RU217018U1

RU217018U1 - Installation for separating well products into oil and water

Info

Publication number: RU217018U1
Application number: RU2022132118U
Authority: RU
Inventors: Ильдар Зафирович Денисламов; Илья Андреевич Ануфриев; Алексей Владимирович Лысенков; Тимур Сергеевич Баландин
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-03-14

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности в области сбора и подготовки скважинной продукции, в частности к установкам по разделению водонефтяной эмульсии на нефтяную и водную фазы. Описана установка по разделению скважинной продукции на нефть и воду в виде горизонтального отстойника, имеющего пластины с избирательной смачиваемостью нефтью или водой, причем пластины в отстойнике расположены вдоль горизонтальной оси отстойника в зоне раздела фаз: нефти и воды под углом в 45° к вертикали таким образом, что нижняя часть пластин, обращенная в сторону водной фазы, имеет гидрофильную поверхность, а верхняя часть пластин, обращенная в сторону объема нефти, имеет гидрофобную поверхность, причем пластины своей поверхностью перекрывают всю площадь межфазной поверхности нефти и воды таким образом, что нижняя часть одной пластины находится по вертикали под верхней кромкой соседней пластины. Технический результат - ускорение процесса разделения скважинной продукции на нефть и попутно добываемую воду. 2 ил. The utility model relates to the oil industry in the field of collection and preparation of well products, in particular to installations for separating oil-water emulsions into oil and water phases. An installation for the separation of well production into oil and water is described in the form of a horizontal settler having plates with selective wettability by oil or water, and the plates in the settler are located along the horizontal axis of the settler in the phase separation zone: oil and water at an angle of 45 ° to the vertical in such a way that the lower part of the plates, facing the water phase, has a hydrophilic surface, and the upper part of the plates, facing the bulk of the oil, has a hydrophobic surface, and the plates cover the entire area of the interfacial surface of oil and water with their surface in such a way that the lower part of one plate is located vertically under the upper edge of the adjacent plate. EFFECT: acceleration of the process of separation of well products into oil and produced water. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности в области сбора и подготовки скважинной продукции, в частности к установкам по разделению водонефтяной эмульсии на нефтяную и водную фазы.The utility model relates to the oil industry in the field of collection and preparation of well products, in particular to installations for separating oil-water emulsions into oil and water phases.

Процесс разделения нефти воды на промыслах происходит в горизонтальных емкостях типа ОГ-200 объемом 200 м³, в резервуарах вертикальных стальных различного объема: РВС-2000, 3000, в трехфазных сепараторах типа Хиттер-Триттер и в остойниках различных конструкций.The process of separating oil from water in the fields takes place in horizontal tanks of the type OG-200 with a volume of 200 m ³ , in vertical steel tanks of various sizes: RVS-2000, 3000, in three-phase separators of the Hitter-Tritter type and in settling tanks of various designs.

Известен отстойник с жидким гидрофобным слоем для очистки нефтесодержащей пластовой воды по патенту РФ на изобретение №2094081 (опубл. 27.10.1997), в котором внутренняя полость горизонтальной емкости разделена на несколько ступенчато расположенных отсеков, в которых эмульсия или сточная вода с нефтью равномерно подается в гидрофобный нефтесодержащий слой.A settling tank with a liquid hydrophobic layer for treating oily formation water is known according to the RF patent for the invention No. hydrophobic oily layer.

Недостатком устройства является то, что нижние части отсеков, кроме последнего, не участвуют в активном процессе удаления нефти и являются своеобразным балластом в устройстве.The disadvantage of the device is that the lower parts of the compartments, except for the last one, do not participate in the active process of oil removal and are a kind of ballast in the device.

