RU2291734C2

RU2291734C2 - Pipe water separator

Info

Publication number: RU2291734C2
Application number: RU2004137392/15A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Сафонов (RU); Евгений Николаевич Сафонов; Владимир Александрович Фролов (RU); Владимир Александрович Фролов; Фидус Динисламович Шайдуллин (RU); Фидус Динисламович Шайдуллин; кберов Валерий Фа зович Ша (RU); Валерий Фаязович Шаякберов; Раис Сагитович Гильмутдинов (RU); Раис Сагитович Гильмутдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть" (ОАО "АНК "Башнефть")
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2007-01-20
Also published as: RU2004137392A

Abstract

FIELD: petroleum industry; equipment for petroleum industry.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to, in particular, to the equipment for petroleum industry, in particular, to the installations for separation of the water from the products of the oil-wells. The water separator contains the slope column made out of the pipes and consisting of the water-settling and petroleum-settling sections, the pipeline for delivery of the gas-liquid mixture and the connected to the column pipelines for withdrawal of petroleum, waters and gas. The pipeline for the gas-liquid mixture delivery is connected to the soothing collector having the water discharge branch pipe connected with the bottom part of the water-settling section of the column. In the column below the discharge opening of the soothing collector there is one or more partitions open in their upper part. The height and the dimension of the last partition is bigger, than the heights and dimensions of the rest partitions. Between the outlet of the soothing collector and the last partition there is the pocket for gathering of the coming into the column petroleum. The offered solution allows to raise intensity of the process of separation of the water.

EFFECT: the invention ensures the increased intensity of the process of the water separation.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области оборудования для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от продукции нефтяных скважин.The invention relates to the field of equipment for the oil industry, and in particular to installations for separating water from oil well products.

Известен трубный водоотделитель, содержащий выполненную из труб колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси и отвода нефти, воды и газа, при этом колонна выполнена наклонной, подводящий трубопровод соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2-0,25 длины колонны, а нижняя ее часть снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором, колонна расположена на поверхности /Авторское свидетельство СССР №1482932, МПК⁷ В 01 D 19/00, опубл. 23.06.1989 г./.Known tube water separator containing a pipe made of pipes with pipelines for supplying a gas-liquid mixture and the removal of oil, water and gas, while the column is made inclined, the supply pipe is connected to the inclined column at a distance equal to 0.2-0.25 length of the column, and the bottom part of it is equipped with a pipeline for free water discharge connected to a gas outlet manifold, the column is located on the surface / USSR Author's Certificate No. 1482932, IPC ⁷ V 01 D 19/00, publ. 06/23/1989 /.

Недостатками данной установки являются недостаточная интенсивность процесса, большие размеры, она способна разделять газожидкостную смесь на нефть и воду при сравнительно небольшом содержании воды, поступающие нефть и вода сначала смешиваются, а затем разделяются, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды.The disadvantages of this installation are the lack of intensity of the process, the large size, it is able to separate the gas-liquid mixture into oil and water with a relatively low water content, the incoming oil and water are first mixed and then separated, which leads to an increase in sludge time and lower water quality.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является трубный водоотделитель, содержащий выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси, подсоединенный к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение газожидкостной смеси на газ, нефть и воду, и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, в котором успокоительный коллектор выполнен прямолинейно, имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной и эксцентричный верхний вход газожидкостной смеси, а на выходе дополнительно оснащен патрубком отвода газа в наклонную колонну под прямым углом к ее оси, причем угол наклона наклонной колонны относительно горизонта составляет 4-15° (RU 2135886 С1, кл. F 17 D 3/14, 27.08.1999, 4 стр.).The closest technical solution, selected as a prototype, is a tube water separator containing an inclined column made of pipes, consisting of a water-sludge and oil-sludge sections, a pipeline for supplying a gas-liquid mixture, connected to a soothing manifold, providing a separation of the gas-liquid mixture into gas, oil and water, and oil, water and gas discharge pipelines connected to the column, the stilling manifold connected to the side surface of the column in which the stilling collector OR is made in a straight line, has the same diameter with an inclined column and an eccentric upper entrance of the gas-liquid mixture, and the outlet is additionally equipped with a gas outlet to the inclined column at a right angle to its axis, and the angle of inclination of the inclined column relative to the horizon is 4-15 ° (RU 2135886 C1, CL F 17 D 3/14, 08/27/1999, 4 pp.).

