RU33515U1

RU33515U1 - Oil Separation Unit

Info

Publication number: RU33515U1
Application number: RU2003120151/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Савватеев; А.Н. Плесовских; В.И. Шишинов; Е.А. Гловацкий; Н.Л. Гарифуллин
Original assignee: Савватеев Юрий Николаевич; Шишинов Виктор Иванович
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2003-10-27

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ СЕПАРАЦИИ НЕФТИOIL SEPARATION UNIT

Полезная модель относится к устройствам для сепарации нефти на промыслах и может быть использована в других отраслях промышленности для разделения жидкости и газа.The utility model relates to devices for oil separation in the fields and can be used in other industries for the separation of liquid and gas.

Известна система сбора и подготовки нефти, включающая газосепаратор и концевой сепаратор, в которой трубопровод вывода газа газосепаратора соединен с подводящим трубопроводом концевого сепаратора (а. с. СССР № 1233899, B01D 17/00, C10G 33/00, 1986).A known system for collecting and preparing oil, including a gas separator and an end separator, in which a gas separator gas outlet pipe is connected to an inlet pipe of an end separator (a.s. USSR No. 1233899, B01D 17/00, C10G 33/00, 1986).

Недостатком данной системы является отсутствие в концевом сепараторе специального устройства - распределителя газа, в результате чего не происходит полного извлечения из нефти растворенного газа и её легких углеводородных фракций. В подводящем же трубопроводе концевого сепаратора невозможно осуществить эффективный массообмен между нефтью и газом.The disadvantage of this system is the absence in the end separator of a special device - a gas distributor, as a result of which there is no complete extraction of dissolved gas and its light hydrocarbon fractions from oil. In the supply pipe of the end separator, it is impossible to carry out effective mass transfer between oil and gas.

Известен аппарат для подготовки нефти, включающий емкость со штуцерами для ввода эмульсии и вывода отделившихся фаз, с горизонтальным коллектором для распределения эмульсии по объему емкости, состоящим из разветвленных раздаточных труб с концевыми перфорированными отводами на них (патент РФ №. 2126707, ВО ID 17/00, 1999).A known apparatus for the preparation of oil, including a container with fittings for entering the emulsion and output of the separated phases, with a horizontal collector for distributing the emulsion over the volume of the tank, consisting of branched distributing pipes with perforated end bends on them (RF patent No. 2126707, VO ID 17 / 00, 1999).

Этот аппарат оснащён достаточно совершенным распределительным устройством для интенсификации обезвоживания нефти. Однако аппарат не может быть использован для дегазации нефти, т. к. размещение распределительного устройства не соответствует механизму разделения газовой и нефтяной фаз. На выходе аппарата в нефти будет присутствовать значительное количество как растворенного.This unit is equipped with a sufficiently advanced switchgear to intensify oil dehydration. However, the apparatus cannot be used for degassing oil, because the placement of the switchgear does not correspond to the mechanism for separating gas and oil phases. At the outlet of the apparatus in oil there will be a significant amount of both dissolved.

2003120 1 512003 120 1 51

МПК7-ВОШ 17/00 MPK7-VOSH 17/00

так и свободного (в виде пузырьков) газа, что делает его практически непригодным для целей сепарации нефти и газа.and free (in the form of bubbles) gas, which makes it practically unsuitable for the purpose of oil and gas separation.

Наиболее близкой к предлагаемому решению принята установка для деэмульсации нефти, которая содержит сепараторы первой и второй ступени, соединенные газопроводом, а внутри сепаратора второй ступени размещен распределитель газа с перфорированными отводами (а. с. СССР № 552988, B01D 17/00, C10G 33/00, 1977).Closest to the proposed solution, an oil demulsification unit was adopted, which contains first and second stage separators connected by a gas pipeline, and a gas distributor with perforated outlets is placed inside the second stage separator (a. From the USSR No. 552988, B01D 17/00, C10G 33 / 00, 1977).

Данная установка обладает таким недостатком, как нерациональное размещение распределителя газа внутри сепаратора (над уровнем раздела сред «вода - нефть), что приводит к снижению его производительности, некачественному разделению нефтяной и газовой фаз и низкой эксплуатационной надежности из-за работы распределителя газа в зоне высокой концентрации неразрушенной эмульсии, содержащей большое количество смол, асфальтенов и механических примесей, забивающих отверстия в отводах распределителя газа.This installation has such a drawback as the irrational placement of the gas distributor inside the separator (above the level of the “water-oil” media separation), which leads to a decrease in its productivity, poor separation of the oil and gas phases and low operational reliability due to the gas distributor in the high the concentration of unbroken emulsion containing a large number of resins, asphaltenes and mechanical impurities, clogging holes in the outlets of the gas distributor.