Известна конструкция фильтрующего отстойника марки ФЖ-2973 (источник: страница 152 книги Зейгман Ю.В. Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений: учеб. пособие - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - 232 с.) для доочистки сточной нефтепромысловой воды. Частички нефти из воды в отстойнике удаляются с помощью полиэтиленовых гранул, имеющих гидрофобную поверхность. Недостаток устройства заключается в том, что пространство между гранулами быстро засоряется адгезированной нефтью и для эффективной работы фильтрующих кассет необходима их периодическая промывать органическим растворителем.A well-known design of a filtering sump of the FZh-2973 brand (source: page 152 of the book Zeigman Yu.V. Operation of reservoir pressure maintenance systems in the development of oil fields: study guide - Ufa: UGNTU Publishing House, 2007. - 232 p.) for post-treatment of wastewater oilfield water. Oil particles are removed from the water in the sump using polyethylene granules with a hydrophobic surface. The disadvantage of the device lies in the fact that the space between the granules is quickly clogged with adherent oil, and for the effective operation of the filter cassettes, it is necessary to periodically wash them with an organic solvent.

В. качестве прототипа к заявке выбран трехфазный сепаратор Хитер-Триттер или его отечественный аналог под маркировкой НГВРП (нефтегазоводоразделитель с подогревом), описанный на страницах 45-50 книги: Технологический расчет и подбор стандартного оборудования для установок системы сбора и подготовки скважинной продукции; учебное пособие / С.А. Леонтьев, Р.М. Галикеев, М.Ю.Тарасов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. - 124 с. Во второй секции сепаратора-разделителя (стр. 50 книги) находятся коалесцирующие пластинки, расположенные вертикально и имеющие гидрофобную поверхность, благодаря которым капли воды скатываются вниз, а укрупненные капли нефти всплывают вверх в водной среде. Расстояние между отмеченными пластинами незначительно (6 мм), поэтому в граничной зоне нефти и воды образуется два встречных потока разнополярных жидкостей: нефти и глобул воды. Образуется так называемое стесненное движение частиц, причем во встречных направлениях. Это приводит к тому, что скорости всплытия частиц нефти и осаждения глобул воды замедляются, качество отделяемой воды снижается.B. As a prototype for the application, a three-phase Heater-Tritter separator or its domestic equivalent under the marking NGVRP (heated gas and water separator) is selected, described on pages 45-50 of the book: Technological calculation and selection of standard equipment for installations of a system for collecting and preparing well products; study guide / S.A. Leontiev, R.M. Galikeev, M.Yu. Tarasov. - Tyumen: Tsogu, 2015. - 124 p. In the second section of the separator-separator (p. 50 of the book) there are coalescing plates located vertically and having a hydrophobic surface, due to which water drops roll down, and coarse oil drops float up in the aquatic environment. The distance between the marked plates is insignificant (6 mm), therefore, in the boundary zone of oil and water, two counter flows of opposite polarity liquids are formed: oil and water globules. The so-called constrained motion of particles is formed, and in opposite directions. This leads to the fact that the speed of oil particles ascent and the settling of water globules slow down, the quality of the separated water decreases.

Технической задачей по полезной модели является создание емкостного устройства, в котором всплывающие частицы нефти и нефтепродуктов не будут сталкиваться с нисходящим потоком седиментирующихся глобул воды с достижением следующего технического результата: ускорение процесса разделения скважинной продукции на нефть и попутно-добываемую воду.The technical task of the utility model is to create a capacitive device in which floating particles of oil and oil products will not collide with the downward flow of sedimenting water globules with the achievement of the following technical result: accelerating the process of separating well products into oil and produced water.

Поставленная задача выполняется в установке по разделению скважинной продукции на нефть и воду в виде горизонтального отстойника, имеющего пластины с избирательной смачиваемостью нефтью или водой, согласно полезной модели пластины в отстойнике расположены вдоль горизонтальной оси отстойника в зоне раздела фаз: нефти и воды под углом в 45° к вертикали таким образом, что нижняя часть пластин, обращенная в сторону водной фазы, имеет гидрофильную поверхность, а верхняя часть пластин, обращенная в сторону объема нефти, имеет гидрофобную поверхность, причем пластины своей поверхностью перекрывают всю площадь межфазной поверхности нефти и воды таким образом, что нижняя часть одной пластины находится по вертикали под верхней кромкой соседней пластины.The task is performed in an installation for separating well products into oil and water in the form of a horizontal settler having plates with selective wettability by oil or water, according to the utility model, the plates in the settler are located along the horizontal axis of the settler in the phase separation zone: oil and water at an angle of 45 ° to the vertical in such a way that the lower part of the plates, facing the water phase, has a hydrophilic surface, and the upper part of the plates, facing the oil volume, has a hydrophobic surface, and the plates cover the entire area of the interface between oil and water with their surface in this way that the bottom of one plate is vertically below the top edge of the adjacent plate.