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- недостаточная интенсивность процесса, так как поступающие нефть и вода сначала разделяются в успокоительном коллекторе, а затем снова смешиваются после входа в наклонную колонну, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды;- insufficient intensity of the process, since the incoming oil and water are first separated in a stilling reservoir, and then mixed again after entering the inclined column, which leads to an increase in settling time and a decrease in water quality;

- большие габариты, так как успокоительный коллектор имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной.- large dimensions, since the stilling collector has the same diameter with an inclined column.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение интенсивности процесса и уменьшение размеров.The present invention is aimed at increasing the intensity of the process and reducing the size.

Это достигается тем, что в трубном водоотделителе, содержащем выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси, подсоединенный к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение газожидкостной смеси на газ, нефть и воду, и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, внутри колонны ниже выходного отверстия успокоительного коллектора установлены перегородки, открытые в верхней части, при этом наиболее удаленная от места входа смеси перегородка выполнена с высотой, большей, чем высота отстальных перегородок, с образованием кармана между этой перегородкой и выходным отверстием успокоительного коллектора для скапливания поступающей в колонну нефти, а к успокоительному коллектору продсоединен патрубок сброса воды, соединенный с донной частью водоотстойной секции колонны. Кроме того, в некоторых случаях объем кармана может быть больше или равен объему нефти, поступающей в колонну до момента превышения водой уровня наиболее удаленной перегородки. Кроме того, в некоторых случаях внутри колонны в водоотстойной секции могут быть установлены коалесцирующие элементы в виде трубок или сеток, выполненные из полимеров. Кроме того, в некоторых случаях коалесцирующие элементы могут быть установлены по всему поперечному сечению водоотстойной секции. Кроме того, в некоторых случаях коалесцирующие элементы могут быть установлены в верхней части водоотстойной секции.This is achieved by the fact that in a pipe water separator containing an inclined column made of pipes, consisting of a water-sludge and oil-sludge sections, a gas-liquid mixture supply pipe connected to a soothing manifold that separates the gas-liquid mixture into gas, oil and water, and drain pipelines connected to the column oil, water and gas, and the stilling collector is connected to the side surface of the column, inside the column below the outlet opening of the stilling collector are installed the openings in the upper part, the partition farthest from the inlet of the mixture being made with a height greater than the height of the backward partitions, with the formation of a pocket between this partition and the outlet of the stilling reservoir for accumulating the oil entering the column, and connected to the stilling manifold a water discharge pipe connected to the bottom of the water-proof section of the column. In addition, in some cases, the volume of the pocket may be greater than or equal to the volume of oil entering the column until the water exceeds the level of the outermost partition. In addition, in some cases, coalescing elements in the form of tubes or nets made of polymers can be installed inside the column in the water-collecting section. In addition, in some cases, coalescing elements can be installed along the entire cross section of the sump section. In addition, in some cases, coalescing elements can be installed in the upper part of the water-proof section.

Соединение патрубка сброса воды с донной частью водоотстойной секции позволяет отводить воду из успокоительного коллектора в водоотстойную секцию, что позволяет уменьшить размеры.The connection of the water discharge pipe to the bottom of the sump section allows water to be drained from the stilling collector to the sump section, which reduces the size.

Подсоединение успокоительного коллектора к боковой поверхности колонны позволяет уменьшить размеры установки.Connecting a stilling collector to the side of the column allows you to reduce the size of the installation.

