Трубчатый сепаратор, установка и способ разделения нефти, газа и воды при добыче и производстве нефти

Группа изобретений относится к разделению нефти, газа и воды при добыче и производстве нефти и газа из месторождений, находящихся под морским дном. Обеспечивает повышение эффективности способа и повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: сепаратор содержит протяженный трубчатый корпус с входным и выходным концами, который имеет диаметр на входном и выходном концах, равный или немного больший, чем диаметр транспортной трубы, к которой присоединен корпус сепаратора. Далее сепаратор содержит электростатический коагулятор, выполненный в форме трубы. При этом коагулятор включает электроды, выполненные с возможностью подвода к ним электрического напряжения для создания электростатического поля внутри трубы. Согласно изобретению электростатический коагулятор объединен с корпусом сепаратора, образует с ним единый элемент и установлен на расстоянии от входа, где имеет место предварительное разделение воды и нефти. При этом коагулятор содержит верхний и нижний электроды. Установка для разделения содержит упомянутый выше сепаратор и циклон. Способ разделения предусматривает использование вышеупомянутого сепаратора. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к трубчатому сепаратору, предназначенному для разделения текучих сред, например для разделения нефти, газа и воды, производимого в связи с добычей и получением нефти и газа из месторождений, находящихся под морским дном, содержащему протяженный трубчатый корпус, диаметр которого на входном и выходном концах по существу равновеликий диаметру транспортировочной трубы, к которой подсоединен трубчатый сепаратор, циклон, расположенный выше по потоку от корпуса сепаратора и служащий для отделения какого бы то ни было количества газа, находящегося в текучей среде, и электростатический коагулятор, подсоединенный к сепаратору.

Уровень техники

В заявках на выдачу патентов Норвегии №№19994244, 20015048, 20016216, 20020619 и 20023919, поданных заявителем, описаны известные из уровня техники сепараторы для разделения нефти, воды и/или газа, поступающих из скважин, находящихся на дне моря или поверхности земли, на платформе или тому подобных местах расположения скважин. В частности, в заявке №20023919 раскрыто техническое решение, в котором используют отдельный компактный электростатический коагулятор совместно с трубчатым сепаратором. Поток нефти из трубчатого сепаратора направляют в коагулятор, расположенный ниже по потоку от трубчатого сепаратора, и затем подают в дополнительный сепаратор для разделения нефти и воды, который удаляет из потока воду, оставшуюся после прохождения трубчатого сепаратора. Это известное решение предназначено, в частности, для текучей среды, включающей в себя умеренно тяжелую нефть и воду, которую отделяют от нефтяной фазы до содержания воды 0,5% с помощью циклона или другого типа газожидкостного сепаратора, предназначенного для отделения газа перед трубчатым сепаратором (известное решение не ограничено только такой указанной текучей средой).

Такое решение требует наличия дополнительного сепаратора, имеющего сложную конструкцию и высокую стоимость, при этом сам коагулятор, представляющий собой вертикально расположенное устройство, не может быть расширен или обработан скребком (очищен внутри) известным образом. Это также является существенным недостатком известного решения.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение представляет собой решение со значительно упрощенным процессом разделения, при котором вышеупомянутые недостатки устраняются. Изобретение отличается тем, что электростатический коагулятор объединен с корпусом сепаратора и представляет собой встроенный элемент корпуса сепаратора, как это изложено в пункте 1 формулы изобретения.

Зависимые пункты 2-5 отражают предпочтительные особенности настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет раскрыто более подробно ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 - элементарная схема трубчатого сепаратора в соответствии с данным изобретением.

Фиг.2 - часть сепаратора, изображенного на фиг.1, находящаяся в зоне расположения коагулятора, показанная в увеличенном масштабе в поперечном сечении а) и продольном сечении b).

