RU2189846C1

RU2189846C1 - Method of joint collection and treatment of crude oil before processing and utilization of oil-containing slimes

Info

Publication number: RU2189846C1
Application number: RU2001129776/12A
Authority: RU
Inventors: А.А. Мкртычев; Е.А. Бугаев; Р.К. Вальшин; А.С. Едренкин; А.Л. Кусакин; Д.В. Пантелеев; Э.А. Мкртычев
Original assignee: Мкртычев Акоп Авакович
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: method involves feeding oil well product on the first- and second-step separators, draining water from preliminary water-drainage tank, dehydration and desalting, and discharging intermediate layer from preliminary water- drainage tank followed by heating it in heat exchanger and separating it into oil, water, and slime on phase-separation unit, said intermediate layer, prior to heated in heat exchanger, being mixed with oil-containing slime and resulting mixture being then heated to 90-135 C. Phase-separation unit is represented by fluidization installation, into which hot mixture is introduced tangentially at pressure 1.6-2 atm. EFFECT: improved quality of treated water and slime, and reduced power consumption. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу сбора, сепарации и подготовки нефти, а также переработке и утилизации нефтесодержащих шламов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. The invention relates to a method for the collection, separation and preparation of oil, as well as the processing and disposal of oily sludge and can be used in the oil industry.

Известен способ сбора и подготовки нефти, реализованный в системе сбора и подготовки нефти (SU, авторское свидетельство 1022983, кл. В 01 D 17/04, 1983). Способ сбора и подготовки нефти включает подачу продукции из скважин на сепараторы первой и второй ступеней, затем в резервуар предварительного сброса воды, откуда отводят образующийся промежуточный слой на его подогрев с последующей подачей в узел центробежного разделения фаз, соединенный шламовой линией со шламосборником и имеющий линии вывода нефти и воды. A known method of collecting and preparing oil, implemented in a system for collecting and preparing oil (SU, copyright 1022983, class B 01 D 17/04, 1983). The method of collecting and preparing oil involves supplying products from the wells to the separators of the first and second stages, then to the preliminary water discharge tank, from which the resulting intermediate layer is taken to heat it, followed by feeding to the centrifugal phase separation unit, connected by a slurry line to the sludge collector and having output lines oil and water.

Основными недостатками известного способа сбора и подготовки нефти являются большие энергозатраты, связанные с большими объемами нефти, газа и воды, проходящими через центрифугу, и недостаточно высокие выходные параметры по качеству воды и нефти. The main disadvantages of the known method of collecting and preparing oil are high energy costs associated with large volumes of oil, gas and water passing through a centrifuge, and insufficiently high output parameters for water and oil quality.

Известен способ сбора и подготовки нефти (RU 2153382, В 01 D 17/04, 2000). Способ предусматривает замер объема продукции скважин, сепарацию газа, введение деэмульгатора в трубопровод, подающий продукцию скважин в сепаратор, отделение свободной пластовой воды из отстойника и подготовку нефти путем глубокого обезвоживания и обессоливания добавлением горячей воды в нее и диспергирования ее с последующим разделением и отделением фаз. Деэмульгатор вводят в два этапа по половине от норматива, при этом вторую половину вводят в процессе подготовки нефти при диспергировании эмульсии созданием круговой циркуляции в насосе-отстойнике. Подготовку нефти осуществляют не менее чем в двух отстойниках, обеспечивая непрерывное поступление продукции из скважин. Разделение фаз в отстойнике до и после диспергирования осуществляют в режиме теплового воздействия. A known method of collecting and preparing oil (RU 2153382, 01 D 17/04, 2000). The method involves measuring the volume of production of wells, gas separation, introducing a demulsifier into the pipeline, supplying production of wells to the separator, separating free produced water from the sump and preparing the oil by deep dehydration and desalination by adding hot water to it and dispersing it with subsequent separation and separation of phases. The demulsifier is introduced in two stages, half the norm, while the second half is introduced during the preparation of the oil when the emulsion is dispersed by creating a circular circulation in the sump pump. Oil is prepared in at least two sedimentation tanks, ensuring a continuous flow of products from the wells. The phase separation in the sump before and after dispersion is carried out in the heat exposure mode.