Задачей технического решения является создание установки для сепарации нефти на промыслах с высокими производительностью, надежностью, качеством разделения фаз, обеспечивающей глубокую дегазацию (стабилизацию) нефти при различном исходном содержании в ней растворенного газа и легких углеводородных компонентов.The objective of the technical solution is to create an installation for oil separation in fields with high productivity, reliability, quality of phase separation, providing deep degassing (stabilization) of oil at different initial contents of dissolved gas and light hydrocarbon components in it.

Поставленная задача решается в установке для сепарации нефти, включающей сепаратор первой ступени и соединенный с ним посредством газопровода горизонтальный цилиндрический сепаратор концевой ступени с размещенным внутри него распределителем газа с перфорированными отводами и оборудованный штуцером вывода нефти, где распределитель газа, расположенный в сепараторе концевой ступени, размещен вдоль его нижней образующей на высоте, равной 0,,25 диаметра упомянутого сепаратора, а расстояние между торцом распределителя газа и штуцером вывода нефти составляет не менее 0,2The problem is solved in an installation for oil separation, including a first-stage separator and a horizontal end-stage cylindrical separator connected to it via a gas pipeline with a gas distributor with perforated branches located inside it and equipped with an oil outlet fitting, where the gas distributor located in the end-stage separator is located along its lower generatrix at a height equal to 0,, 25 of the diameter of the said separator, and the distance between the end of the gas distributor and the nozzle yes oil is at least 0.2

IUjDI Iujdi

длины сепаратора концевой стунени. Количество и диаметр перфорированных отводов распределителя газа выбраны так, что обеспечивают скорость движения газа в них не более 5 м/с. Диаметры отверстий в отводах распределителя газа выбраны так, что обеспечивают формирование газовых пузырьков диаметром менее 3 мм.the length of the separator end stun. The number and diameter of the perforated branches of the gas distributor are selected so that they provide a gas velocity of not more than 5 m / s in them. The diameters of the holes in the outlets of the gas distributor are selected so as to ensure the formation of gas bubbles with a diameter of less than 3 mm

Предлагаемое размещение распределителя газа от нижней образующей сепаратора концевой ступени на высоте, равной 0,15- 0,25 его диаметра, позволяет максимально охватить газовым барботажем поперечное сечение массообменной части сепаратора. Образовавшаяся отстойная часть сепаратора концевой ступени, находящаяся между торцом распределителя газа и штуцером вывода нефти, определена из условия, что пузырьки газа успевают всплыть за время пребывания нефти в отстойной части и не уносятся потоком нефти из выходного штуцера сепаратора.The proposed placement of the gas distributor from the lower generatrix of the end stage separator at a height equal to 0.15-0.25 of its diameter allows to cover the cross section of the mass transfer part of the separator with gas bubbling. The formed settling part of the end stage separator, located between the end of the gas distributor and the oil outlet fitting, is determined from the condition that the gas bubbles have time to emerge during the residence time of the oil in the settling part and are not carried away by the oil flow from the outlet nozzle of the separator.

Выбор количества и диаметра перфорированных отводов распределителя газа является конструкторским решением и определяется в зависимости от производительности сепаратора по нефти и газу. При этом скорость газа в отводах и диаметр отверстий в них выбраны так, что обеспечивает пузырьково - струйчатый режим истечения газа через отводы, осуществляя таким образом наиболее интенсивное перемешивание нефти газом (газовый барботаж). Размеры образующихся пузырьков таковы, что способствуют быстрому осуществлению диффузионных процессов на границе «нефть-газ, и одновременно обеспечивают быстрое всплытие пузырьков к поверхности нефти.The choice of the number and diameter of the perforated branches of the gas distributor is a design solution and is determined depending on the performance of the oil and gas separator. In this case, the gas velocity in the bends and the diameter of the holes in them are selected so as to provide a bubble-jet regime of gas outflow through the bends, thereby performing the most intensive mixing of oil with gas (gas bubbling). The dimensions of the bubbles formed are such that they facilitate the rapid implementation of diffusion processes at the oil-gas interface, and at the same time ensure the rapid rise of bubbles to the surface of the oil.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки и общий вид сепаратора концевой ступени.In FIG. 1 shows the technological scheme of the installation and the general view of the end stage separator.

На фиг. 2 показан вид по стрелке А на фиг. 1. На фиг. 3 показан узел Б (вид сверху) на фиг. 1In FIG. 2 shows a view along arrow A in FIG. 1. In FIG. 3 shows the assembly B (top view) in FIG. 1

1)0/ГЯО/1) 0 / GNO /

На фиг. 4 приведен график зависимости площади охвата барботажем поперечного сечения сепаратора концевой ступени от высоты установки распределителя газа.In FIG. Figure 4 shows a graph of the dependence of the area covered by bubbling of the cross section of the end stage separator on the height of the gas distributor.

