RU2308312C1

RU2308312C1 - Device for destruction of the oil-water emulsion at the oil transportation by the pipeline

Info

Publication number: RU2308312C1
Application number: RU2006115512/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Гумовский (RU); Олег Александрович Гумовский; Тать на Федоровна Космачева (RU); Татьяна Федоровна Космачева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2007-10-20

Abstract

FIELD: oil-producing industry; oil-refining industry; oil treatment.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to oil treatment, in particular, to destruction of the oil-water emulsions and may be used in oil-producing industry and oil-refining industry. The device includes the pipe duct, the central partition and the additional partitions in parallel and symmetrically mounted concerning the central partition. The technical result of the invention is reduction of the time necessary for the preliminary dehydration of the oil, the decreased metal input used for the oil treatment naphtha, decrease metal input used for the oil treatment, the decreased volume of the additional batching dosage of the demulsifying agent.

EFFECT: the invention ensures reduction of the time necessary for the preliminary dehydration of the oil, the decreased metal input used for the oil treatment, the decreased volume of the additional batching of the demulsifying agent.

2 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к подготовке нефти, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.The invention relates to the preparation of oil, in particular to the destruction of oil-water emulsions, and can be used in the oil and oil refining industries.

Известно устройство, состоящее из трубопровода и установленного на конечном участке каплеукрупнителя, имеющего продольную горизонтальную перегородку, расположенную в центральной части поперечного сечения трубопровода, с помощью которого поток разделяют на две части, одну из которых в количестве 30-70% от общего объема смеси из верхней части каплеукрупнителя пропускают через слой воды, а вторую в количестве 30-70% отбирают из нижней его зоны и вводят в нефтяную фазу отстойного аппарата (см. а.с. 702068, С10G 33/06, опубл. БИ №45 от 05.12 1979).A device is known consisting of a pipeline and a droplet splitter installed on the final section, having a longitudinal horizontal partition located in the central part of the cross section of the pipeline, by which the flow is divided into two parts, one of which in the amount of 30-70% of the total volume of the mixture from the top parts of the droplet consolidator are passed through a layer of water, and the second in an amount of 30-70% is taken from its lower zone and introduced into the oil phase of the settling apparatus (see AS 702068, C10G 33/06, publ. BI No. 45 of 05.12 1979) .

Недостатками устройства являются необходимость наличия каплеукрупнителя, конструктивные особенности которого вызывают дополнительное диспергирование водонефтяной эмульсии при интенсивном ее перемешивании за счет турбулентных гидродинамических эффектов, возникающих при переходе из трубы малого диаметра в каплеукрупнитель конусного профиля, и недостаточность процесса разрушения эмульсии при ее транспортировании до ввода в отстойную аппаратуру из-за близкого расположения каплеукрупнителя и отстойного аппарата.The disadvantages of the device are the need for a droplet consolidator, the design features of which cause additional dispersion of the oil-water emulsion during intensive mixing due to turbulent hydrodynamic effects that occur during the transition from a small-diameter pipe to a droplet-breaker in a conical profile, and the insufficiency of the process of destruction of the emulsion during its transportation to the input to the settling apparatus due to the proximity of the droplet consolidator and the settling apparatus.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод и продольную перегородку, установленную в центральной части его поперечного сечения (см. а.с. 1142499, С10G 33/06, В01D 17/04, опубл. БИ №8 от 28.02.1985).The closest in technical essence to the proposed one is a device for the destruction of water-oil emulsions during transportation through a pipeline, including a pipeline and a longitudinal partition installed in the central part of its cross section (see AS 1142499, C10G 33/06, B01D 17/04, publ. BI No. 8 of 02.28.1985).

Недостатком устройства является недостаточная эффективность разрушения водонефтяной эмульсии: выделившаяся свободная вода и крупные капли, оказавшиеся после перегородки в верхней части трубы, через край перегородки в задней ее части направляются вниз рассосредоточенными в потоке нефти. В результате часть потока водонефтяной эмульсии, оказавшаяся после перегородки ниже ее, в которой преобладают мелкие капли, проходит через рассосредоточенную в нефти воду на небольшом по длине участке, а следовательно, взаимодействие мелких капель и свободной воды либо незначительно, либо отсутствует вообще, что не позволяет максимально эффективно производить разрушение эмульсии.The disadvantage of this device is the insufficient efficiency of the destruction of the oil-water emulsion: the released free water and large drops, which appeared after the septum in the upper part of the pipe, are directed downwardly dispersed in the flow of oil through the edge of the septum in its rear part. As a result, the part of the water-oil emulsion stream, which turned out to be lower than the partition after it, in which small drops predominate, passes through water dispersed in oil in a small area, and therefore, the interaction of small drops and free water is either insignificant or absent altogether, which does not allow as much as possible to produce the destruction of the emulsion.

