нефть, газ, воду (подготовка нефти). The invention relates to the oil industry and can find application, in particular, in technological methods for separating formation fluids into components - oil, gas, water (oil preparation).

Технологические приемы для подготовки нефти (отраслевой термин - деэмульсация), изучены достаточно подробно и широко применяются на практике [1]. Technological methods for the preparation of oil (the industry term is demulsification) have been studied in sufficient detail and are widely used in practice [1].

Известно, что существующие установки деэмульсации без предварительного подогрева эмульсии и добавки специальных реагентов (деэмульгаторов) для удаления бронирующих оболочек (природные стабилизаторы эмульсии и механические примеси на границе раздела нефть - вода, препятствующие слиянию капель воды при их столкновении) малоэффективны, поэтому практически всю добываемую обводненную нефть подготавливают на термохимических установках при повышенных температурах с добавкой деэмульгаторов. It is known that existing demulsion systems without preliminary heating of the emulsion and the addition of special reagents (demulsifiers) to remove the armor shells (natural stabilizers of the emulsion and mechanical impurities at the oil-water interface, preventing the droplets from merging when they collide) are ineffective, so almost all of the irrigated water oil is prepared in thermochemical plants at elevated temperatures with the addition of demulsifiers.

Эти установки обладают существенным недостатком - большим объемом отстойной аппаратуры (металлоемкость), а процесс подготовки нефти в них требует высоких температур и большого расхода деэмульгатора. These units have a significant drawback - a large amount of settling equipment (metal consumption), and the process of oil preparation in them requires high temperatures and high consumption of demulsifier.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек (УРБО) в виде сопла Лаваля с сужающейся и расширяющейся частями и с турбулизатором потока, два трехфазных сепаратора с отводами нефти, газа и воды, трубный каплеобразователь, концевой делитель фаз для раздвоения потока нефти при направлении ее в два трехфазных сепаратора нефти и воды [2]. The closest in technical essence to the present invention is a well production preparation unit, including a heating unit interconnected by pipelines, an armor shell destruction unit (UBB) in the form of a Laval nozzle with tapering and expanding parts and with a flow turbulator, two three-phase separators with oil drains, gas and water, a tube droplet former, an end phase divider for bifurcating the oil flow when it is directed into two three-phase oil and water separators [2].

Недостатки установки заключаются в следующем. The disadvantages of the installation are as follows.

1. Сложность в изготовлении сопла Лаваля (УРБО) из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла, кроме того, работы по выполнению фигурных радиусов кривизны сопла являются дорогостоящими;
2. Большая металлоемкость из-за наличия сразу двух трехфазных сепараторов нефти и воды;
3. Выполнение турбулизатора потока в УРБО в виде самой узкой и очень короткой части сопла Лаваля, что не обеспечивает полного разрушения исходной эмульсии, и как следствие - удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода.1. The complexity in the manufacture of the Laval nozzle (UBBO) due to the presence of curly radii of curvature at the entrance and exit of the nozzle, in addition, the work on the implementation of curly radii of curvature of the nozzle are expensive;
2. Large metal consumption due to the presence of two three-phase oil and water separators at once;
3. The implementation of the flow turbulizer in URBO in the form of the narrowest and very short part of the Laval nozzle, which does not completely destroy the initial emulsion, and as a result, remove the armor shells completely from the oil-water interface.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости конструкции, ее упрощение при выдерживании необходимых требований к качеству продукции. The objective of the invention is to reduce the metal structure, its simplification while maintaining the necessary requirements for product quality.

Задача достигается тем, что в установке подготовки продукции скважин, включающей соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизаторами потока, трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды, согласно изобретению сужающаяся и расширяющаяся части узла разрушения бронирующих оболочек выполнены в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся, причем турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров.The objective is achieved in that in a well production preparation installation including a heating unit interconnected by pipelines, a destruction unit for the armor shells with tapering and expanding parts and flow turbulators, a three-phase separator with oil, gas, water taps, according to the invention, tapering and expanding parts of the fracture unit armor shells are made in the form of a cone with a taper angle of 20 - 70 ^o at the narrowing part and 2 - 20 ^o at the expanding part, and the flow turbulator is made in the form of a cylinder with a length of 5 to 10 meters.

Существенные признаки изобретения. The essential features of the invention.

1. Узел подогрева. 1. The heating unit.

2. Узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизатором потока. 2. Destruction site of armor shells with tapering and expanding parts and a flow turbulator.

3. Трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа и воды. 3. Three-phase separator with taps of oil, gas and water.

4. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса. 4. The implementation of the tapering and expanding parts of the site of destruction of the armor shells in the form of a cone.

5. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся.5. The implementation of the tapering and expanding parts of the site of destruction of the armor shells in the form of a cone with a taper angle of 20 - 70 ^o in the narrowing part and 2 - 20 ^o in the expanding.

6. Выполнение турбулизатора потока в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров. 6. The implementation of the flow turbulator in the form of a cylinder with a length of 5 to 10 of its diameters.

7. Трубопроводы, соединяющие между собой узел подогрева, УРБО и трехфазный сепаратор. 7. Pipelines connecting the heating unit, URBO and the three-phase separator.

Признаки 1-3 являются общими с прототипом, а существенные признаки 4-7 являются существенными отличительными признаками. Signs 1-3 are common with the prototype, and the essential features 4-7 are significant distinguishing features.

Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION

Известные установки подготовки (деэмульсации) продукции скважин для осуществления процесса требуют большого расхода металла из-за наличия двух трехфазных сепараторов воды и нефти, трубного каплеобразователя и концевого делителя фаз. Кроме того, в известной установке в качестве УРБО используют сопло Лаваля, сложного и дорогого в изготовлении из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла. При прохождении потоком самой узкой части сопла Лаваля не создается высокая турбулентность потока (из-за малой ее длины) и как следствие не происходит полного разрушения исходной эмульсии и удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода. Known installations for the preparation (demulsification) of well products for the implementation of the process require a large metal consumption due to the presence of two three-phase water and oil separators, a tube droplet former and an end phase divider. In addition, in the known installation, a Laval nozzle is used as a UBBO, which is complicated and expensive to manufacture due to the presence of curly radii of curvature at the entrance and exit of the nozzle. When the narrowest part of the Laval nozzle passes through the stream, high turbulence of the stream is not created (due to its small length) and, as a result, the initial emulsion is not completely destroyed and the armor shells are completely removed from the oil-water interface.

Всех этих недостатков лишена предлагаемая установка подготовки продукции скважин. Это стало возможным благодаря предложенному выполнению узла разрушения бронирующих оболочек, в котором турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров (больше зоны установления потока). Такая длина обеспечивает высокую турбулентность потока (не менее числа Рейнольдса 200000), что обеспечивает практически полное разрушение исходной эмульсии и удаление бронирующих оболочек с границы раздела фаз нефть-вода. При длине цилиндра менее 5 диаметров указанный эффект не достигается (или достигается частично), а при длине более 10 диаметров цилиндра - неоправданно возрастает металлоемкость установки. All of these drawbacks are deprived of the proposed installation of well production. This became possible due to the proposed implementation of the destruction unit of the armor shells, in which the flow turbulator is made in the form of a cylinder with a length of 5 to 10 of its diameters (more than the zone of flow establishment). This length provides high flow turbulence (not less than the Reynolds number 200000), which ensures almost complete destruction of the initial emulsion and the removal of armor shells from the oil-water interface. With a cylinder length of less than 5 diameters, this effect is not achieved (or partially achieved), and with a length of more than 10 cylinder diameters, the metal consumption of the installation unreasonably increases.

Кроме того, промысловые испытания показали, что выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся части обеспечивает разрушение смеси, состоящей из нефти и воды, причем угол конусности в сужающейся части УРБО определяют условиями для минимальных потерь давления при резком сужении потока. Угол конусности расширяющейся части УРБО определяют условием постепенного роста масштаба турбулентных пульсаций для увеличения вероятности сталкивания тонкодисперсных капелек воды, лишенных бронирующей оболочки, их укрупнения с одновременным предупреждением вторичного передиспергирования укрупнившихся капель.In addition, field tests showed that the tapering and expanding parts of the destruction site of the armor shells in the form of a cone with a taper angle of 20 - 70 ^o at the narrowing part and 2 - 20 ^o at the expanding part provides the destruction of the mixture consisting of oil and water, and the angle the taper in the tapering part of the UBR is determined by the conditions for minimal pressure loss with a sharp narrowing of the flow. The taper angle of the expanding part of the UBBD is determined by the condition of a gradual increase in the scale of turbulent pulsations to increase the likelihood of the collision of finely dispersed water droplets devoid of an armor shell, their coarsening, while preventing a secondary redispersion of coarsened droplets.

