RU2815063C1 - Device for separating production fluid - Google Patents
Device for separating production fluid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815063C1 RU2815063C1 RU2023117301A RU2023117301A RU2815063C1 RU 2815063 C1 RU2815063 C1 RU 2815063C1 RU 2023117301 A RU2023117301 A RU 2023117301A RU 2023117301 A RU2023117301 A RU 2023117301A RU 2815063 C1 RU2815063 C1 RU 2815063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- water
- plates
- hydrophilic
- pipe
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 3
- 230000001914 calming effect Effects 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 2
- 239000002569 water oil cream Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241001254116 Gillenia stipulata Species 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам по разделению водонефтяной эмульсии на нефтяную и водную фазы.The invention relates to the oil production industry, in particular to installations for separating an oil-water emulsion into oil and water phases.
Известен способ водоотделения в так называемых обратных эмульсиях (дисперсионная среда - углеводородная, например, нефть, а дисперсная среда - вода) 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).There is a known method of water separation in so-called reverse emulsions (the dispersion medium is hydrocarbon, for example, oil, and the dispersed medium is water) in the so-called pipe water separators (TWO) (Tronov V.P. Field oil preparation. - Kazan, FEN. - 2000, 416 pp., Author's certificate of the USSR No. 1404464, 06/23/1988, Bulletin No. 23).
Известно устройство для разделения смеси типа «вода в нефти», 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)A device for separating a mixture of the “water in oil” type is known, consisting of a horizontally located pipe, in the upper part of which there are pipes for extracting oil and gas, in the bottom there are pipes for draining water, and inside there are dividing transverse partitions, each of which is hinged a vertical wall is attached, connected to a mechanism for regulating the extraction of oil and water (Author's certificate No. 488595, MKI B01D 17/02, C10G 33/06, 10.25.75)
Недостатком известного устройства является сложность отбора осажденной воды без захвата нефти, в нижней части которой по всей длине горизонтально расположенной трубы слой воды незначительный.The disadvantage of the known device is the difficulty of collecting precipitated water without capturing oil, in the lower part of which there is an insignificant layer of water along the entire length of a horizontal pipe.
Принципиальным препятствием повышения эффективности любых ТВО является зависимость от исходной дисперсности включений (капелек воды в нефти).The principal obstacle to increasing the efficiency of any HME is the dependence on the initial dispersion of inclusions (water droplets in oil).
Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка устройства для разделения скважинной продукции с достижением следующего технического результата: повышение эффективности отбора воды за счет инициализации уменьшения дисперсности водной (гидрофильной) фазы, т.е. улучшения условий седиментации водной фазы в гравитационном поле за счет увеличения скорости осаждения при росте диаметра капелек (Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. 3-е изд. - М.: Недра, 1982. - 311 с).The technical problem of the claimed invention is the development of a device for separating well products with the achievement of the following technical result: increasing the efficiency of water extraction by initializing a decrease in the dispersion of the aqueous (hydrophilic) phase, i.e. improving the conditions for sedimentation of the aqueous phase in a gravitational field by increasing the sedimentation rate with increasing droplet diameter (Gimatudinov Sh.K., Shirkovsky A.I. Physics of oil and gas reservoirs. 3rd ed. - M.: Nedra, 1982. - 311 With).
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 воды, выполненное в виде гидрофильных пластин, установленных под отрицательным углом 5-9 градусов к горизонтальному направлению потока. При этом длина гидрофобных пластин (в метрах) увеличивается от нижней к верхней по закону:The technical result is achieved by the fact that in a device for separating well products, containing a housing in the form of a horizontally located pipe, in the upper part of which pipes for oil and gas extraction are installed, in the lower part there are pipes for draining water, according to the invention, a device for adhesion initialization is located inside the housing coalescence of water droplets, made in the form of hydrophilic plates installed at a negative angle of 5-9 degrees to the horizontal direction of flow. In this case, the length of the hydrophobic plates (in meters) increases from bottom to top according to the law:
где - расход жидкости, м3/с;Where - liquid flow, m 3 /s;
- площадь сечения, м2; - cross-sectional area, m2 ;
- расстояние между пластинами, м; - distance between plates, m;
- экспериментальный коэффициент, 1,7-3,8 (подбирается в зависимости от характера загрязнений: дисперсность, угол смачивания); - experimental coefficient, 1.7-3.8 (selected depending on the nature of the contaminants: dispersion, wetting angle);
- минимальный диаметр извлекаемых (седиментирующих) частиц, м (как правило, больше 10 мкм). - minimum diameter of extracted (sedimented) particles, m (usually more than 10 microns).
