Способ очистки нефтепромысловых сточных вод и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к очистке нефтепромысловых сточных вод. Способ очистки нефтепромысловых сточных вод включает подачу исходной воды в отстойник восходящим потоком, отвод нефти, газа и очищенной воды. При этом исходную воду перед подачей в отстойник подвергают вакуумной обработке в дестабилизаторе в режиме: P_вх≥ 1,05(ρ/2)(α+ε_вх)V²_г; P_вых≅ 0,95(ρ/2)(1-ε_вых-d⁴_г/D⁴_вых)V²_г; где Р_вх - давление на входе в дестабилизатор; Р_вых - давление на выходе из дестабилизатора; ρ- плотность воды; α- коэффициент Кориолиса; ε_вх- коэффициент гидравлического сопротивления входного участка; V_г - скорость воды в горловине дестабилизатора; ε_вых- коэффициент гидравлического сопротивления выходного участка; d_г - диаметр горловины; D_вых - диаметр выхода из дестабилизатора; а в отстойнике поддерживают давление, не превышающее давление насыщения воды газом перед подачей на очистку. Установка для очистки нефтепромысловых сточных вод включает горизонтальный отстойник, дестабилизатор, содержащий конфузор, сопряженный с горловиной, выполненной длиной не менее двух диаметров, а радиусом не менее диаметра горловины, диффузор, выполненный с переменной конусностью от 5 до 15^o. Дестабилизатор также снабжен регулировочной иглой с приводом, имеющей переменную конусность от 20 до 8^o. Отстойник снабжен перегородкой с наклонным лотком в верхней ее части для перелива жидкости. Перегородка разделяет отстойник на две камеры - предварительную и основную. Причем в предварительной камере установлена поперечная сетка. Технический результат: повышение эффективности дегазации жидкости за счет вакуумной обработки исходной воды и снабжения установки дестабилизатором. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к очистке нефтепромысловых сточных вод.

Известны способы очистки нефтепромысловых сточных вод, включающие подачу исходной воды в отстойник восходящим потоком [авт. свид. СССР 1346182, кл. В 01 D 17/028, 1985] .

Известны установки очистки нефтепромысловых сточных вод, содержащие отстойник с трубой для ввода воды [авт. свид. СССР 1346182, кл. В 01 D 17/028, 1985] .

Но в известных решениях необходимость поддержания перепада давления на участке вход-выход требует дополнительного расхода энергоресурсов, при этом усложняется весь процесс очистки.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ очистки нефтепромысловых сточных вод, включающий подачу исходной воды в отстойниках восходящим потоком, отвод нефти и очищенной воды [авт. свид. СССР 1502047, 1989 г. ] - принят за прототип.

К причинам, препятствующим к достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не обеспечивается эффективная дегазация жидкости.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является установка для очистки нефтепромысловых, сточных вод, включающая горизонтальный отстойник, трубопроводы ввода сточной воды и вывода нефти, газа и очищенной воды [авт. свид. СССР 1502047, 1989 г. ] - принят за прототип.

К причинам, препятствующим к достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки, принятой за прототип, относится то, что установка не обеспечивает эффективной дегазации жидкости.

Технический результат - повышение эффективности дегазации жидкости за счет вакуумной обработки исходной воды и снабжения установки дестабилизатором.

Указанный единый технический результат при осуществлении групп изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе очистки нефтепромысловых сточных вод, включающем подачу исходной воды в отстойник восходящим потоком, отвод нефти, газа и очищенной воды, особенность заключается в том, что исходную воду перед подачей в отстойник подвергают вакуумной обработке в дестабилизаторе в режиме: P_вх≥1,05(ρ/2)(α+ε_вх)V²_г; P_вых≅0,95(ρ/2)(1-ε_вых-d⁴_г/D⁴_вых)V²_г; где Р_вх - давление на входе в дестабилизатор; Р_вых - давление на выходе из дестабилизатора; ρ - плотность воды; α - коэффициент Кориолиса; ε_вх - коэффициент гидравлического сопротивления входного участка; V_г - скорость воды в горловине дестабилизатора; ε_вых - коэффициент гидравлического сопротивления выходного участка;
d_г - диаметр горловины;
D_вых - диаметр выхода из дестабилизатора;
а в отстойнике поддерживают давление, не превышающее давление насыщения воды газом перед подачей на очистку.

