RU2296609C2

RU2296609C2 - Separation plant

Info

Publication number: RU2296609C2
Application number: RU2005106736/15A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Крюков (RU); Виктор Александрович Крюков; Александр Викторович Крюков (RU); Александр Викторович Крюков; Марс Махмутович Муслимов (RU); Марс Махмутович Муслимов; Николай Владимирович Инюшин (RU); Николай Владимирович Инюшин; Александр Викторович Лейфрид (RU); Александр Викторович Лейфрид; Евгений Геннадиевич Павлов (RU); Евгений Геннадиевич Павлов; Владимир Владимирович Владимиров (RU); Владимир Владимирович Владимиров
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-техническая компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ"; ООО "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь"
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2007-04-10
Also published as: RU2005106736A

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: invention can be used for separation of oil, gas and water taken out of well. Proposed separation plants has inclined column divided by gas-liquid mixture supply pipeline into oil settling and water settling sections. Said mixture supply pipeline is provided with expander, damping pipeline, plant of preliminary discharge of water with horizontal pipeline directing mixture into column. Pipeline is elongated by branch pipe with slots directed upwards or downwards along axis of column. Perforated grid and coalescence head are arranged in oil settling section before overflow partition. Mass exchange head is installed in damping pipeline. Branch pipes to let out from pipe expander, water discharge and upper part of column are connected with gas collecting pipeline. Expander, mixture supply pipeline and column are provided with sand traps connected with sand reservoir.

EFFECT: improved efficiency of separation of emulsion and elimination of dead zones.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения продукции скважин на нефть, газ и воду.The invention relates to the oil industry and can be used to separate the production of wells into oil, gas and water.

Известна сепарационная установка, включающая наклонную колонну, разделенную трубопроводом подвода газожидкостной смеси на нефтеотстойную и водоотстойную секции. Трубопровод подвода газожидкостной смеси оснащен успокоителем потока с газоотделителем (газосборником), а в месте ввода снабжен U-образным распределителем потока, входные концы которого размещены соответственно в нефтеотстойной и водоотстойной секциях. В верхней части наклонной колонны установлен вертикальный газоотводящий стояк (газосборник), соединенный газопроводом с газоотделителем. Колонна снабжена патрубками для отвода воды, нефти, газа и мехпримесей (Патент РФ №2119372, кл. B 01 D 19/00, 1998 г.).Known separation plant, including an inclined column, separated by a pipeline for supplying a gas-liquid mixture into oil sludge and water-sludge sections. The pipeline for supplying a gas-liquid mixture is equipped with a flow damper with a gas separator (gas collector), and at the inlet site it is equipped with a U-shaped flow distributor, the inlet ends of which are located respectively in the oil sump and water sump sections. A vertical gas discharge riser (gas collector) is installed in the upper part of the inclined column, connected by a gas pipeline to a gas separator. The column is equipped with nozzles for the removal of water, oil, gas and mechanical impurities (RF Patent No. 2119372, CL B 01 D 19/00, 1998).

Недостатком установки является то, что при прохождении газожидкостной смеси по успокоителю потока разделяемый поток будет иметь высокую скорость, а это приводит к пульсации потока, его вторичному перемешиванию и, как следствие, к снижению эффективности разделения нефти и газа, а следовательно, и отделения воды.The disadvantage of the installation is that when the gas-liquid mixture passes through the flow damper, the shared stream will have a high speed, and this will lead to pulsation of the stream, its secondary mixing and, as a result, to a decrease in the efficiency of oil and gas separation, and, consequently, water separation.

Наиболее близкой к заявляемой является сепарационная установка, которая содержит наклонную колонну, разделенную на нефтеотстойную и водоотстойную секции трубопроводом подвода газожидкостной смеси, фильтр, размещенный в водоотстойной секции, при этом трубопровод подвода газожидкостной смеси состоит из трубного расширителя, успокоительного трубопровода и депульсатора (установка для предварительного отбора газа - УПОГ) с горизонтальным трубопроводом ввода газожидкостной смеси в наклонную колонну. Горизонтальный трубопровод ввода газожидкостной смеси размещен над распределителем потока, выполненным в виде просечно-вытяжного листа. Кроме того, для улавливания мехпримесей трубный расширитель, горизонтальный участок трубопровода ввода газожидкостной смеси и наклонная колонна снабжены пескоуловителями (Патент РФ 2238783, кл. В 01 D 19/00, бюл. №30, 2004 г.).Closest to the claimed one is a separation unit, which contains an inclined column, divided into an oil sludge and a water-sludge section by a gas-liquid mixture supply pipeline, a filter placed in the water-separation section, while the gas-liquid mixture supply pipeline consists of a pipe expander, a stilling pipeline and a depulsator (installation for preliminary gas extraction - UPOG) with a horizontal pipeline for introducing a gas-liquid mixture into an inclined column. The horizontal pipeline for entering the gas-liquid mixture is placed above the flow distributor, made in the form of an expanded metal sheet. In addition, for trapping mechanical impurities, the pipe expander, the horizontal section of the gas-liquid mixture inlet pipe and the inclined column are equipped with sand traps (RF Patent 2238783, CL 01 D 19/00, bull. No. 30, 2004).