Избирательная смачиваемость поверхности пластин обуславливает следующий технический результат:The selective wettability of the surface of the plates leads to the following technical result:

гидрофильная поверхность с нижней стороны пластин обеспечивает в водной среде свободное движение частиц нефти вверх и вдоль поверхности пластин без адгезии к этой поверхности;the hydrophilic surface on the underside of the plates ensures free movement of oil particles in the aquatic environment up and along the surface of the plates without adhesion to this surface;

гидрофобная поверхность верхней стороны пластин способствует свободному скатыванию глобул воды по наклонной в 45° из нефтяной среды в водную фазу.the hydrophobic surface of the upper side of the plates promotes the free rolling of water globules along an inclined 45° from the oil medium into the aqueous phase.

Основная функция пластин с наклоном в 45° заключается в разделении по горизонтали двух вертикальных потоков: нефти вверх и глобул воды вниз.The main function of the 45° inclined plates is to horizontally separate two vertical flows: oil up and water globules down.

На фиг. 1 приведено пространственное расположение пластин в зоне межфазной поверхности внутри установки в виде горизонтального отстойника;In FIG. 1 shows the spatial arrangement of the plates in the zone of the interfacial surface inside the installation in the form of a horizontal settler;

на фиг. 2 показаны пластины в разрезе вместе со схемой движения частиц нефти и воды соответственно вверх и вниз.in fig. 2 shows the plates in section along with the scheme of the movement of oil and water particles, respectively, up and down.

Установка по разделению скважинной продукции на нефть и воду состоит из цилиндрического корпуса 1, входного патрубка с электрозадвижкой 2, патрубка по выводу нефти с электрозадвижкой 3, патрубка по выводу сточной воды с электрозадвижкой 4, пластин 5 с избирательной смачиваемостью, уровнемера 6, вторичного прибора 7 вместе с контроллером. Межфазная поверхность между нефтью и водой обозначена позицией 8.The unit for separating well products into oil and water consists of a cylindrical body 1, an inlet pipe with an electric valve 2, an oil outlet pipe with an electric valve 3, a wastewater outlet pipe with an electric valve 4, plates 5 with selective wettability, a level gauge 6, a secondary device 7 along with the controller. The interfacial surface between oil and water is indicated by position 8.

На фиг. 2 позициями обозначены: 9- гидрофобная поверхность пластин (верхняя сторона), 10- гидрофильная поверхность пластин (нижняя сторона), 11- область нефти, 12- зона водной подушки, 13- глобулы воды, 14- частички нефти.In FIG. 2 positions are marked: 9 - hydrophobic surface of the plates (upper side), 10 - hydrophilic surface of the plates (lower side), 11 - oil area, 12 - water cushion zone, 13 - water globules, 14 - oil particles.

Установка по разделению скважинной продукции на нефть и воду эксплуатируется следующим образом. Installation for the separation of well products into oil and water is operated as follows.

В патрубок с электрозадвижкой 2 подают водонефтяную эмульсию, которая движется горизонтально по водной подушке емкости в сторону выходных патрубков и задвижек 3 и 4. Глобулы воды в нефтяной части эмульсии участвуют в двух движениях - горизонтальном и вертикальном одновременно, то есть движется по параболе в сторону водной подушки, водной фазы установки. Частички нефти из водной среды, попавшие туда в результате флуктуаций и турбулентности эмульсии после входного патрубка, поднимаются вверх к границе двух сред по параболе, крутизна которой будет определяться процентным содержанием нефти и воды в эмульсии и степенью удаления воды из эмульсии в установке.An oil-water emulsion is supplied to the branch pipe with an electric valve 2, which moves horizontally along the water cushion of the tank towards the outlet pipes and valves 3 and 4. Water globules in the oil part of the emulsion participate in two movements - horizontal and vertical simultaneously, that is, it moves along a parabola towards the water pillows, water phase installation. Oil particles from the aqueous medium, which got there as a result of fluctuations and turbulence of the emulsion after the inlet pipe, rise up to the boundary of the two media along a parabola, the steepness of which will be determined by the percentage of oil and water in the emulsion and the degree of water removal from the emulsion in the installation.