Такое выполнение способа, а именно вакуумная обработка исходной воды в вышеуказанном режиме перед подачей в отстойник, способствует эффективному выделению растворенного газа из воды, что приводит к повышению степени очистки нефтепромысловых сточных вод, а поддержание в отстойниках давления, меньшее первоначального давления насыщения воды газом перед очисткой, способствует более полному отделению газа и нефти от воды и повышает степень очистки воды.

Указанный единый технический результат при осуществлении групп изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известной установке для очистки нефтепромысловых сточных вод, включающей горизонтальный отстойник, трубопроводы ввода сточной воды и вывода нефти, газа и воды, особенностью является то, что установка снабжена дестабилизатором с конфузором, горловиной, длиной не менее двух диаметров, диффузором, регулировочной иглой с приводом, причем конфузор сопряжен с горловиной, радиусом не менее диаметра горловины, диффузор выполнен в виде конуса с расширяющимся концом с переменной конусностью от 5 до 15^o, а регулировочная игла с переменной конусностью от 20 до 8^o, а отстойник снабжен перегородкой, выполненной с наклонным лотком в верхней ее части для перелива жидкости и разделяющей отстойник на две камеры - предварительную и основную, причем в предварительной камере установлена поперечная стенка.

Снабжение установки дестабилизатором, выполненным вышеуказанным образом, создает условия для предварительной вакуумной обработки исходной воды и эффективного выделения из нее газа, а отстойник, выполненный с перегородкой и поперечной стенкой обеспечивает флотационную очистку воды, при этом наклонный лоток обеспечивает дополнительную дегазацию при плавном переливе жидкости.

Выполнение диффузора расширенным, конусностью меньше 5^o, может привести к кавернообразованию, а более 15^o может замедлить рост пузырьков, что ухудшает процесс. Выполнение регулировочной иглы, конусностью более 20^o и менее 8^o, затрудняет процесс регулирования.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - установка для очистки нефтепромысловых сточных вод, предназначена для осуществления другого заявленного объекта группы-способа очистки нефтепромысловых сточных вод, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

На чертеже представлено устройство в заявленной группе изобретений, где изображена установка для очистки нефтепромысловых сточных вод.

Заявленный способ очистки нефтепромысловых сточных вод осуществляется следующим образом.

Сточная вода поступает в дестабилизатор, работающий в режиме:
P_вх≥1,05(ρ/2)(α+ε_вх)V²_г;
P_вых≅0,95(ρ/2)(1-ε_вых-d⁴_г/D⁴_вых)V²_г;
где Р_вх - давление на входе в дестабилизатор;
Р_вых - давление на выходе из дестабилизатора;
ρ - плотность воды;
α - коэффициент Кориолиса;
ε_вх - коэффициент гидравлического сопротивления входного участка;
V_г - скорость воды в горловине дестабилизатора;
ε_вых - коэффициент гидравлического сопротивления выходного участка;
d_г - диаметр горловины;
D_вых - диаметр выхода из дестабилизатора.

А именно в конфузоре 3, сопряженном с горловиной 4 радиусом не менее диаметра горловины, увеличивается скорость потока воды. Далее вода поступает в горловину 4, выполненную длиной не менее двух диаметров для доасимптотического роста зародышей, где создается вакуум (на выходе), и в диффузор 5, выполненный с конусностью от 5-15^o для повышения давления при торможении потока. На выходе из горловины 4 и входе в диффузор 5 давление понижается ниже давления насыщения (создается вакуум). Образовавшийся избыток энергии достаточен для массового возникновения пузырьков растворенного газа. За счет образования пузырьков газа происходит общее уменьшение площади проходного сечения, процесс роста пузырьков ускоряется и практически весь газ уходит в пузырьки. Микрокапли нефти также содержат растворенный газ и нефть, и выделяют газ с образованием микрозародышей. Поскольку газосодержание микрокапель нефти гораздо больше, чем окружающей их воды, они будут расти в объеме пропорционально газосодержанию, облегчая всплытие микрокапель. Из диффузора 5 весь поток поступает в отстойник 1, а именно в предварительную камеру с поперечной стенкой 9, за счет которой крупные пузырьки газа уходят вверх, а мелкие ее огибают внизу и медленно всплывают вверх, вынося при этом нефтяные капли на поверхность воды. Перегородка 7 выполнена с наклонным лотком 8 в верхней части, который служит для слива воды и дополнительной дегазацией, т. е. обеспечивается возможность всплытия мельчайших пузырьков, не успевших всплыть ранее.