Известный способ сбора и подготовки нефти обеспечивает повышение его производительности, а также снижает капитальные затраты за счет сокращения числа ступеней обезвоживания и обессоливания газоводонефтяной эмульсии. The known method of collecting and preparing oil provides an increase in its productivity, and also reduces capital costs by reducing the number of stages of dehydration and desalting of gas-oil emulsions.

Недостатком способа сбора и подготовки нефти является применение его на нефтяных промыслах с малым объемом добычи нефти и невысокое качество готовой товарной нефти. The disadvantage of the method of collecting and preparing oil is its use in oil fields with a small volume of oil production and the low quality of the finished commodity oil.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ сбора и подготовки нефти, реализованный в системе сбора и подготовки нефти (RU 2094082, В 01 D 17/04, 1997). Согласно изобретению система сбора и подготовки нефти включает сепараторы первой и второй ступеней и ступень горячей сепарации, резервуар предварительного сброса воды с узлом принудительного забора промежуточного слоя, пароподогреватель промежуточного слоя и узел разделения фаз, выполненный в виде двухфазной декантаторной и трехфазной тарельчатой центрифуг, линии для подачи шлама в шламосборник и линии вывода нефти и воды. Способ сбора и подготовки нефти включает подачу продукции из скважин на сепараторы первой и второй ступени, сброс воды из резервуара предварительного сброса воды, обезвоживание и обессоливание, вывод промежуточного слоя, последующий его нагрев и разделение его в узле разделения фаз на нефть, воду и шлам, при этом для улучшения качества товарной нефти поэтапно вводят реагент-деэмульгатор: перед подачей в сепаратор первой ступени, а затем перед нагревом нефтяной эмульсии в печи. При этом образующийся промежуточный слой из резервуара предварительного сброса воды направляют в теплообменник для нагрева, а затем его направляют на двухступенчатое разделение в декантаторной и трехфазной тарельчатой центрифугах на нефть, воду и шлам. которые самостоятельными потоками направляются на ступень горячей сепарации, системы поддержания пластового давления и в шламонакопитель соответственно. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method of collecting and preparing oil, implemented in a system for collecting and preparing oil (RU 2094082, 01 D 17/04, 1997). According to the invention, the oil collection and preparation system includes first and second stage separators and a hot separation stage, a water pre-discharge tank with a forced collection unit for the intermediate layer, an intermediate layer steam heater and a phase separation unit made in the form of two-phase decanter and three-phase plate centrifuges, supply lines sludge in the sludge trap and oil and water outlet lines. A method for collecting and preparing oil includes supplying products from wells to separators of the first and second stages, discharging water from a preliminary water discharge tank, dewatering and desalting, withdrawing an intermediate layer, then heating it and separating it in a phase separation unit for oil, water and sludge, at the same time, in order to improve the quality of commercial oil, a reagent demulsifier is introduced in stages: before being fed to the separator of the first stage, and then before heating the oil emulsion in the furnace. In this case, the intermediate layer formed from the preliminary water discharge tank is sent to a heat exchanger for heating, and then it is sent to a two-stage separation in decanter and three-phase plate centrifuges for oil, water and sludge. which are directed by independent flows to the stage of hot separation, reservoir pressure maintenance systems and to the sludge collector, respectively.

Основными недостатками указанного способа сбора и подготовки нефти являются большие энергозатраты, связанные с двухступенчатым разделением водогазонефтяной эмульсии в узле разделения фаз, недостаточно высокие выходные параметры по качеству нефти и воды, а также наличие в отходах шлама нефти и отсутствие возможности повторной переработки (утилизации) нефтесодержащего шлама. The main disadvantages of this method of collecting and preparing oil are the high energy costs associated with the two-stage separation of water-gas-oil emulsions in the phase separation unit, insufficiently high output parameters for the quality of oil and water, as well as the presence of oil sludge in waste and the absence of the possibility of re-processing (disposal) of oil-containing sludge .

Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат на сбор и подготовку нефти, повышение качества получаемой нефти, воды и шлама, а также обеспечение утилизации нефтесодержащего шлама. The technical result of the invention is to reduce energy consumption for the collection and preparation of oil, improving the quality of the resulting oil, water and sludge, as well as ensuring the disposal of oily sludge.