Расположение перегородок ниже выходного отверстия успокоительного коллектора позволяет собирать в карман поступающую нефть и не допустить ее раннее контактирование с водой, что обеспечивает повышение интенсивности процесса. Дополнительно они обеспечивают скапливание и отстой находящейся в нефти воды, увеличивая тем самым время сепарации, что ведет к повышению качества сбрасываемой воды и увеличению интенсивности сепарации.The location of the partitions below the outlet of the stilling collector allows you to collect the incoming oil in your pocket and prevent its early contact with water, which increases the intensity of the process. In addition, they ensure the accumulation and sedimentation of water in oil, thereby increasing the separation time, which leads to an increase in the quality of discharged water and an increase in the separation intensity.

Выполнение объема кармана больше или равным объему нефти, поступающей в колонну до момента превышения водой уровня наиболее удаленной перегородки, позволяет собирать в кармане всю поступающую в наклонную колонну нефть до того, как вода превысит уровень наиболее удаленной перегородки, что существенно снижает возможность перемешивания нефти и воды и ведет к повышению интенсивности процесса.Performing a pocket volume greater than or equal to the volume of oil entering the column until the water exceeds the level of the outermost partition allows collecting in the pocket all the oil entering the inclined column before the water exceeds the level of the outermost partition, which significantly reduces the possibility of mixing oil and water and leads to an increase in the intensity of the process.

Установка внутри колонны в водоотстойной секции коалесцирующих элементов в виде трубок или сеток, выполненных из полимеров, позволяет укрупнять капли нефти, что обеспечивает повышение интенсивности процесса.The installation of coalescing elements in the form of tubes or grids made of polymers inside the column in the water-proof section allows to enlarge oil droplets, which ensures an increase in the intensity of the process.

Установка коалесцирующих элементов по всему поперечному сечению водоотстойной секции позволяет пропускать через них практически всю воду, поступающую в наклонную колонну, что обеспечивает повышение интенсивности процесса.The installation of coalescing elements over the entire cross section of the sludge section allows you to pass through them almost all the water entering the inclined column, which increases the intensity of the process.

Установка коалесцирующих элементов в верхней части водоотстойной секции позволяет уменьшить их количество и тем самым снизить их стоимость.The installation of coalescing elements in the upper part of the sludge section allows to reduce their number and thereby reduce their cost.

Предлагаемый трубный водоотделитель показан на чертеже.The proposed pipe water separator is shown in the drawing.

Трубный водоотделитель состоит из наклонной колонны 1, включающей водоотстойную 2 и нефтетстойную 3 секции. К боковой поверхности колонны 1 подсоединен успокоительный коллектор 4. Патрубок сброса воды 5 соединяет успокоительный коллектор 4 с донной частью водоотстойной секции 2. Внутри колонны 1 установлены перегородки 6 и 7 различной высоты, причем высота перегородки 6 больше высоты перегородки 7. В водоотстойной секции установлен коалесцирующий элемент 8. Трубопровод отвода нефти 9 подсоединен к нефтеотстойной секции 3. К водоотстойной секции 2 подсоединен трубопровод отвода воды 10. К верхней части нефтеотстойной секции 3 подсоединен трубопровод отвода газа 11.The pipe water separator consists of an inclined column 1, including a water-proof 2 and oil-resistant 3 sections. A soothing collector 4 is connected to the side surface of the column 1. A water discharge pipe 5 connects the soothing collector 4 to the bottom of the water separation section 2. Inside the column 1, partitions 6 and 7 of different heights are installed, and the height of the partition 6 is greater than the height of the partition 7. A coalescing tube is installed in the water settling section element 8. An oil drain pipe 9 is connected to the oil sump section 3. A water drain pipe 10 is connected to the water drain section 2. A pipe is connected to the upper part of the oil drain section 3 gas outlet 11.