И глобулы воды, и частички нефти на своем пути вверх, встречаются с пластинами 5 с избирательной смачиваемостью поверхности. Глобулы воды скатываются по гидрофобной поверхности 9 (фиг. 2), а частички нефти скользят относительно гидрофильной поверхности 10 (фиг. 2). Благодаря косому перекрытию межфазной поверхности пластинами два потока частиц нефти и воды не встречаются друг с другом, как это имеет место быть в известных конструкциях отстойников, в частности, в НГВРП, рассмотренный в заявке в качестве прототипа.Both water globules and oil particles on their way up meet plates 5 with selective surface wettability. Water globules roll down the hydrophobic surface 9 (FIG. 2) and oil particles glide relative to the hydrophilic surface 10 (FIG. 2). Due to the oblique overlapping of the interfacial surface with plates, two streams of oil and water particles do not meet each other, as is the case in known designs of sedimentation tanks, in particular, in NGVRP, considered in the application as a prototype.

Поплавок уровнемера 6 всегда находится в серединной части межфазной зоны ввиду своей промежуточной плотности относительно нефти и отделяемой воды. С другой стороны уровнемер поддерживает межфазную поверхность и высоту водной подушки установки на заданном значении с помощью электрически регулируемых задвижек 3 и 4. При снижении уровня водной подушки (межфазной поверхности) электрозадвижка 4 прикрывает проходное сечение патрубка по выводу воды.The level gauge float 6 is always located in the middle part of the interfacial zone due to its intermediate density relative to oil and separated water. On the other hand, the level gauge maintains the interfacial surface and the height of the water cushion of the installation at a given value using electrically adjustable valves 3 and 4. When the level of the water cushion (interface) decreases, the electric valve 4 closes the flow area of the branch pipe for the water outlet.

Наоборот, при движении межфазной поверхности вверх, прикрывается электрозадвижка 3.On the contrary, when the interfacial surface moves upwards, the electric valve 3 is covered.

По техническому решению не рассматриваются габариты пластин с избирательной смачиваемостью поверхностей, так как они зависят от размеров горизонтального отстойника, как основы установки, от толщины межфазной поверхности, температуры водонефтяной эмульсии и эффективности применяемых деэмульгаторов в системе нефтесбора. Габариты пластин выбираются после анализа перечисленных факторов, сложившихся на нефтяном месторождении.According to the technical solution, the dimensions of the plates with selective surface wettability are not considered, since they depend on the dimensions of the horizontal settling tank, as the basis of the installation, on the thickness of the interfacial surface, the temperature of the water-oil emulsion and the efficiency of the demulsifiers used in the oil gathering system. The dimensions of the plates are selected after analyzing the listed factors that have developed in the oil field.

Установка, благодаря внутренней начинке, состоящей из пластин с избирательной смачиваемостью и определенным пространственным расположением, решает существующую проблему в отстойниках системы нефтесбора - разделяет седиментирующие глобулы воды и всплывающие частицы нефти и направляет их в разные зоны межфазной поверхности. Это ускоряет процесс разделения фаз и повышает качество не только отделяемой нефти, но и сточной воды для системы поддержания пластового давления на нефтяных месторождениях.The installation, thanks to the internal filling, consisting of plates with selective wettability and a certain spatial arrangement, solves the existing problem in the settling tanks of the oil gathering system - it separates sedimenting water globules and floating oil particles and directs them to different zones of the interfacial surface. This speeds up the process of phase separation and improves the quality of not only the separated oil, but also the waste water for the reservoir pressure maintenance system in oil fields.

Claims

An installation for separating well production into oil and water in the form of a horizontal settling tank having plates with selective wettability by oil or water, characterized in that the plates in the settling tank are located along the horizontal axis of the settling tank in the phase separation zone: oil and water at an angle of 45 ° to the vertical so that the lower part of the plates, facing the water phase, has a hydrophilic surface, and the upper part of the plates, facing the bulk of the oil, has a hydrophobic surface, and the plates cover the entire area of the interface between the oil and water with their surface in such a way that the lower part of one plate is located vertically under the upper edge of the adjacent plate.