Установка для сепарации нефти включает сепараторы 1 и 2 первой и концевой ступени соответственно, которые соединены друг с другом газопроводом 3. Горизонтальный цилиндрический сепаратор концевой ступени 2 оборудован штуцерами 4 и 5 ввода нефти и ввода газа и штуцерами 6 и 7 вывода нефти и вывода газа. Внутри сепаратора 2 концевой ступени в передней его части вдоль нижней образующей на высоте Н, равной 0,,25 диаметра D сепаратора 2, размещен распределитель газа 8 с перфорированными отводами 9. Распределитель газа 8 подсоединен к щтуцеру 5 с помощью вводного патрубка 10 и заканчивается закрытым торцом 11, расположенным от штуцера выводаInstallation for oil separation includes separators 1 and 2 of the first and end stages, respectively, which are connected to each other by a gas pipeline 3. The horizontal cylindrical separator of end stage 2 is equipped with fittings 4 and 5 of the oil inlet and gas inlet and fittings 6 and 7 of the oil outlet and gas outlet. Inside the separator 2 of the end stage in its front part along the lower generatrix at a height H of 0, 25 of the diameter D of the separator 2, a gas distributor 8 with perforated taps 9 is placed. The gas distributor 8 is connected to the nozzle 5 by means of an inlet pipe 10 and ends with a closed the end face 11 located from the output fitting

нефти 6, на расстоянии i, составляющем 0,2 длины L сепаратора 2. Отвод 9 диаметром di имеет ряд отверстий 12 диаметром d2.oil 6, at a distance i of 0.2 of the length L of the separator 2. Branch 9 of diameter di has a number of holes 12 of diameter d2.

Установка работает следующим образом. Сырая газированная нефть поступает из скважин в сепаратор 1 первой ступени, где осуществляется предварительная дегазация нефти. Выделившийся при этом газ подается потребителю под давлением сепарации или с помошью компрессоров. Частично разгазированная нефть поступает из сепаратора 1 первой ступени в сепаратор 2 концевой ступени через штуцер 4. В сепараторе концевой ступени осуществляется окончательная дегазация нефти перед подачей её в открытый резервуар для хранения и дальнейшей транспортировки.Installation works as follows. Crude carbonated oil comes from the wells to the first stage separator 1, where the preliminary degassing of the oil is carried out. The gas released in this case is supplied to the consumer under separation pressure or with the help of compressors. Partially degassed oil flows from the separator 1 of the first stage to the separator 2 of the final stage through the nozzle 4. In the separator of the final stage, the final degassing of the oil is carried out before it is fed to an open tank for storage and further transportation.

Для интенсификации процесса выделения растворенного газа из нефти и извлечения из неё летучих углеводородных фракций из сепаратора 1 первой ступени по газопроводу 3 через штуцер 5 и вводнойTo intensify the process of separation of dissolved gas from oil and extraction of volatile hydrocarbon fractions from it from the separator 1 of the first stage through the gas pipeline 3 through the nozzle 5 and the inlet

патрубок 10 подается газ в распределитель газа 8, размещенный в сепараторе 2 концевой ступени.the pipe 10 delivers gas to the gas distributor 8, located in the separator 2 of the end stage.

Газ, проходя с определенной скоростью через отверстия 12 в перфорированных отводах 9, интенсивно перемешивает весь объем нефти, находящейся над распределителем. При этом из нефти полностью выделяется растворенный газ, а мелкодисперсные пузырьки газа первой ступени интенсивно экстрагируют в себя летучие углеводородные компоненты из нефти в концевом сепараторе, в результате чего удается получить нефть с низким давлением насыщенных паров (300 - 400 мм рт. ст. по Рейду при норме 500 мм рт. ст.)Gas, passing at a certain speed through the holes 12 in the perforated branches 9, intensively mixes the entire volume of oil above the distributor. In this case, dissolved gas is completely released from the oil, and the finely dispersed gas bubbles of the first stage intensively extract the volatile hydrocarbon components from the oil in the end separator, as a result of which it is possible to obtain oil with a low saturated vapor pressure (300 - 400 mm Hg according to Reid at a rate of 500 mmHg)

В отстойной зоне сепаратора 2 концевой ступени, находящейся между закрытым торцом 11 распределителя газа и штуцером 6 вывода нефти, пузырьки газа всплывают, и затем весь газ удаляется через штуцер 7. Дегазированная стабильная нефть отводится из сепаратора концевой ступени через штуцер 6.In the settling zone of the end stage separator 2, located between the closed end 11 of the gas distributor and the oil outlet fitting 6, gas bubbles float, and then all gas is removed through the nozzle 7. Degassed stable oil is discharged from the end separator through the nozzle 6.