Технический результат достигается тем, что в способе совместного сбора, подготовки нефти и переработки, утилизации нефтесодержащих шламов, включающем подачу продукции из скважин на сепараторы первой и второй ступеней, сброс воды из резервуара предварительного сброса воды, обезвоживание и обессоливание, вывод промежуточного слоя из резервуара предварительного сброса воды с последующим нагревом его в теплообменнике и осуществление разделения его на нефть, воду и шлам в узле разделения фаз, перед нагревом промежуточного слоя в теплообменнике осуществляют смешение его в смесителе с нефтесодержащим шламом, который подают в смеситель заборным устройством из нефтешламонакопителя, при этом нагрев полученной смеси в теплообменнике осуществляют при температуре 90-135^oС, а в качестве узла разделения фаз используют флюидизационную установку, в которую подогретую смесь подают тангенциально под давлением 1,6-2 атмосфер.The technical result is achieved in that in a method for the joint collection, preparation of oil and refining, disposal of oil-containing sludge, including supplying products from wells to separators of the first and second stages, discharging water from a preliminary water discharge tank, dewatering and desalting, removing the intermediate layer from the preliminary tank water discharge with its subsequent heating in the heat exchanger and the implementation of its separation into oil, water and sludge in the phase separation unit, before heating the intermediate layer in the heat exchange but they mix it in a mixer with an oil-containing slurry, which is fed into the mixer by a suction device from an oil sludge collector, and the mixture is heated in a heat exchanger at a temperature of 90-135 ^o C, and a fluidization unit is used as a phase separation unit, into which a heated mixture is fed tangentially under a pressure of 1.6-2 atmospheres.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображена схема сбора, подготовки нефти и переработки, утилизации нефтесодержащего шлама. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the collection, preparation of oil and processing, disposal of oily sludge.

Способ совместного сбора, подготовки нефти и переработки, утилизации нефтесодержащих шламов осуществляют следующим образом. Из скважины 11 посредством трубопроводов 2 направляют продукцию скважин, представляющую газоводонефтяную смесь, на узел замера продукции скважин 3 для замера дебита каждой из скважин, откуда ее по трубопроводу подают в сепаратор 1-й ступени 4 с введенным в нее реагентом-деэмульгатором (Р)для улучшения процесса сбора и подготовки нефти. После 1-й ступени сепарации продукция скважин поступает на 2-ую ступень сепарации 5. Выделенный газ (Г) направляют на узел подготовки газа, а сбрасываемую из сепаратора воду потоком I в свою очередь направляют в систему поддержания пластового давления. Затем водонефтяная эмульсия из сепаратора 5 поступает в резервуар предварительного сброса воды 6. Здесь происходит частичное разрушение эмульсии на нефть и воду и накопление высококонцентрированной эмульсии в промежуточном слое. В целях исключения срыва предварительного обезвоживания в резервуаре 6 обезвоженную нефть на подготовку забирают двумя потоками. The method of joint collection, oil preparation and processing, disposal of oily sludge is as follows. From the well 11, through the pipelines 2, the well products representing the gas-oil mixture are directed to the site for measuring the products of the wells 3 to measure the flow rate of each of the wells, from where it is fed through the pipeline to the separator of the 1st stage 4 with the reagent demulsifier (P) introduced into it for improving the process of collecting and preparing oil. After the 1st separation stage, the production of wells goes to the 2nd separation stage 5. The extracted gas (G) is sent to the gas preparation unit, and the water discharged from the separator by stream I is in turn sent to the reservoir pressure maintenance system. Then, the oil-water emulsion from the separator 5 enters the preliminary water discharge tank 6. Here, the emulsion partially breaks down into oil and water and the highly concentrated emulsion accumulates in the intermediate layer. In order to avoid failure of the preliminary dehydration in the tank 6, the dehydrated oil for preparation is taken in two streams.

Верхний поток обезвоженной нефти, расположенный над промежуточным слоем, после ввода в него реагента-деэмульгатора (Р) принудительным путем посредством насоса 9 направляют в печь нагрева 10, затем на ступень глубокого обезвоживания 11, ступень глубокого обессоливания 12 и на горячую сепарацию в сепараторе 13 для отделения газообразых углеводородов, после чего нефть поступает в товарный резервуар 14, откуда насосом 15 откачивается на дальний транспорт. Между ступенями глубокого обезвоживания 11 и обессоливания 12 вводится промывная пресная вода (В) до 10 об.%. The upper stream of dehydrated oil, located above the intermediate layer, after introducing the demulsifier reagent (P) into it, is forcedly sent through a pump 9 to the heating furnace 10, then to the deep dehydration stage 11, the deep desalination stage 12 and to the hot separation in the separator 13 separation of gaseous hydrocarbons, after which the oil enters the commodity tank 14, from where it is pumped by pump 15 for long-distance transport. Between the stages of deep dehydration 11 and desalination 12 is introduced rinsing fresh water (B) up to 10 vol.%.