Регулировочная игла 6 с приводом и конусностью от 20 до 8^o предназначена для дополнительного регулирования давления. По окончании процесса газ, нефть и очищенная вода отводятся с установки.

Установка для очистки нефтепромысловых сточных вод включает горизонтальный отстойник 1, дестабилизатор 2, содержащий конфузор 3, сопряженный с горловиной 4, выполненной длиной не менее двух диаметров, радиусом не менее диаметра горловины, диффузор 5, выполненный с переменной конусностью от 5 до 15^o, регулировочную иглу 6 с переменной конусностью от 20 до 8^o, перегородку 7 с наклонным лотком 8, поперечную стенку 9, расположенную в предварительной камере отстойника.

Установка работает следующим образом. Нефтепромысловая вода поступает в дестабилизатор, а именно в сужающийся конфузор 3, и горловину 4, при этом конфузор 3 сопряжен с горловиной радиусом не менее диаметра горловины, за счет чего увеличивается скорость потока воды в конфузоре. В горловине 4, выполненной длиной не менее двух диаметров, создается разряжение. Далее жидкость поступает в диффузор 5, выполненный расширяющимся с конусностью от 5 до 15^o, за счет чего на входе в него происходит разрыв жидкости с образованием пузырьков растворенного газа. Затем вода с пузырьками газа поступает в отстойник 1, разделенный перегородкой 7 на основную и предварительную камеры, при этом в предварительной камере установлены поперечная стенка 9, благодаря которой крупные пузырьки газа уходят вверх, а мелкие огибают ее и также поднимаются вверх, увлекая с собой нефтяные капли. Перегородка 7 выполнена с наклонным лотком 8, через который сливается вода.

Выделенный газ, очищенная вода и нефть отводятся с установки. Такое выполнение установки обеспечивает качественную очистку нефтепромысловых сточных вод.

Формула изобретения

1. Способ очистки нефтепромысловых сточных вод, включающий подачу исходной воды в отстойник восходящим потоком, отвод нефти, газа и очищенной воды, отличающийся тем, что исходную воду перед подачей в отстойник подвергают вакуумной обработке в дестабилизаторе в режиме:
P_вx ≥ 1,05(ρ/2)(α+ε_вx)V²_г;
P_выx ≅ 0,95(ρ/2)(1-ε_выx-d⁴_г/D⁴_выx)V²_г,
где Р_вх - давление на входе в дестабилизатор;
Р_вых - давление на выходе из дестабилизатора;
ρ - плотность воды;
α - коэффициент Кориолиса;
ε_вx - коэффициент гидравлического сопротивления входного участка;
V_г - скорость воды в горловине дестабилизатора;
ε_выx - коэффициент гидравлического сопротивления выходного участка;
d_г - диаметр горловины;
D_вых - диаметр выхода из дестабилизатора,
а в отстойнике поддерживают давление, не превышающее давление насыщения воды газом перед подачей на очистку.

2. Установка для очистки нефтепромысловых сточных вод, включающая горизонтальный отстойник, трубопроводы ввода сточной воды и вывода нефти, газа и очищенной воды, отличающийся тем, что установка снабжена дестабилизатором, содержащим конфузор, горловину, длиной не менее двух диаметров, диффузор, регулировочную иглу с приводом, причем конфузор сопряжен с горловиной радиусом не менее диаметра горловины, диффузор выполнен с переменной конусностью от 5 до 15^o, а регулировочная игла с переменной конусностью от 20 до 8^o, при этом отстойник снабжен перегородкой, выполненной с наклонным лотком в верхней части и разделяющей отстойник на две камеры - предварительную и основную, причем в предварительной камере установлена поперечная стенка.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.09.2009

Дата публикации: 10.12.2011

---