Недостатком известной сепарационной установки является то, что при различных объемах добычи нефти и воды снижается эффективность разделения водонефтяной эмульсии вследствие того, что возникает необходимость поддержания уровня раздела фаз в наклонной колонне на различной высоте. При этом при фиксированном расположении трубопровода ввода газожидкостной смеси он оказывается затопленным или нефтью или водой. При введении входного потока образуются перекрестные струи или застойные зоны, где накапливается или перемешивается водонефтяная эмульсия и не обеспечивается эффективное разделение ее. Застойная зона водонефтяной эмульсии образуется также в нижней части нефтеотстойной секции в связи с тем, что разделенная нефть проходит по верху колонны, т.е. по наиболее короткому расстоянию. Недостатком является также то, что после отбора свободного газа в успокоительном трубопроводе замедляются массообменные процессы между нефтяной и водной фазами и деэмульгатором и не обеспечивается равномерное перемешивание со всем объемом продукции массообмена.A disadvantage of the known separation plant is that for different volumes of oil and water production the separation efficiency of the oil-water emulsion is reduced due to the need to maintain the phase separation level in the inclined column at different heights. Moreover, with a fixed location of the gas-liquid mixture inlet pipeline, it is flooded with either oil or water. With the introduction of the input stream, cross jets or stagnant zones are formed, where the water-oil emulsion accumulates or mixes and its effective separation is not ensured. The stagnant zone of the oil-water emulsion is also formed in the lower part of the oil sludge section due to the fact that the separated oil passes along the top of the column, i.e. at the shortest distance. The disadvantage is that after the selection of free gas in the stilling pipe, the mass transfer processes between the oil and water phases and the demulsifier are slowed down and uniform mixing with the entire volume of mass transfer products is not ensured.

Технический результат - повышение эффективности разделения водонефтяной эмульсии и повышение коэффициента объема использования наклонной колонны за счет ликвидации застойных зон.The technical result is an increase in the efficiency of separation of oil-water emulsions and an increase in the volume factor of the use of the inclined column due to the elimination of stagnant zones.

Указанный технический результат достигается тем, что в сепарационной установке, включающей трубный расширитель, успокоительный трубопровод, установку предварительного отбора газа (УПОГ), наклонную колонну, разделенную горизонтальным трубопроводом ввода газожидкостной смеси на нефтеотстойную и водоотстойную секции, согласно изобретению трубопровод ввода газожидкостной смеси удлинен патрубком с щелевыми прорезями по верхней и нижней образующей, направленным вверх или вниз вдоль оси колонны, в нефтеотстойной секции колонны размещена перфорированная решетка и коалесцирующая насадка, а после трубного расширителя в успокоительном трубопроводе установлена массообменная насадка.The specified technical result is achieved by the fact that in a separation installation comprising a pipe expander, a stilling pipeline, a gas pre-extraction unit (UPOG), an inclined column divided by a horizontal gas-liquid mixture inlet pipe into oil-sludge and water-sludge sections, according to the invention, the gas-liquid mixture inlet pipe is extended by a pipe with slotted slots along the upper and lower generatrix, directed up or down along the axis of the column, in the oil sludge section of the column is placed perforated lattice and coalescing nozzle, and after the tube expander in the stilling pipe installed mass transfer nozzle.

Выполнение горизонтального трубопровода ввода газожидкостной смеси удлиненным патрубком с щелевыми прорезями по верхней и нижней образующей, направленным вверх или вниз вдоль оси наклонной колонны, обеспечивает изменение направления потока в зависимости от обводненности исходной смеси. При этом при низкой обводненности патрубок направлен вверх для уменьшения времени отстоя, а при высокой - вниз для увеличения времени отстоя. Введение потока таким образом приводит к исключению образования застойных зон, вследствие чего обеспечивается повышение коэффициента объема использования колонны и повышается эффективность разделения водонефтяной эмульсии.The implementation of a horizontal pipeline for entering a gas-liquid mixture with an elongated pipe with slotted slots along the upper and lower generatrix, directed up or down along the axis of the inclined column, provides a change in the direction of flow depending on the water content of the initial mixture. In this case, at low water cut, the pipe is directed upward to reduce the settling time, and at high water - downward to increase the settling time. The introduction of the flow in this way eliminates the formation of stagnant zones, as a result of which an increase in the coefficient of volume of use of the column is ensured and the separation efficiency of the oil-water emulsion is increased.

