RU2815063C1 - Device for separating production fluid - Google Patents

Device for separating production fluid Download PDF

Info

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
Application number
RU2023117301A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ахметсалим Сабирович Галеев
Эдуард Захитович Мухамадеев
Ришат Абузарович Набиуллин
Раис Насибович Сулейманов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815063C1 publication Critical patent/RU2815063C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: invention concerns a unit for separating production fluid, which consists of a horizontally located pipe, in the upper part of which pipes for oil and gas extraction are installed, with pipes for water drainage in the lower part. Inside the housing there is a device for adhesive initialization of coalescence of water droplets, made in the form of hydrophilic plates installed at a negative angle to the horizontal direction of flow.
EFFECT: increase in efficiency by reducing the dispersion of the aqueous phase, i.e., improvement of phase separation conditions in reverse emulsions.
3 cl, 1 dwg, 1 tbl

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 gas outlet pipe 2 located in the upper part of the pipe, a flow calming zone 3, a water extraction pipe 4 located in the lower part of the pipe, with a gas-water-oil emulsion input pipe 5, a dehydrated oil extraction pipe 6, inside The housing contains a device for coalescence of water droplets, made in the form of hydrophilic (wetting angle no more than 30 degrees) plates 7, installed at a negative angle to the horizontal direction of flow (5-9 degrees).

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 inverse emulsion 8 is fed through pipe 5 into a device for separating well products, enters flow calming zone 3, in which the flow is distributed along the height of the pipe, passes through a system of hydrophilic plates 7. In this case, water drops 9 (aqueous phase in inverse emulsion) , finding themselves in the flow between the plates 7, coalesce under the action of surface forces as a result of adhesion interaction on the upper surface of the plates 7. This leads to an increase in their diameters, and therefore to an increase in the rate of sedimentation under the influence of gravity due to the difference in densities, because the settling velocity vc , according to Stokes' law, is a function of the particle diameter:

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 hydrophilic plates 7, their enlargement (coalescence) and separation from the edge of the plates occurs, and the diameter depends on the length of the plates and is defined as:

, ,

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 nozzles 2 and 6, the gas and oil phase with reduced water content are removed, respectively.

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 pipe 4.

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)

1. 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 воды, выполненное в виде гидрофильных пластин, установленных под отрицательным углом к горизонтальному направлению потока.a in the form of hydrophilic plates installed at a negative angle to the horizontal direction of flow. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидрофильные пластины установлены под углом 5-9 градусов.2. The device according to claim 1, characterized in that the hydrophilic plates are installed at an angle of 5-9 degrees. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длина гидрофильных пластин увеличивается от нижней к верхней по закону:3. The device according to claim 1, characterized in that the length of the hydrophilic plates 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; - experimental coefficient; -минимальный диаметр извлекаемых частиц, м. -minimum diameter of extracted particles, m.
RU2023117301A 2023-06-29 Device for separating production fluid RU2815063C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815063C1 true RU2815063C1 (en) 2024-03-11

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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