Технической задачей изобретения является повышение качества разрушения водонефтяной эмульсии в системе нефтесбора, сокращение времени, необходимого для предварительного обезвоживания нефти, что приведет к снижению металлозатрат на подготовку 1 т нефти за счет сокращения потребного количества отстойной аппаратуры и уменьшения объема дополнительного дозирования реагента-деэмульгатора, подаваемого на установке подготовки нефти.An object of the invention is to improve the quality of the destruction of the oil-water emulsion in the oil recovery system, reducing the time required for preliminary dehydration of the oil, which will lead to a reduction in metal costs for the preparation of 1 ton of oil by reducing the required amount of settling equipment and reducing the amount of additional dosing of the demulsifier supplied to oil preparation unit.

Техническая задача решается описываемым устройством для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающим трубопровод и центральную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе эмульсии.The technical problem is solved by the described device for the destruction of the oil-water emulsion during transportation through a pipeline, including a pipeline and a central partition made in the form of a rectangular plate, smoothly coiled in a spiral, with its outlet edge turned 180 ° with respect to the edge at the inlet of the emulsion.

Новым является то, что трубопровод снабжен дополнительными перегородками, параллельно и симметрично установленными относительно центральной перегородки, при этом все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной не менее 1,8 диаметра трубы, причем конечный горизонтальный участок каждой перегородки, расположенной ниже, выполнен длиннее не менее чем на 0,5 м аналогичного участка вышележащей перегородки.New is that the pipeline is equipped with additional partitions parallel and symmetrically mounted relative to the central partition, and all partitions are equipped with horizontal end sections with a length of at least 1.8 pipe diameters at the emulsion outlet, and the final horizontal section of each partition below is made longer than at least 0.5 m of a similar section of the overlying partition.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - горизонтальные участки перегородок предлагаемого устройства; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1.Figure 1 schematically shows the proposed device, a longitudinal section; figure 2 - horizontal sections of the partitions of the proposed device; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 is a section bB in figure 1; figure 5 - section bb in figure 1.

Предлагаемое устройство включает трубопровод 1 (см. фиг.1), центральную перегородку 2 и дополнительные перегородки 2', параллельно и симметрично установленные относительно центральной перегородки 2, которые способствуют обращению слоев потока жидкости. Конструктивно каждая из перегородок - центральная 2 и дополнительные 2'-представляет собой прямоугольный лист металла, прикрепленный плотно к стенкам трубопровода и свернутый плавно по спирали таким образом, что левый край начала листа в конце становится правым и наоборот, причем конечный горизонтальный участок каждой перегородки тем длиннее, чем ниже она расположена. На фиг.3 центральная перегородка 2 и дополнительные перегородки 2' представлены горизонтальным профилем и, по мере удаления по ходу потока угол наклона их к горизонту увеличивается и становится равным 90° (см. фиг.3) и 180° (см. фиг.4).The proposed device includes a pipeline 1 (see figure 1), a central partition 2 and additional partitions 2 ', parallel and symmetrically installed relative to the central partition 2, which facilitate the circulation of the layers of the fluid flow. Structurally, each of the partitions - the central 2 and additional 2'-is a rectangular sheet of metal attached tightly to the walls of the pipeline and folded smoothly in a spiral so that the left edge of the beginning of the sheet at the end becomes right and vice versa, with the final horizontal section of each partition longer the lower it is located. In Fig. 3, the central partition 2 and additional partitions 2 'are represented by a horizontal profile and, as they move downstream, their angle of inclination to the horizon increases and becomes 90 ° (see Fig. 3) and 180 ° (see Fig. 4 )