Осуществление изобретения

Техническое решение, иллюстрируемое на фиг.1, включает в себя трубчатый корпус 1 сепаратора, гидравлический затвор 6, расположенный ниже по потоку от корпуса сепаратора, для водяной фазы текучей среды, содержащей нефть/воду и протекающей через сепаратор, дренажное устройство 7, снабженное трубой 8 для отвода отделенной воды, батарею 5 скребков, размещенную выше по потоку от корпуса сепаратора, соединенного с оборудованием 9 устья скважины, соединительный трубопровод 10, который соединяет устье скважины с корпусом 1 сепаратора, и транспортный трубопровод 11 для нефти, расположенный ниже по потоку от корпуса сепаратора. Характерная особенность настоящего изобретения заключается в том, что коагулятор 4 размещен в корпусе 1 сепаратора как встроенный в него элемент. Коагулятор подходящим образом установлен на расстоянии от 1/3 до 1/2 длины корпуса сепаратора от входа корпуса сепаратора. Однако расположение коагулятора не ограничено вышеуказанным. На фиг.2 в увеличенном масштабе показана в поперечном и продольном разрезах часть корпуса сепаратора, в которую встроен коагулятор. Как показано на чертеже, коагулятор содержит верхний электрод 12 и нижний электрод 13, которые подходящим образом заключены в изоляционный материал в стенке 14 корпуса сепаратора. Электроды выполнены с возможностью подвода к ним подходящего переменного напряжения V (не показано более детально) для создания электрического поля, которое обеспечивает повышение степени отделения воды от текучей среды (нефть и вода), протекающей через сепаратор. Как показано на фиг.1, циклон 3 (или другой тип подходящего устройства для разделения газа и жидкости) установлен выше по потоку от корпуса 1 сепаратора и служит для удаления любого количества газа из текучей среды, которая добывается из скважин 9. Цель отделения газа заключается в том, чтобы избежать снижения эффективности действия коагулятора, поскольку газ имеет слабую электропроводность. Другая цель заключается в предотвращении формирования в сепараторе пробкового (поршневого) режим течения.

Способ работы сепаратора в соответствии с настоящим изобретением в остальном заключается в следующем.

Текучая среда, которую добывают, т.е. газ, нефть и вода, проходит сначала через циклон 3, где большая часть газа отводится и поступает в отдельный трубопровод 9 для повторного возможного ввода в транспортную трубу 11 за сепаратором.

Жидкую фазу, которая может содержать небольшие количества газа, направляют в корпус 1 сепаратора. Свободная вода будет быстро отделена с формированием под нефтяной фазой водяной фазы. Газовые пузырьки будут собираться вверху трубы сепаратора и в соответствии с их концентрацией образуют свободную газовую фазу. После завершения предварительного разделения (т.е. водяная фаза находится в нижней части трубы, нефтяная фаза вместе с небольшими каплями нефти - в центре, и, возможно, тонкий слой газовой фазы - вверху) текучая среда будет поступать во встроенный коагулятор 4.

В коагуляторе 4 падение напряжения будет происходить главным образом по нефтяной зоне, поскольку водяная зона проводит электрический ток, и газовая зона также обладает хорошими токопроводящими свойствами.

Падение напряжения (переменный ток) в нефтяной зоне приводит к увеличению степени объединения капель и возмущению поверхности раздела фаз "нефть/вода". После того как текучая среда вновь входит в корпус 1 трубчатого сепаратора, капли воды увеличиваются в размере и быстро отделяются.

В указанном корпусе 1 сепаратора, ниже по потоку от коагулятора 4, объединившиеся капли воды будут отделяться (от текучей среды) и скапливаться в зоне 7 аккумуляции, где вода сливается через отводящую трубу 8. Нефть, проходя через гидравлический затвор 6, будет поступать в транспортный трубопровод 11.

Настоящее изобретение, характеризуемое формулой изобретения, не ограничено описанным выше и иллюстрируемым примером осуществления. Сепаратор может быть снабжен двумя или более коагуляторами 4, установленными последовательно в корпусе 1 сепаратора. В особенности это может быть существенным для таких сортов нефти, разделение которых затруднено, например для более тяжелой нефти.