Наличие щелевых прорезей в парубке обеспечивает отделение свободного газа и свободной воды из потока, что также способствует повышению коэффициента объема использования колонны.The presence of slotted slots in the coupler ensures the separation of free gas and free water from the stream, which also contributes to an increase in the column utilization rate.

Размещение перфорированной решетки и коалесцирующей насадки в нефтеотстойной секции наклонной колонны способствует интенсификации процесса разделения водонефтяной эмульсии и ускорению процесса коалесценции.Placing the perforated grating and the coalescing nozzle in the oil sludge section of the inclined column helps to intensify the process of separation of the oil-water emulsion and accelerate the coalescence process.

Размещение массообменной насадки после трубного расширителя в успокоительном трубопроводе обеспечивает равномерное перемешивание реагента с нефтяной и водными фазами, в результате чего ускоряется процесс массообмена в трубопроводе и последующее расслоение эмульсии.Placing the mass transfer nozzle after the tube expander in the stilling pipeline ensures uniform mixing of the reagent with the oil and water phases, as a result of which the mass transfer process in the pipeline and subsequent separation of the emulsion are accelerated.

При исследовании известного уровня техники заявителем не обнаружены аналогичные устройства, которые характеризовались бы идентичной совокупностью признаков, а также устройств, имеющих вышеизложенные отличительные от прототипа признаки с достижением такого же технического результата, какой получен в заявляемом решении. Это позволяет сделать предложение о соответствии заявленного изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень"In the study of the prior art, the applicant did not find similar devices that would be characterized by an identical set of features, as well as devices having the above characteristics that are distinctive from the prototype with the achievement of the same technical result as that obtained in the claimed solution. This allows you to make a proposal on the conformity of the claimed invention with the criteria of "novelty" and "inventive step"

На чертеже показана сепарационная установка.The drawing shows a separation unit.