На чертеже представлено устройство для разделения скважинной продукции.The drawing shows a device for separating well products.
Устройство содержит корпус 1 в виде трубы, с патрубком 2 отвода газа, расположенным в верхней части трубы, зоной 3 успокоения потока, патрубком 4 отбора воды, расположенным в нижней части трубы, с патрубком 5 ввода газоводонефтяной эмульсии, патрубком 6 отбора обезвоженной нефти, внутри корпуса расположено устройство для коалесценции капель воды, выполненное в виде гидрофильных (угол смачивания не больше 30 градусов) пластин 7, установленных под отрицательным углом к горизонтальному направлению потока (5-9 градусов).The device contains a housing 1 in the form of a pipe, with a
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Газоводонефтяная обратная эмульсия 8 по патрубку 5 подается в устройство для разделения скважинной продукции, попадает в зону 3 успокоения потока, в которой происходит распределение потока по высоте трубы, проходит через систему гидрофильных пластин 7. При этом капли воды 9 (водная фаза в обратной эмульсии), оказываясь в потоке между пластинами 7, коалесцируют под действием поверхностных сил в результате адгезионного взаимодействия на верхней поверхности пластин 7. Это приводит к росту их диаметров, а значит, к увеличению скорости седиментации под действием силы гравитации благодаря разности плотностей, т.к. скорость осаждения vc, согласно закону Стокса является функцией диаметра частиц:Gas-water-oil
где - скорость седиментации шаровой частицы, м/с;Where - velocity of sedimentation of a spherical particle, m/s;
- диаметр капли, м; - drop diameter, m;
- плотность воды, кг/м3; - density of water, kg/ m3 ;
- плотность дисперсионной среды (нефти), кг/м3; - density of the dispersion medium (oil), kg/m 3 ;
- динамическая вязкость дисперсионной среды (нефти), Па*с; - dynamic viscosity of the dispersion medium (oil), Pa*s;
- ускорение свободного падения, м/с2. - free fall acceleration, m/s 2 .
В результате капли воды скапливаются на верхних поверхностях гидрофильных пластин 7, происходит их укрупнение (коалесценция) и отрыв с края пластин, причем диаметр зависит от длины пластин и определяется как:As a result, water droplets accumulate on the upper surfaces of the
, ,
где - экспериментальный коэффициент.Where - experimental coefficient.
Длина пластин определяется из неравенстваPlate length determined from the inequality
где - соответственно, время вертикального осаждения и горизонтального движения вдоль пластины, м;Where - respectively, the time of vertical deposition and horizontal movement along the plate, m;
- расстояние между пластинами по вертикали; - vertical distance between the plates;
- скорость седиментации шаровой частицы, м/с; - velocity of sedimentation of a spherical particle, m/s;
- горизонтальная скорость потока, м/с; - horizontal flow velocity, m/s;
где - расход жидкости, м3/с;Where - liquid flow, m 3 /s;
- площадь сечения, м2. - cross-sectional area, m2 .
Причем, время горизонтального движения вдоль пластины длиной L; достаточно для седиментации частиц диаметром dmin.Moreover, the time of horizontal movement along a plate of length L; sufficient for sedimentation of particles with a diameter d min .
Таким образом, в пространстве между пластинами происходит укрупнение гидрофильных частиц до размера dmax, достаточное для того, чтобы в основном объеме отстойника гидрофильные частицы со скоростью Vmax (см. чертеж) успевают седиментировать в нижнюю часть корпуса 1. В результате чего, через патрубки 2 и 6 удаляются соответственно, газ и нефтяная фаза с пониженным содержанием воды.Thus, in the space between the plates, hydrophilic particles enlarge to a size d max , sufficient for hydrophilic particles in the main volume of the settling tank to sediment at a speed V max (see drawing) into the lower part of housing 1. As a result, through the
В нижней части отстойника через патрубок 4 удаляется вода с пониженной до приемлемых значений концентрацией нефтью.In the lower part of the settling tank, water with oil concentration reduced to acceptable values is removed through
В таблице представлены результаты очистки газоводонефтяной обратной эмульсии со сравнительным эффектом применения гидрофильных пластин.The table presents the results of purification of gas-oil inverse emulsion with the comparative effect of using hydrophilic plates.
