Трубный водоотделитель

Изобретение относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от продукции нефтяных скважин. Водоотделитель содержит выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа. Трубопровод подвода газожидкостной смеси подсоединен к успокоительному коллектору, имеющему патрубок сброса воды, соединенный с донной частью водоотстойной секции колонны. В колонне ниже выходного отверстия успокоительного коллектора установлены одна или более перегородок, открытых в верхней части. Высота и размер крайней перегородки больше, чем у остальных, между выходом успокоительного коллектора и крайней перегородкой образован карман для скапливания поступающей в колонну нефти. Предлагаемое решение позволяет повысить интенсивность процесса отделения воды. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области оборудования для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от продукции нефтяных скважин.

Известен трубный водоотделитель, содержащий выполненную из труб колонну с трубопроводами подвода газожидкостной смеси и отвода нефти, воды и газа, при этом колонна выполнена наклонной, подводящий трубопровод соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2-0,25 длины колонны, а нижняя ее часть снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором, колонна расположена на поверхности /Авторское свидетельство СССР №1482932, МПК⁷ В 01 D 19/00, опубл. 23.06.1989 г./.

Недостатками данной установки являются недостаточная интенсивность процесса, большие размеры, она способна разделять газожидкостную смесь на нефть и воду при сравнительно небольшом содержании воды, поступающие нефть и вода сначала смешиваются, а затем разделяются, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является трубный водоотделитель, содержащий выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси, подсоединенный к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение газожидкостной смеси на газ, нефть и воду, и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, в котором успокоительный коллектор выполнен прямолинейно, имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной и эксцентричный верхний вход газожидкостной смеси, а на выходе дополнительно оснащен патрубком отвода газа в наклонную колонну под прямым углом к ее оси, причем угол наклона наклонной колонны относительно горизонта составляет 4-15° (RU 2135886 С1, кл. F 17 D 3/14, 27.08.1999, 4 стр.).

Недостатками данного устройства являются:

- недостаточная интенсивность процесса, так как поступающие нефть и вода сначала разделяются в успокоительном коллекторе, а затем снова смешиваются после входа в наклонную колонну, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды;

- большие габариты, так как успокоительный коллектор имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение интенсивности процесса и уменьшение размеров.

Это достигается тем, что в трубном водоотделителе, содержащем выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси, подсоединенный к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение газожидкостной смеси на газ, нефть и воду, и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, внутри колонны ниже выходного отверстия успокоительного коллектора установлены перегородки, открытые в верхней части, при этом наиболее удаленная от места входа смеси перегородка выполнена с высотой, большей, чем высота отстальных перегородок, с образованием кармана между этой перегородкой и выходным отверстием успокоительного коллектора для скапливания поступающей в колонну нефти, а к успокоительному коллектору продсоединен патрубок сброса воды, соединенный с донной частью водоотстойной секции колонны. Кроме того, в некоторых случаях объем кармана может быть больше или равен объему нефти, поступающей в колонну до момента превышения водой уровня наиболее удаленной перегородки. Кроме того, в некоторых случаях внутри колонны в водоотстойной секции могут быть установлены коалесцирующие элементы в виде трубок или сеток, выполненные из полимеров. Кроме того, в некоторых случаях коалесцирующие элементы могут быть установлены по всему поперечному сечению водоотстойной секции. Кроме того, в некоторых случаях коалесцирующие элементы могут быть установлены в верхней части водоотстойной секции.

Соединение патрубка сброса воды с донной частью водоотстойной секции позволяет отводить воду из успокоительного коллектора в водоотстойную секцию, что позволяет уменьшить размеры.

Подсоединение успокоительного коллектора к боковой поверхности колонны позволяет уменьшить размеры установки.

Расположение перегородок ниже выходного отверстия успокоительного коллектора позволяет собирать в карман поступающую нефть и не допустить ее раннее контактирование с водой, что обеспечивает повышение интенсивности процесса. Дополнительно они обеспечивают скапливание и отстой находящейся в нефти воды, увеличивая тем самым время сепарации, что ведет к повышению качества сбрасываемой воды и увеличению интенсивности сепарации.

Выполнение объема кармана больше или равным объему нефти, поступающей в колонну до момента превышения водой уровня наиболее удаленной перегородки, позволяет собирать в кармане всю поступающую в наклонную колонну нефть до того, как вода превысит уровень наиболее удаленной перегородки, что существенно снижает возможность перемешивания нефти и воды и ведет к повышению интенсивности процесса.