Сепарационная установка содержит наклонную колонну 1, разделенную трубопроводом подвода газожидкостной смеси на нефтеотстойную 2 и водоотстойную 3 секции, при этом трубопровод подвода газожидкостной смеси состоит из трубного расширителя 4, успокоительного трубопровода 5, установки предварительного сброса воды (УПОГ) 6 с горизонтальным трубопроводом ввода газожидкостной смеси 7 в колонну 1. Горизонтальный трубопровод ввода газожидкостной смеси удлинен патрубком 8 с щелевыми прорезями по верхней 9 и по нижней 10 образующей, направленным вверх или вниз вдоль оси колонны. В нефтеотстойной секции 2 перед переливной перегородкой 11 размещена перфорированная решетка 12 и коалесцирующая насадка 13. В водоотстойной секции 3 установлен фильтр 14, в котором происходит очистка воды. Очищенная вода отводится по трубопроводу 15, а обезвоженная нефть через переливную перегородку 11 отводится по трубопроводу 16. Для улучшения массообмена между нефтяной и водными фазами и деэмульгатором в успокоительном трубопроводе 4 установлена массообменная насадка 17. Патрубки отвода газа из трубного расширителя 5, УПОГ 6 и верхней части колонны 1 соединены с газосборным трубопроводом 18. Для улавливания мехпримесей трубный расширитель 4, горизонтальный трубопровод ввода газожидкостной смеси 7 и колонна 1 снабжены пескоуловителями 19, которые соединены с дренажным коллектором 20.The separation unit contains an inclined column 1, divided by a pipeline for supplying a gas-liquid mixture to oil sludge 2 and a water-sludge 3 sections, while the pipeline for supplying a gas-liquid mixture consists of a pipe expander 4, a stilling pipe 5, a preliminary water discharge unit (UPOG) 6 with a horizontal pipeline for introducing a gas-liquid mixture 7 into the column 1. The horizontal pipeline for entering the gas-liquid mixture is extended by pipe 8 with slotted slots along the upper 9 and along the lower 10 generatrix directed inward px or down along the axis of the column. In the oil sludge section 2 in front of the overflow baffle 11 there is a perforated grate 12 and a coalescing nozzle 13. In the water-sludge section 3, a filter 14 is installed in which water is purified. The purified water is discharged through the pipeline 15, and the dehydrated oil through the overflow baffle 11 is discharged through the pipe 16. To improve the mass transfer between the oil and water phases and the demulsifier, a mass transfer nozzle 17 is installed in the stilling pipe 4. The gas outlet pipes from the pipe expander 5, UPOG 6 and the upper parts of the column 1 are connected to the gas collection pipe 18. To capture the mechanical impurities, the pipe expander 4, the horizontal pipeline for introducing the gas-liquid mixture 7 and the column 1 are equipped with sand traps 19, which They are connected to the drainage collector 20.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Продукция нефтяных скважин - газожидкостная смесь - с введенным в нее деэмульгатором поступает в трубный расширитель 4, где происходит отбор свободного газа и осаждение крупных мехпримесей. После отвода основной части свободного газа скорость течения водонефтяной эмульсии в успокоительном трубопроводе 5 снижается, замедляются массообменные процессы между нефтяной и водными фазами и деэмульгатором. Размещенная в успокоительном трубопроводе 5 массобменная насадка 17 способствует равномерному перемешиванию деэмульгатора с нефтяной и водными фазами, доведению деэмульгатора до межфазных границ между каплями нефти и воды, снижению агрегативной устойчивости эмульсии и последующему ее расслоению. В УПОГ 6 происходит дальнейшее отделение газа от жидкости и расслоение ее на нефть и воду. После УПОГ 6 поток поступает в колонну 1 по горизонтальному трубопроводу ввода 7 газожидкостной смеси, который удлинен патрубком 8 с щелевыми прорезями 9 и 10, направленным вверх или вниз колонны, где происходит окончательное разделение на нефть и воду. Из щелевых прорезей 9 и 10 отводится свободный газ и свободная вода. Введение потока таким образом предотвращает накопление или перемешивание водонефтяной эмульсии и обеспечивает эффективное ее разделение. Отделенная нефть подвергается контактированию с перфорированной решеткой 12 и коалесцирующей насадкой 13, что приводит к ускорению коалесценции, при этом коалесценции подвергается весь объем нефти. Далее нефть перетекает через переливную перегородку 11 и отводится по трубопроводу 16. Из водоотстойной секции 3 отделенная вода через фильтр 14 выводится по трубопроводу 15. Газ из трубного расширителя 4, УПОГ 6 и верхней части колонны 1 направляется в газосборный трубопровод 18 и далее - потребителю. Мехпримеси, уловленные в трубном расширителе 4, горизонтальном трубопроводе ввода газожидкостной смеси 7 и в колонне 1, выводятся через пескоуловители 19 и отводятся по дренажному коллектору 20.The production of oil wells — a gas-liquid mixture — with a demulsifier introduced into it, enters a pipe expander 4, where free gas is taken and large solids are deposited. After the removal of the main part of the free gas, the flow rate of the oil-water emulsion in the stilling pipe 5 decreases, and the mass transfer processes between the oil and water phases and the demulsifier slow down. Placed in the stilling pipe 5, the mass transfer nozzle 17 promotes uniform mixing of the demulsifier with the oil and water phases, bringing the demulsifier to the interface between drops of oil and water, reducing the aggregative stability of the emulsion and its subsequent separation. In RID 6 there is a further separation of the gas from the liquid and its separation into oil and water. After RID 6, the flow enters the column 1 through a horizontal pipeline 7 of the gas-liquid mixture, which is elongated by a pipe 8 with slotted slots 9 and 10, directed up or down the column, where the final separation into oil and water takes place. From the slotted slots 9 and 10, free gas and free water are discharged. The introduction of the flow in this way prevents the accumulation or mixing of the oil-water emulsion and ensures its effective separation. The separated oil is contacted with a perforated grid 12 and a coalescing nozzle 13, which leads to an acceleration of coalescence, while the entire volume of oil is subjected to coalescence. Then the oil flows through the overflow baffle 11 and is discharged through the pipeline 16. From the water separation section 3, the separated water is discharged through the filter 14 through the pipeline 15. Gas from the pipe expander 4, UPOG 6 and the upper part of the column 1 is sent to the gas collection pipe 18 and then to the consumer. The solids trapped in the pipe expander 4, the horizontal gas-liquid mixture inlet pipe 7 and in the column 1 are discharged through sand traps 19 and discharged through the drainage collector 20.

Установка промышленно применима, т.к. все узлы и детали выпускаются промышленностью.The installation is industrially applicable since all components and parts are manufactured by industry.

Claims

A separation unit including a pipe expander, a stilling pipe, a gas pre-sampling unit, an inclined column divided by a horizontal pipeline for introducing a gas-liquid mixture into an oil sludge and a water-sludge section, characterized in that the gas-liquid mixture inlet pipe is elongated with a branch pipe with slotted slots along the upper and lower generatrix directed up or down along the axis of the inclined column, a perforated lattice is placed in the oil sludge section of the inclined column and coalescing I tip, and then pipe expander in a soothing mass transfer pipe installed nozzle.