Промежуточный слой 7 (второй поток водонефтяной эмульсии) с помощью заборного устройства, приводимого во вращение с помощью привода 8, засасывают насосом 16 и с его помощью подают в смеситель 17, куда одновременно при помощи шнекого заборного устройства 18 из нефтеамбара 19 подают нефтесодержащий шлам в заданном количестве. Затем полученную смесь (при производственной необходимости каждый компонент в отдельности) прокачивают через теплообменник 20 для нагрева смеси до температуры 90-135^oС. Указанный интервал температур установлен эмпирическим путем и обеспечивает наибольший эффект для разделения фаз. Нагретую смесь впрыскивают тангенциально при давлении, равном 1,6-2,0 атм (оптимально допустимом), в узел разделения фаз, выполненный в виде флюидизационной установки 21, содержащей три камеры цилиндрической формы и одну конической формы для разделения смеси на нефть, воду и шлам. Угол ввода смеси в установку 21 вместе с острым паром обеспечивает создание эффекта удара о стенки цилиндрической камеры и создает вращение смеси в ней на высокой скорости по принципу трубки Вентури.The intermediate layer 7 (the second stream of oil-water emulsion) with the intake device, driven into rotation by the actuator 8, is sucked up by the pump 16 and is fed into the mixer 17, where the oil-containing sludge is supplied from the oil chamber 19 at the same time using the screw intake device 18 quantity. Then the resulting mixture (if necessary, each component separately) is pumped through a heat exchanger 20 to heat the mixture to a temperature of 90-135 ^o C. The specified temperature range is established empirically and provides the greatest effect for phase separation. The heated mixture is injected tangentially at a pressure of 1.6-2.0 atm (optimal), into the phase separation unit, made in the form of a fluidization unit 21, which contains three cylindrical chambers and one conical shape to separate the mixture into oil, water and sludge. The angle of introduction of the mixture into the installation 21 together with the sharp steam provides the effect of an impact on the walls of the cylindrical chamber and creates a rotation of the mixture in it at high speed according to the principle of a venturi.

Гидроциклонный эффект, создаваемый в цилиндрической камере флюидизационной установки 21, позволяет выделить из нефти компоненты, не относящиеся к углеводородам. The hydrocyclone effect created in the cylindrical chamber of the fluidization unit 21 allows the separation of non-hydrocarbon components from oil.

Когда нефть попадает в коническую часть камеры установки 21, из нее удаляют всю оставшуюся воду. Этот эффект достигается совокупностью нескольких факторов, таких как плотность, вакуум и коалесценция капель нефти в конусе гидроциклона. В результате работы флюидизационной установки 21 в ее верхней камере происходит обезвоживание смеси. Так, например, в ее верхней части находятся 99% углеводородов, 1,0% воды и твердого осадка, а в нижней ее части - 90% углеводородов, 2,0% твердого осадка и 8,0% воды. When oil enters the conical part of the chamber of the installation 21, all remaining water is removed from it. This effect is achieved by a combination of several factors, such as density, vacuum, and coalescence of oil droplets in a hydrocyclone cone. As a result of the operation of the fluidization unit 21, the mixture is dehydrated in its upper chamber. So, for example, in its upper part there are 99% of hydrocarbons, 1.0% of water and solid sediment, and in its lower part - 90% of hydrocarbons, 2.0% of solid sediment and 8.0% of water.

Удаляемую воду можно повторно направлять на повторную очистку или полностью вывести с установки 21 в систему поддержания пластового давления I. The removed water can be re-sent for re-treatment or completely removed from the installation 21 in the reservoir pressure maintenance system I.