Такая конструкция УРБО позволяет направлять обработанную эмульсию сразу же в отстойную аппаратуру (один трехфазный сепаратор) без каплеобразователя и концевого делителя фаз, в которых обычно происходит окончательное разделение исходного сырья на компоненты с требуемыми параметрами качества продукции. Причем исследования проб эмульсии на выходе из УРБО предложенной конструкции, взятых с верхней образующей потока, показали, что ее стабильность (наличие бронирующей оболочки) и обводненность соответствует стабильности и обводненности эмульсии на выходе делителя фаз в конце каплеобразователя (по прототипу). Именно поэтому нефть после УРБО новой конструкции можно направлять единым потоком в трехфазный сепаратор. This design URBO allows you to send the processed emulsion immediately to the settling apparatus (one three-phase separator) without a droplet former and an end phase divider, in which the final separation of the feedstock into components with the required parameters of product quality usually occurs. Moreover, studies of emulsion samples at the outlet of the URBO of the proposed design, taken from the upper generatrix of the stream, showed that its stability (the presence of an armor shell) and water cut corresponds to the stability and water content of the emulsion at the output of the phase divider at the end of the droplet formation (according to the prototype). That is why oil after URBO of a new design can be sent in a single stream to a three-phase separator.

На фиг. 1 представлена установка подготовки продукции скважин (схематично);
на фиг. 2 - представлен УРБО в поперечном сечении.In FIG. 1 shows a well production preparation facility (schematically);
in FIG. 2 - presents URBO in cross section.

Установка подготовки продукции скважины включает узел подогрева 1, узел разрушения бронирующих оболочек 2, трехфазный сепаратор 3 с отводами 4, 5, 6 соответственно нефти, газа и воды. Узел подогрева 1, УРБО 2 и трехфазный сепаратор 3 соединены между собой трубопроводами 7, 8, 9. A well production preparation unit includes a heating unit 1, a destruction unit for the armor shells 2, a three-phase separator 3 with taps 4, 5, 6 of oil, gas and water, respectively. The heating unit 1, URBO 2 and the three-phase separator 3 are interconnected by pipelines 7, 8, 9.

УРБО 2 выполнен с сужающейся 10 и расширяющейся 11 частями в виде конуса и с турбулизатором потока 12 в виде цилиндра. Сужающаяся часть 10 УРБО 2 имеет угол конусности α = 20 - 70^o, а расширяющаяся часть 11 - имеет угол конусности β = 2 - 20^o. Длина цилиндра турбулизатора потока 12 составляет 5 - 10 его диаметров - d.URBO 2 is made with tapering 10 and expanding 11 parts in the form of a cone and with a flow turbulator 12 in the form of a cylinder. The tapering part 10 URBO 2 has a taper angle α = 20 - 70 ^o , and the expanding part 11 has a taper angle β = 2 - 20 ^o . The length of the cylinder of the flow turbulator 12 is 5 to 10 of its diameters - d.

Установка работает следующим образом. Промысловую смесь воды и нефти прокачивают по трубопроводу 7 в узел подогрева 1, где происходит нагрев ее до необходимой температуры. Далее по трубопроводу 8 нагретую смесь подают в УРБО 2, где происходит передиспергация эмульгированных капель воды с увеличением межфазной поверхности и удаление с нее природных стабилизаторов эмульсии (приводящие к сокращению расхода эмульсии). Потом по трубопроводу 9 смесь потоком направляют в трехфазный сепаратор 3, где происходит деление смеси на фазы нефть, вода и газ и последующий выход этих фаз из сепаратора 3 через отводы 4, 5, 6. Installation works as follows. The commercial mixture of water and oil is pumped through pipeline 7 to the heating unit 1, where it is heated to the required temperature. Then, through the pipeline 8, the heated mixture is fed to URBO 2, where redispersion of emulsified water droplets occurs with an increase in the interfacial surface and the removal of natural emulsion stabilizers from it (leading to a reduction in emulsion consumption). Then, through pipeline 9, the mixture is directed by flow to a three-phase separator 3, where the mixture is divided into oil, water and gas phases and the subsequent exit of these phases from the separator 3 through outlets 4, 5, 6.

Применение предложенной установки подготовки продукции скважин позволяет увеличить реальный выход подготовленной нефти, снизить металлоемкость конструкции установки, а также упростить ее. The application of the proposed installation for the preparation of well products can increase the real yield of prepared oil, reduce the metal structure of the installation, and also simplify it.

Источники информации:
1. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Москва, Недра, 1979, с. 209-215.Sources of information:
1. Lutoshkin G. S. Collection and preparation of oil, gas and water. Moscow, Nedra, 1979, p. 209-215.

2. Патент РФ N 2045982, кл. В 01 D 17/00, 1995 г. 2. RF patent N 2045982, cl. B 01 D 17/00, 1995

Claims

Installation for the production of wells, including a heating unit interconnected by pipelines, a destruction unit for the armor shells with tapering and expanding parts and with a flow turbulator, a three-phase separator with drainage of oil, gas, water, characterized in that the tapering and expanding parts of the destruction site for the armor shells are made in the form of a cone with a taper angle of 20 - 70 ^o at the tapering part and 2 - 20 ^o at the expanding part, and the flow turbulator is made in the form of a cylinder with a length of 5 to 10 of its diameters.