Циклоны 3 могут быть размещены также в местах, отличных от устья скважин, как это показано на фиг.1. Доказано, что выгодно размещать циклон вместе с таким оборудованием, которое создает высокие касательные напряжения в текучей среде, поскольку это обеспечивает хорошие условия для разделения фаз. Однако в тех случаях, когда сепаратор расположен далеко от устья скважины, может быть также выгодным размещение циклона в непосредственной близости от входа сепаратора.

1. Трубчатый сепаратор для разделения нефти, газа и воды при добыче и производстве нефти и газа из месторождений под морским дном, содержащий протяженный трубчатый корпус (1) сепаратора с входным и выходным концами, который имеет диаметр на входном и выходном концах, равный или немного больший, чем диаметр транспортной трубы, к которой присоединен корпус сепаратора, далее трубчатый сепаратор содержит электростатический коагулятор (4), выполненный в форме трубы, при этом коагулятор включает электроды, выполненные с возможностью подвода к ним электрического напряжения для создания электростатического поля внутри трубы, отличающийся тем, что электростатический коагулятор (4) объединен с корпусом сепаратора, образует с ним единый элемент и установлен на расстоянии от входа, где имеет место предварительное разделение воды и нефти, причем коагулятор содержит верхний электрод (12) и нижний электрод (13).

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ниже по потоку от корпуса (1) сепаратора установлен гидравлический затвор (6) и вместе с гидравлическим затвором установлено устройство (7), предназначенное для слива воды, отделенной внутри корпуса (1) сепаратора.

3. Сепаратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус (1) сепаратора содержит два или более последовательно размещенных коагуляторов.

4. Установка для разделения нефти, газа и воды, содержащая трубчатый сепаратор по любому из пп.1-3 и устройство разделения, расположенное выше по потоку от корпуса (1) сепаратора для отделения большинства присутствующего газа.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что устройство разделения представляет собой циклон (3).

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что циклон (3) установлен во взаимосвязи с дроссельным клапаном, создающим высокие касательные напряжения в текучей среде.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что циклон (3) размещен в непосредственной близости от входа корпуса (1) сепаратора.

8. Способ разделения нефти, газа и воды при добыче и производстве нефти и газа из месторождений под морским дном, включающий:
пропускание текучей среды через трубчатый сепаратор, содержащий протяженный трубчатый корпус (1) сепаратора с входным и выходным концами, который имеет диаметр на входном и выходном концах, равный или немного больший, чем диаметр транспортной трубы, к которой присоединен корпус сепаратора, при этом трубчатый сепаратор содержит электростатический коагулятор (4) с электродами;
подачу на электроды электрического напряжения для создания электростатического поля внутри трубы,
при этом электростатический коагулятор (4) объединен с корпусом сепаратора и образует с ним единый элемент и установлен на расстоянии от входа, где имеет место предварительное разделение воды и нефти, причем коагулятор содержит верхний электрод (12) и нижний электрод (13).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для отделения большинства присутствующего газа текучую среду перед прохождением через трубчатый сепаратор пропускают через устройство разделения, расположенное выше по потоку от корпуса (1) сепаратора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу сжатию газа под водой. .

Изобретение относится к энергетике и экологии, в частности к добыче сероводорода как топлива, со дна Черного моря и, таким образом, к предотвращению его естественного подъема в поверхностный обитаемый слой моря.

Изобретение относится к сепараторам для разделения текучих сред, например нефти, газа и воды, используемых при добыче и отборе нефти и газа из пластов, расположенных ниже дна моря.

Изобретение относится к трубчатому сепаратору для разделения текучих сред с несмешивающимися компонентами, таких как нефть, газ и вода

Изобретение относится к трубчатому сепаратору

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых, в частности - метана и пресной воды из подводных газогидратов снижением гидростатического давления
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при выравнивании приемистостей двух скважин

Изобретение относится к подводным системам добычи и транспортировки и может быть применена для сепарирования мультифазного потока