Из табл.1 следует, что эффективность водоотделения для обратных эмульсий существенно возрастает даже без применения коагулянтов, и составляет в среднем (2,33/2,55)*100% = 91% (без применения гидрофильных пластин не более 15%).From Table 1 it follows that the efficiency of water separation for reverse emulsions increases significantly even without the use of coagulants, and averages (2.33/2.55) * 100% = 91% (without the use of hydrophilic plates no more than 15%).
Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения скважинной продукции за счет уменьшения дисперсности гидрофильной фазы на начальном участке седиментации капель воды.Thus, the technical result of the invention is to increase the efficiency of separation of well products by reducing the dispersion of the hydrophilic phase in the initial section of sedimentation of water droplets.
Claims (10)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2815063C1 true RU2815063C1 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU488595A1 (en) * | 1972-04-14 | 1975-10-25 | Pipe separator with a downtake of oil and water | |
US5656173A (en) * | 1996-03-05 | 1997-08-12 | National Tank Company | Method of removing dispersed oil from an oil in water emulsion employing aerated solutions within a coalescing media |
US5840198A (en) * | 1994-07-29 | 1998-11-24 | International Fluid Separation Pty Ltd | Separation apparatus and method |
RU22431U1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" | HORIZONTAL RESTAURANT |
RU197540U1 (en) * | 2020-01-30 | 2020-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ" (ООО "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ") | OIL SEPARATOR |
RU206160U1 (en) * | 2021-06-09 | 2021-08-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Emulsion separator with additional flow demulsification |
RU217018U1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Installation for separating well products into oil and water |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU488595A1 (en) * | 1972-04-14 | 1975-10-25 | Pipe separator with a downtake of oil and water | |
US5840198A (en) * | 1994-07-29 | 1998-11-24 | International Fluid Separation Pty Ltd | Separation apparatus and method |
US5656173A (en) * | 1996-03-05 | 1997-08-12 | National Tank Company | Method of removing dispersed oil from an oil in water emulsion employing aerated solutions within a coalescing media |
RU22431U1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим" | HORIZONTAL RESTAURANT |
RU197540U1 (en) * | 2020-01-30 | 2020-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ" (ООО "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ") | OIL SEPARATOR |
RU206160U1 (en) * | 2021-06-09 | 2021-08-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» | Emulsion separator with additional flow demulsification |
RU217018U1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Installation for separating well products into oil and water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3137732B1 (en) | Multiphase separation system | |
KR101217363B1 (en) | A method and device for converting horizontal tanks into gas flotation separators | |
EP1284800B1 (en) | A method and a system for separating a mixture | |
US8440077B2 (en) | Combined degassing and flotation tank | |
US5004552A (en) | Apparatus and method for separating water from crude oil | |
US9359878B2 (en) | Split flow pipe separator | |
AU2001294085A1 (en) | Combined degassing and flotation tank | |
CN202400880U (en) | Device for treating oil-containing sewage through secondary conglomeration | |
US4790947A (en) | Water treating in a vertical series coalescing flume | |
RU2815063C1 (en) | Device for separating production fluid | |
RU2798097C1 (en) | Device for separating production fluid | |
US4720341A (en) | Water treating in a vertical series coalescing flume | |
RU195516U1 (en) | Separation unit for primary separation of oil well products | |
RU2467784C2 (en) | Separator of unstable water-petroleum and water-oil emulsions | |
Arnold | Design concepts for offshore produced-water treating and disposal systems | |
CN113230697A (en) | Three-phase vertical rapid treatment device and method for oilfield produced liquid | |
RU2250127C1 (en) | Water-oil emulsions separation apparatus | |
RU2469766C1 (en) | Settling tank for purification of oil-containing wastewater | |
CN115650463A (en) | Laminar flow separation device and oil-water mixed liquid treatment equipment | |
WO2016209086A1 (en) | Separator system and method for breaking down a dispersion band | |
Lewisville et al. | DESIGN, TESTING, AND OPERATING EXPERIENCE OF A SALTWATER DISPOSAL SYSTEM OIL-WATER SEPARATOR | |
WO1981003434A1 (en) | Method and device for separating immiscible liquids |