Твердый осадок выпадает из камеры первичного разделения в нижнюю вакуумную камеру флюидизационной установки 21. Тугоплавкие углеводороды, присутствующие в изначальном сырье, которые не были разжижены и не поднялись в верхнюю камеру, выпадают вместе с твердым осадком. Это в основном битумообразные и асфальтовые углеводороды с высокой температурой вспышки. В нижней камере их подвергают отпарке острым паром с последующей сушкой под вакуумом. A solid precipitate falls out of the primary separation chamber into the lower vacuum chamber of the fluidization unit 21. Refractory hydrocarbons present in the original feedstock, which were not liquefied and did not rise into the upper chamber, precipitate together with the solid sediment. These are mainly bitumen and asphalt hydrocarbons with a high flash point. In the lower chamber they are steamed with hot steam, followed by drying under vacuum.

Водную фазу выводят из конической камеры установки 21 под вакуумом через фильтрующую среду для задержания оставшихся мелких частиц, а твердый осадок, практически свободный от нефти, выгружают на поддон в виде горячей влажной массы, которая быстро высыхает при атмосферной температуре, превращаясь в сыпучий продукт, который брикетируют для последующего удаления в отвалы 22 или используют его как строительный балласт. The aqueous phase is removed from the conical chamber of the installation 21 under vacuum through a filter medium to trap the remaining fine particles, and a solid residue, which is practically free of oil, is discharged onto a pallet in the form of a hot moist mass that dries quickly at atmospheric temperature, turning into a loose product, which they are briquetted for subsequent removal to dumps 22 or used as a building ballast.

Нефть из установки 21 направляют на горячую сепарацию, которую осуществляют в сепараторе 13, а затем в товарный резервуар, а оттуда с помощью насоса 15 для дальнейшей транспортировки готовой нефти. Oil from the installation 21 is sent to the hot separation, which is carried out in the separator 13, and then to the commodity tank, and from there using a pump 15 for further transportation of the finished oil.

Основные технологические параметры и качество нефти, достигаемые при осуществлении настоящего изобретения, представлены в таблице. В таблице приведены примеры, в которых даны разные данные по составу сырья, подаваемого на установку 21, количественные соотношения промежуточного слоя из резервуара и нефтеамбара 23, а также влияние температуры и давления на качество получаемого продукта - нефти. The main technological parameters and oil quality achieved by the implementation of the present invention are presented in the table. The table shows examples in which different data on the composition of the raw materials supplied to the installation 21 are given, the quantitative ratios of the intermediate layer from the tank and the oil tank 23, as well as the effect of temperature and pressure on the quality of the resulting oil product.

Способ совместного сбора, подготовки и переработки, утилизации нефтесодержащего шлама позволит снизить энергозатраты, обеспечить повышение качества исходного продукта - нефти, а также получение шлама без нефтесодержащих компонентов и переработать одновременно нефтесодержащий шлам с целью его утилизации. Кроме того, отпадет необходимость в частых остановках и проведении профилактических работ по очистке аппаратуры и нагревателей от отложений солей и кокса, что не только улучшит общую экологическую обстановку на объекте подготовки нефти, но и повысит ее надежность и пожаробезопасность. The method of joint collection, preparation and processing, utilization of oily sludge will reduce energy consumption, improve the quality of the original product - oil, as well as obtain sludge without oily components and process oil-containing sludge at the same time for its disposal. In addition, there will be no need for frequent stops and preventive maintenance to clean equipment and heaters from deposits of salts and coke, which will not only improve the general environmental situation at the oil treatment facility, but also increase its reliability and fire safety.

Claims

A method for the joint collection, preparation of oil and processing, utilization of oil-containing sludge, including supplying products from wells to separators of the first and second stages, discharging water from a preliminary water discharge tank, dewatering and desalting, removing an intermediate layer from a preliminary water discharge tank, followed by heating it to the heat exchanger and the implementation of its separation into oil, water and sludge in the phase separation unit, characterized in that before heating the intermediate layer in the heat exchanger carry out a mixture of it in a mixer with oily sludge which is fed into the mixer device of intaking nefteshlamonakopitelya, while heating the resulting mixture in a heat exchanger is carried out at a temperature of 90-135 ^o C, a phase separation as the node using the installation with the effect created therein hydrocyclone coalescence and by vacuum stripping the hydrocarbon and solid parts of the mixture into which the heated mixture is introduced tangentially under a pressure of 1.6-2.0 atmospheres.