Для стандартного сепаратора диаметром D 3м и длиной L 11м высота от нижней образующей сепаратора, на которой располагается распределитель газа, составит 0,,75 м. Длина отстойной части аппарата должна быть не менее 2,2 м.For a standard separator with a diameter of D 3 m and a length of L 11 m, the height from the lower generatrix of the separator, on which the gas distributor is located, will be 0, 75 m. The length of the settling part of the apparatus must be at least 2.2 m.

При диаметре отвода di 50 мм и расходе газа, подаваемого на барботаж, 16 000 потребуется 20 отводов, что соответствует двум последовательно соединенным узлам, показанным на фиг. 3.With an outlet diameter di 50 mm and a gas flow rate of bubbler 16,000, 20 outlets are required, which corresponds to two series-connected nodes shown in FIG. 3.

Диаметр отверстий di в отводах в докритическом (пузырьковом) режиме истечения газа определяется из выражения:The diameter of the holes di in the bends in the subcritical (bubble) mode of gas outflow is determined from the expression:

, , ,,

U,. U ,.

dn - диаметр пузырька; a - коэффициент поверхностного натяжения; g - ускорение свободного падения; рн - плотность нефти; Рг плотность газа.dn is the diameter of the bubble; a is the surface tension coefficient; g is the acceleration of gravity; pH is the density of oil; Rg is the gas density.

При рн 851 кг/м рг 1,0 кг/м и а Дж/м диаметр отверстий d2 должен быть равным мм, что обеспечит формирование пузырьков диаметром 2,,96 мм.With a pH of 851 kg / m rg 1.0 kg / m and a J / m, the diameter of the holes d2 should be equal to mm, which will ensure the formation of bubbles with a diameter of 2, 96 mm.

Размещение распределителя газа от нижней образующей сепаратора на высоте 0,,25 его диаметра является оптимальным, так как соответствует максимальному охвату барботажем поперечного сечения сепаратора при различных номинальных уровнях нефти (от 1,5 до 2,7 м), что иллюстрируется графиком на фиг. 4.The placement of the gas distributor from the bottom generatrix of the separator at a height of 0, .25 of its diameter is optimal, since it corresponds to the maximum bubbler coverage of the cross section of the separator at various nominal oil levels (from 1.5 to 2.7 m), as illustrated in the graph in FIG. 4.

Предложенная установка была испытана в условиях нефтяного месторождения с плотностью сепарированной нефти 812 кг/м и газовым фактором 230 .The proposed installation was tested in an oil field with a separated oil density of 812 kg / m and a gas factor of 230.

Получен значительный эффект снижения давления насыщенных паров (рЦНП) товарной нефти в результате применения предложенной установки. Так, если до применения установки ДНП находилось в пределах 510 - 575 мм рт. ст. и превышало требуемую норму (500 мм рт. ст.), то в результате применения установки ДНП снизилось до 343 - 418 мм рт. ст.A significant effect of reducing the saturated vapor pressure (rsnp) of commercial oil as a result of the application of the proposed installation is obtained. So, if before using the installation, the DNP was in the range of 510 - 575 mm RT. Art. and exceeded the required norm (500 mm Hg. Art.), then as a result of the installation of DNP decreased to 343 - 418 mm Hg. Art.

Предлагаемая установка позволяет наиболее полно использовать объем сепаратора концевой ступени, т. е. увеличить его производительность, осуществить глубокую дегазацию нефти путем более полного извлечения из нее растворенного газа и летучих углеводородных фракций.The proposed installation allows the fullest possible use of the volume of the end stage separator, i.e., to increase its productivity, to carry out deep oil degassing by more fully extracting dissolved gas and volatile hydrocarbon fractions from it.

,I)J)I (, I) J) I (

Claims

1. Installation for oil separation, including a first stage separator and a horizontal cylindrical end stage separator connected to it via a gas pipeline with a gas distributor with perforated branches located inside it and equipped with an oil outlet fitting, characterized in that the gas distributor with perforated branches is located in the separator end stage, placed along its lower generatrix at a height equal to 0.15 ÷ 0.25 of the diameter of the said separator, and the distance between the end face of the distributor and fitting the withdrawal aza oil is not less than 0.2 the length of end stage separator.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the number and diameter of the perforated taps of the gas distributor are selected so that they provide a gas velocity of not more than 5 m / s in them.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the diameters of the holes in the outlets of the gas distributor are selected so that they provide the formation of gas bubbles with a diameter of less than 3 mm