Первый и второй многофазные потоки обрабатываются в первой и второй технологических линиях, которые структурно отличаются друг от друга. При этом в первой и второй технологических линиях создаются различные технологические условия. В первой и второй технологических линиях образуются первый и второй газообразные углеводородные потоки и первый и второй жидкие углеводородные потоки. Первый и второй газообразные углеводородные потоки объединяются ниже по ходу потока от первой и второй технологических линий, чтобы получить объединенный газообразный углеводородный поток. Изобретение обеспечивает возможность предоставления множества трубопроводов с методами обеспечения индивидуального потока, и затем, после технологических линий, газообразные углеводородные потоки объединяются с целью дальнейшей объединенной обработки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройству для обеднения вод газами и включает в себя: систему труб, имеющую одну разведочную трубу для приема газосодержащего флюида, одну нагнетательную трубу для обратного отвода флюида, обедненного газами, и, по меньшей мере, две газовые ловушки, которые расположены в устройстве таким образом, что в газовой ловушке можно создавать выбираемое давление, при этом газовая ловушка функционально связана как с разведочной трубой, так и с нагнетательной трубой таким образом, что флюид из разведочной трубы может направляться через газовую ловушку в нагнетательную трубу, а газовая ловушка выполнена с возможностью соединения с устройством для приема газа. При этом газовые ловушки расположены на определенном расстоянии вертикально друг над другом и относительно обедняемого флюидного месторождения и соединены друг с другом функционально таким образом, что поднимающийся флюид из разведочной трубы попадает в первую газовую ловушку, которая находится на первом уровне давления, при котором выделяется первый газ или газовая смесь, затем обедненный флюид попадает во вторую газовую ловушку на опять же заданном уровне давления, в котором выделяется второй газ/газовая смесь, при этом первое давление и второе давление различаются между собой и отдельные газовые ловушки соответственно могут функционально соединяться с одним или несколькими устройствами приема газа, или одна или несколько групп газовых ловушек могут быть соединены с общим устройством приема газа, а также соответствующие способы и варианты использования. Технический результат заключается в повышении эффективности отделения газа от флюида. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предложены система и способ управления расположенным под водой циклоном, предназначенным для отделения нефти от воды. Циклон расположен с возможностью приема воды вместе с нефтяной составляющей по впускному трубопроводу, нефть отделяется от воды и подается через отверстие для выпуска нефти в выпускной нефтепровод, а вода подается через отверстие для выпуска воды в выпускной водопровод. Система содержит регулирующий клапан, установленный в отверстии для выпуска нефти или выпускном нефтепроводе на выходе из циклона, первый измерительный преобразователь перепада давления, расположенный между впускным трубопроводом и отверстием для выпуска нефти из циклона, и второй измерительный преобразователь перепада давления, расположенный между впускным трубопроводом и отверстием для выпуска воды из циклона. При этом в отверстии для выпуска воды или выпускном водопроводе расположен датчик, предназначенный для измерения содержания нефти и функционально соединенный с регулирующим клапаном средствами управления. Кроме того, регулирующий клапан выполнен с возможностью работы в соответствии с заданным значением отношения между первым и вторым перепадами давления, причем данная уставка и степень открытия регулирующего клапана могут регулироваться в ответ на изменение содержания нефти в воде, которое измеряется указанным датчиком. Предложенная группа изобретений обеспечивает более точное управление и верификацию сепарационного эффекта. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к системам и способам увеличения давления жидкостей в сепараторе углеводородный газ – жидкость, расположенном на морском дне. Технический результат заключается в увеличении давления жидкостей в сепараторе до требуемого уровня. Система содержит сепаратор, имеющий верхнюю и нижнюю секции, соединенные по текучей среде с помощью по меньшей мере одной трубы, проходящей из нижней секции в верхнюю секцию; первый насос, встроенный в нижнюю секцию сепаратора и выполненный с возможностью повышения уровня давления жидкости в нижней секции, когда сепаратор расположен на морском дне; и верхний узел, соединенный с сепаратором и выполненный с возможностью соединения выпускной трубы для жидкости, расположенной по меньшей мере частично снаружи сепаратора, с первым насосом. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Трубчатый сепаратор, установка и способ разделения нефти, газа и воды при добыче и производстве нефти

Наверх