Такой профиль перегородок 2 и 2' (см. фиг.1) позволяет перевести самый нижний слой потока жидкости IV (см. фиг.3) в самый верхний (см. фиг.5) и наоборот (см. фиг.3-5), а остальные слои I-II-III, на которые разделяется входной поток жидкости, попадающий на перегородки 2 и 2' (см. фиг.1), обратить зеркально относительно центральной перегородки 2. При этом выделившаяся свободная вода самого нижнего слоя IV потока переходит в самый верхний, а самый верхний слой I с мелкими каплями, существенно преобладающими над крупными, переходит в самый нижний слой потока жидкости. Остальные слои, на которые разделяется входной поток эмульсии, попадающий на перегородки, обращают зеркально относительно центральной перегородки 2 свое расположение в потоке эмульсии. Часть потока эмульсии, оказавшаяся после набора перегородок 2 и 2' в самой верхней зоне трубопровода, стекая через край верхней перегородки, позволяет нижепротекающему слою пройти через «фильтр» воды, что приведет к переводу части мелких капель в водную среду. Наличие в предлагаемом устройстве нескольких перегородок 2 и 2' позволяет как сократить время гравитационного оседания мелких, не перешедших в водную среду, капель воды в 2-3 раза за счет уменьшения высоты их расположения от нижней образующей трубопровода 1, так и перевести оставшиеся капли в водную среду посредством фильтрования через нее послойно всего потока водонефтяной эмульсии.This profile of the partitions 2 and 2 '(see figure 1) allows you to translate the lowest layer of the fluid flow IV (see figure 3) in the uppermost (see figure 5) and vice versa (see figure 3-5) and the rest of the layers I-II-III, into which the input fluid stream is separated, which enters the partitions 2 and 2 '(see Fig. 1), is mirrored relative to the central partition 2. In this case, the released free water of the lowest layer of the IV stream passes into the uppermost, and the uppermost layer I, with small droplets substantially prevailing over the large ones, passes into the lowest layer of the fluid flow . The remaining layers, into which the input emulsion stream falling onto the partitions are divided, mirror their position in the emulsion stream relative to the central partition 2. A part of the emulsion flow, which, after a set of partitions 2 and 2 'is in the uppermost zone of the pipeline, flowing over the edge of the upper partition, allows the lower-flowing layer to pass through the “filter” of water, which will lead to the transfer of some small drops into the aqueous medium. The presence in the proposed device of several partitions 2 and 2 'allows both to reduce the time of gravitational sedimentation of small drops of water that are not transferred to the aquatic environment by 2-3 times by reducing the height of their location from the lower generatrix of the pipeline 1, and transfer the remaining drops to water medium by filtering through it in layers of the entire flow of oil-water emulsion.

Из промысловых исследований, в зависимости от вязкости, плотности, скорости водонефтяной эмульсии, перемещаемой по трубопроводу, получена минимальная длина горизонтального участка 3 и 3' перегородок 2 и 2', которая составляет не менее 1,8 диаметра трубопровода. Кроме того, каждый расположенный ниже горизонтальный участок 3 и 3' перегородки 2 или 2' должен быть не менее чем на 0,5 м длиннее вышележащей, что подтверждается необходимостью формирования равномерного перетока через край перегородки 2 или 2' свободной воды, через которую фильтруется нижепротекающий слой водонефтяной эмульсии, содержащий незахваченные капли воды с преобладанием тем большего размера, чем выше он расположен после перегородок 2 и 2'.From field studies, depending on the viscosity, density, speed of the oil-water emulsion moving through the pipeline, the minimum length of the horizontal section 3 and 3 'of partitions 2 and 2', which is at least 1.8 of the diameter of the pipeline, is obtained. In addition, each horizontal section 3 and 3 'below the partition 2 or 2' should be at least 0.5 m longer than the overlying one, which is confirmed by the need to form a uniform flow through the edge of the partition 2 or 2 'of free water through which the flowing water is filtered a layer of oil-water emulsion containing uncaught drops of water with a predominance of the larger size, the higher it is located after partitions 2 and 2 '.

Таким образом, горизонтальные перегородки 2 и 2' способствуют ускорению разрушения водонефтяной эмульсии посредством осуществления фильтрования всех слоев ее потока через выделившуюся свободную воду, что в дальнейшем позволит повысить качество разрушения водонефтяной эмульсии в системе нефтесбора, сократить время, необходимое для предварительного обезвоживания нефти, и приведет к снижению металлозатрат (необходимого количества отстойной аппаратуры) на подготовку 1 т нефти и расхода реагента-деэмульгатора.Thus, the horizontal partitions 2 and 2 'contribute to the acceleration of the destruction of the oil-water emulsion by filtering all layers of its flow through the released free water, which will further improve the quality of the destruction of the oil-water emulsion in the oil recovery system, reduce the time required for preliminary dehydration of the oil, and lead to reduce metal costs (the necessary amount of settling equipment) for the preparation of 1 ton of oil and the consumption of demulsifier reagent.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Водонефтяную эмульсию, характеризующуюся следующими параметрами:Oil-water emulsion, characterized by the following parameters:

- производительность по жидкости - до 9600 м³/сут;- liquid productivity - up to 9600 m ³ / day;

- обводненность - до 88%;- water cut - up to 88%;

- вязкость - 78-200 мПа·с;- viscosity - 78-200 MPa · s;

- плотность - 920-960 кг/м³;- density - 920-960 kg / m ³ ;

- содержание сульфида железа - 75-1600 мг/дм³,the content of iron sulfide is 75-1600 mg / DM ³ ,

транспортировали по трубопроводу 1 диаметром 500 мм, с размещенным в нем устройством для разрушения водонефтяной эмульсии, состоящим из трех горизонтальных перегородок - центральной 2 и двух дополнительных 2'. Конечный горизонтальный участок 3' самой верхней перегородки 2' имел длину 1,2 м, а расположенные ниже - 2,0 м и 2,7 м соответственно. Скорость движения водонефтяной эмульсии была 0,3-0,6 м/с. Результаты проведенных исследований приведены в таблице.was transported via pipeline 1 with a diameter of 500 mm, with a device for destroying the oil-water emulsion placed in it, consisting of three horizontal partitions - central 2 and two additional 2 '. The final horizontal section 3 'of the uppermost partition 2' had a length of 1.2 m, and those located below - 2.0 m and 2.7 m, respectively. The speed of the oil-water emulsion was 0.3-0.6 m / s. The results of the studies are shown in the table.

ТаблицаTable № №No. No. Место зондированияSounding place Объемная доля воды, %Volume fraction of water,% Раздел фаз в нефтепроводе (уровень воды), ммPhase separation in the oil pipeline (water level), mm верхнее сечение потокаupper flow section среднее сечение потокаaverage flow section нижнее сечение потокаlower flow section 1one До устройстваTo device 14,214.2 40,340.3 85,085.0 150150 22 После устройства (через 2 м после его конца)After the device (2 m after its end) 6,56.5 23,123.1 100,0 (вода)100.0 (water) 180180

Как видно из данных таблицы, после предлагаемого устройства объемная доля волы в нефти в верхнем слое потока составила 6,5%, ближе к середине потока - 23,1%. По прототипу объемная доля воды в нефти в верхнем сечении потока составляла 12-24%.As can be seen from the table, after the proposed device, the volume fraction of oxen in oil in the upper layer of the stream was 6.5%, closer to the middle of the stream - 23.1%. According to the prototype, the volume fraction of water in oil in the upper flow section was 12-24%.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается из сокращения времени, необходимого для предварительного обезвоживания нефти, что ведет к снижению металлозатрат на подготовку 1 т нефти за счет сокращения потребного количества отстойной аппаратуры и к уменьшению объема дополнительного дозирования реагента-деэмульгатора, подаваемого на установке подготовки нефти. В результате применения устройства снижаются металлозатраты - высвобождается на узле предварительного отделения свободной пластовой воды 1-2 отстойных аппарата емкостью 200 м³ каждый, а также экономится реагент-деэмульгатор в расчете 5-10 г/т нефти.The technical and economic efficiency of the proposed device consists of reducing the time required for preliminary oil dehydration, which leads to a reduction in metal costs for the preparation of 1 ton of oil by reducing the required amount of settling equipment and to reduce the amount of additional dosing of the demulsifier supplied to the oil treatment unit. As a result of the use of the device, metal costs are reduced — 1-2 settling apparatus with a capacity of 200 m ³ each are released on the preliminary separation unit of free formation water, and a demulsifier reagent is saved in the calculation of 5-10 g / t of oil.

Claims

1. A device for the destruction of water-oil emulsions during transportation through a pipeline, including a pipeline and a central partition made in the form of a rectangular plate, smoothly rolled in a spiral, and its edge at the exit is rotated 180 ° with respect to the edge at the entrance, characterized in that the pipeline equipped with additional partitions parallel and symmetrically mounted relative to the central partition, with all the partitions provided at the output of the emulsion with finite horizontal sections with lengths nd at least 1.8 pipe diameters increasing from top to bottom.

2. The device according to claim 1, characterized in that the final horizontal section of each partition below is made at least 0.5 m longer than a similar section of the overlying partition.