Трубный водоотделитель работает следующим образом. В успокоительном коллекторе 4 газожидкостная смесь расслаивается на газ, нефть и воду. Вода из успокоительного коллектора 4 сбрасывается по патрубку сброса воды 5 в донную часть водоотстойной секции 2. Сброшенная вода начинает скапливаться в водоотстойной секции. Оставшиеся после сброса воды в успокоительном коллекторе 4 нефть и газ поступают в колонну 1 через ее боковую поверхность. Под действием силы тяжести нефть стекает вниз по колонне 1 и скапливается в кармане, образованном перегородкой 7 и колонной 1. При этом по мере заполнения кармана увеличивается площадь поверхности скапливающейся в нем жидкости. Одновременно происходит выделение из нефти воды, скапливающейся в нижней части. Когда уровень нефти в кармане станет выше перегородки 7, она начнет переливаться и процесс повторится в кармане, образованном перегородкой 6 и колонной 1. Одновременно скапливающаяся в водоотстойной секции 2 вода проходит через коалесцирующий элемент 8, где происходит улавливание и укрупнение находящихся в воде капель нефти. Чем больше объем капель нефти, тем выше действующая на них сила Архимеда. Вода скапливается в полости, образованной водоотстойной секцией 2 и перегородкой 7. Если уровень нефти в кармане станет выше перегородки 7, то она начнет переливаться в водоотстойную секцию 2. Наоборот, если уровень воды в водоотстойной секции 2 превысит высоту перегородки 7, то через нее начнет переливаться вода. Но в любом случае будет образована поверхность раздела "нефть-вода", что способствует повышению интенсивности сепарации. При непрерывном режиме работы перегородки 6 и 7 будут способствовать увеличению времени нахождения в колонне 1 воды и нефти, что ведет к повышению качества сбрасываемой воды.Pipe water separator operates as follows. In the stilling collector 4, the gas-liquid mixture is stratified into gas, oil and water. Water from the stilling collector 4 is discharged through a water discharge pipe 5 to the bottom of the water-separation section 2. The discharged water begins to accumulate in the water-separation section. The oil and gas remaining after the discharge of water in the stilling reservoir 4 enter the column 1 through its lateral surface. Under the action of gravity, the oil flows down the column 1 and accumulates in the pocket formed by the partition 7 and the column 1. In this case, as the pocket fills, the surface area of the liquid accumulating in it increases. At the same time, water accumulates from the oil in the lower part. When the oil level in the pocket becomes higher than the partition 7, it will begin to overflow and the process will repeat in the pocket formed by the partition 6 and the column 1. At the same time, the water that accumulates in the water-separation section 2 passes through the coalescing element 8, where the oil droplets are trapped and coarsened. The larger the volume of oil droplets, the higher the force of Archimedes acting on them. Water accumulates in the cavity formed by the water-separation section 2 and the partition 7. If the oil level in the pocket rises above the partition 7, then it will begin to overflow into the water-separation section 2. On the contrary, if the water level in the water-separation section 2 exceeds the height of the partition 7, then through it overflow water. But in any case, an oil-water interface will be formed, which helps to increase the separation intensity. With continuous operation, partitions 6 and 7 will increase the time spent in the column 1 of water and oil, which leads to an increase in the quality of the discharged water.

Claims

1. A tube water separator comprising an inclined column made of pipes, consisting of a water-sludge and oil-sludge sections, a pipeline for supplying a gas-liquid mixture, connected to a soothing manifold, providing a separation of the gas-liquid mixture into gas, oil and water, and oil, water and pipelines connected to the column gas, and the stilling manifold is connected to the side surface of the column, characterized in that inside the column below the outlet of the stilling manifold, burnout the openings in the upper part, the partition farthest from the inlet of the mixture made of a height greater than the height of the other partitions, with the formation of a pocket between this partition and the outlet of the stilling reservoir for accumulating the oil entering the column, and a branch pipe is connected to the stilling manifold water discharge connected to the bottom of the sludge section of the column.

2. The pipe water separator according to claim 1, characterized in that the volume of the pocket is greater than or equal to the volume of oil entering the column until the water exceeds the level of the outermost partition.

3. The pipe water separator according to claim 2, characterized in that coalescing elements in the form of tubes or nets made of polymers are installed inside the column in the water-separation section.

4. The pipe water separator according to claim 3, characterized in that the coalescing elements are installed along the entire cross section of the water-separation section.

5. The pipe water separator according to claim 3, characterized in that the coalescing elements are installed in the upper part of the water-separation section.