Установка внутри колонны в водоотстойной секции коалесцирующих элементов в виде трубок или сеток, выполненных из полимеров, позволяет укрупнять капли нефти, что обеспечивает повышение интенсивности процесса.

Установка коалесцирующих элементов по всему поперечному сечению водоотстойной секции позволяет пропускать через них практически всю воду, поступающую в наклонную колонну, что обеспечивает повышение интенсивности процесса.

Установка коалесцирующих элементов в верхней части водоотстойной секции позволяет уменьшить их количество и тем самым снизить их стоимость.

Предлагаемый трубный водоотделитель показан на чертеже.

Трубный водоотделитель состоит из наклонной колонны 1, включающей водоотстойную 2 и нефтетстойную 3 секции. К боковой поверхности колонны 1 подсоединен успокоительный коллектор 4. Патрубок сброса воды 5 соединяет успокоительный коллектор 4 с донной частью водоотстойной секции 2. Внутри колонны 1 установлены перегородки 6 и 7 различной высоты, причем высота перегородки 6 больше высоты перегородки 7. В водоотстойной секции установлен коалесцирующий элемент 8. Трубопровод отвода нефти 9 подсоединен к нефтеотстойной секции 3. К водоотстойной секции 2 подсоединен трубопровод отвода воды 10. К верхней части нефтеотстойной секции 3 подсоединен трубопровод отвода газа 11.

Трубный водоотделитель работает следующим образом. В успокоительном коллекторе 4 газожидкостная смесь расслаивается на газ, нефть и воду. Вода из успокоительного коллектора 4 сбрасывается по патрубку сброса воды 5 в донную часть водоотстойной секции 2. Сброшенная вода начинает скапливаться в водоотстойной секции. Оставшиеся после сброса воды в успокоительном коллекторе 4 нефть и газ поступают в колонну 1 через ее боковую поверхность. Под действием силы тяжести нефть стекает вниз по колонне 1 и скапливается в кармане, образованном перегородкой 7 и колонной 1. При этом по мере заполнения кармана увеличивается площадь поверхности скапливающейся в нем жидкости. Одновременно происходит выделение из нефти воды, скапливающейся в нижней части. Когда уровень нефти в кармане станет выше перегородки 7, она начнет переливаться и процесс повторится в кармане, образованном перегородкой 6 и колонной 1. Одновременно скапливающаяся в водоотстойной секции 2 вода проходит через коалесцирующий элемент 8, где происходит улавливание и укрупнение находящихся в воде капель нефти. Чем больше объем капель нефти, тем выше действующая на них сила Архимеда. Вода скапливается в полости, образованной водоотстойной секцией 2 и перегородкой 7. Если уровень нефти в кармане станет выше перегородки 7, то она начнет переливаться в водоотстойную секцию 2. Наоборот, если уровень воды в водоотстойной секции 2 превысит высоту перегородки 7, то через нее начнет переливаться вода. Но в любом случае будет образована поверхность раздела "нефть-вода", что способствует повышению интенсивности сепарации. При непрерывном режиме работы перегородки 6 и 7 будут способствовать увеличению времени нахождения в колонне 1 воды и нефти, что ведет к повышению качества сбрасываемой воды.

1. Трубный водоотделитель, содержащий выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода газожидкостной смеси, подсоединенный к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение газожидкостной смеси на газ, нефть и воду, и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, отличающийся тем, что внутри колонны ниже выходного отверстия успокоительного коллектора установлены перегородки, открытые в верхней части, при этом наиболее удаленная от места входа смеси перегородка выполнена высотой, большей, чем высота остальных перегородок, с образованием кармана между этой перегородкой и выходным отверстием успокоительного коллектора для скапливания поступающей в колонну нефти, а к успокоительному коллектору подсоединен патрубок сброса воды, соединенный с донной частью водоотстойной секции колонны.

2. Трубный водоотделитель по п.1, отличающийся тем, что объем кармана больше или равен объему нефти, поступающей в колонну до момента превышения водой уровня наиболее удаленной перегородки.

3. Трубный водоотделитель по п.2, отличающийся тем, что внутри колонны в водоотстойной секции установлены коалесцирующие элементы в виде трубок или сеток, выполненные из полимеров.

4. Трубный водоотделитель по п.3, отличающийся тем, что коалесцирующие элементы установлены по всему поперечному сечению водоотстойной секции.

5. Трубный водоотделитель по п.3, отличающийся тем, что коалесцирующие элементы установлены в верхней части водоотстойной секции.