RU2798097C1

RU2798097C1 - Устройство для разделения скважинной продукции

Info

Publication number: RU2798097C1
Application number: RU2022124396A
Authority: RU
Inventors: Исмагил Ганеевич Арсланов; Ахметсалим Сабирович Галеев; Ришат Абузарович Набиуллин; Раис Насибович Сулейманов
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Изобретение относится к установкам по разделению водонефтяной эмульсии на нефтяную и водную фазы. Техническим результатом является повышение эффективности за счет уменьшения дисперсности углеводородной фазы. Технический результат достигается устройством для разделения скважинной продукции, которое состоит из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды. Внутри корпуса расположено устройство для адгезионной инициализации коалесценции капель или пузырьков нефтепродуктов, выполненное в виде гидрофобных пластин, расположенных под положительным углом к горизонту, составляющим 2-4°. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к установкам по разделению водонефтяной эмульсии на нефтяную и водную фазы.

Известен способ очистки воды в так называемых трубных водоотделителях (ТВО) (Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. - Казань, ФЭН. - 2000, 416 с., Авт. свид. СССР №1404464, 23.06.1988, Бюл. №23).

Известно устройство для разделения смеси типа «нефть в воде», состоящее из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, а внутри - разделительные поперечные перегородки, к каждой из которых шарнирно прикреплена вертикальная стенка, соединенная с механизмом регулирования отбора нефти и воды (Авт. свид. №488595, МКИ B01D 17/02, C10G 33/06, 25.10.75).

Недостатком известного устройства является сложность отбора обезвоженной нефти без захвата воды, на зеркале которой по всей длине горизонтально расположенной трубы слой нефти незначительный.

Принципиальным препятствием повышения эффективности любых ТВО является зависимость от исходной дисперсности включений (капелек нефти в воде, пузырьков газа и т.п.).

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка устройства для разделения скважинной продукции с достижением следующего технического результата: повышение эффективности за счет уменьшения дисперсности углеводородной (гидрофобной) фазы, т.е. улучшения условий разделения фаз в ТВО.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для разделения скважинной продукции, содержащем корпус в виде горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, согласно изобретению внутри корпуса расположено устройство для адгезионной инициализации коалесценции капель или пузырьков нефтепродуктов, выполненное в виде гидрофобных пластин под положительным углом к горизонту. При этом гидрофобные пластины установлены под углом 2-4 градуса, длина гидрофобных пластин увеличивается от верхней к нижней по закону:

где Q - расход жидкости

S - площадь сечения,

h - расстояние между пластинами,

k - расчетный коэффициент,

d_min - минимальный диаметр извлекаемых (седиментирующих) частиц.

На фигуре представлено устройство для разделения скважинной продукции.

Устройство содержит корпус 1 в виде трубы с патрубком 2 ввода газоводонефтяной эмульсии, зоной 3 успокоения потока, патрубком 4 отвода газа, расположенным в верхней части трубы, патрубком 5 отбора воды, расположенным в нижней части трубы и патрубком 6 отбора обезвоженной нефти, внутри корпуса расположено устройство для коалесценции капель (пузырьков) нефтепродуктов, выполненное в виде гидрофобных пластин 7 под небольшим положительным углом к горизонту (2-4 градуса), причем длина пластин увеличивается от верхней к нижней по закону:

где Q - расход жидкости

S - площадь сечения,

h - расстояние между пластинами,

k - расчетный коэффициент,

Устройство работает следующим образом.

Газоводонефтяная эмульсия 8, по патрубку 2 подается в устройство для разделения скважинной продукции, попадает в зону 3 успокоения потока, в которой происходит распределение потока по высоте трубы, проходит через систему гидрофобных пластин 7. при этом углеводородная фаза (пузырьки газа, капли нефтепродуктов), оказываясь в потоке между пластинами 7 седиментируют (всплывают) под действием силы Архимеда в гравитационном поле благодаря разности плотностей, причем скорость всплытия v_c, согласно закона Стокса является функцией диаметра частиц:

достигают нижней поверхности пластин 7 и коалесцируют под действием поверхностных сил в результате адгезионного взаимодействия.

В результате капли (пузырьки) нефтепродуктов скапливаются на нижних поверхностях гидрофобных пластин 7, происходит их укрупнение (коалесценция) и отрыв с края пластин, причем диаметр их определяется как:

d_max=k₁*L_i, где k₁ - экспериментальный коэффициент.

Длина пластин Lj_i определяется из неравенства

где

- соответственно, время вертикального всплытия и горизонтального движения вдоль пластины, v_потока - горизонтальная скорость потока.

Причем, время горизонтального движения вдоль пластины длиной Li достаточно для всплытия частиц диаметром d_min.

Таким образом, в пространстве между пластинами происходит укрупнение гидрофобных частиц до размера d_max, достаточное для того, чтобы в основном объеме отстойника гидрофобные частицы со скоростью v_max (см. фигуру) успевают всплыть в верхнюю часть. В результате чего, через патрубки 4 и 6 удаляются соответственно, газ и нефтяная фаза с пониженным содержанием воды.

В нижней части отстойника через патрубок 5 удаляется вода с пониженным до приемлемых концентраций нефтью.

В таблице 1 представлены результаты очистки воды с сравнительным эффектом применения гидрофобных пластин.

Промысловые испытания заявляемого устройства диаметром 1200 мм и длиной 30 м на Лудошурском месторождении нефти показали, что при нагрузке в 1780 м³/сут по эмульсии содержание воды снизилось с 96,8% до 1,2-1,8%, что подтверждает высокую эффективность изобретения.

Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения скважинной продукции за счет уменьшения дисперсности углеводородной (гидрофобной) фазы, то есть улучшения условий разделения фаз в ТВО.

Claims

Устройство для разделения скважинной продукции, состоящее из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, отличающееся тем, что внутри корпуса расположено устройство для адгезионной инициализации коалесценции капель или пузырьков нефтепродуктов, выполненное в виде гидрофобных пластин под положительным углом к горизонту, при этом гидрофобные пластины установлены под углом 2-4 градуса.