Способ и устройство для обезвоживания нефти

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и может быть использовано для обезвоживания нефти в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Способ включает воздействие на нефть ударными волнами, которые возникают при высоковольтном импульсном разряде в воде, находящейся в отделенном от обрабатываемой водонефтяной эмульсии герметичном цилиндрическом мембранном излучателе с электродами, расположенными на ее торцевых стенках. При этом нефть через патрубок подается в технологическую емкость, где после обработки гидравлическими волнами расслаивается на газ, нефть и воду, которые выводятся через соответствующие отводы. Технический результат состоит в повышении эффективности обезвоживания нефти. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и может быть использовано для обезвоживания нефти в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Первичную подготовку нефти на нефтепромыслах, как известно, осуществляют термохимическим обезвоживанием при повышенных температурах и/или давлениях в присутствии деэмульгатора. Соответствующие установки обладают существенными недостатками - большим объемом отстойной аппаратуры, необходимостью высоких температур и значительным расходом деэмульгатора, а также относительно длительным временем отстоя.

Известны способы разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий, основанные на создании областей микроразрывов в нефти в сильно развитом турбулентном течении с предварительным подогревом и добавкой ПАВ (патент РФ 2045982, кл. B01D 17/00, B01D 19/00, от 1995 г.), под воздействием ультразвуковых волн (патент РФ 2339679 кл. C10G 33/00, от 2008 г.), в электрическом поле (патент РФ 2183132, кл. B01D 17/04, от 2002 г.). Эти и другие известные способы, представляющие комбинированное воздействие на водонефтяную эмульсию нескольких факторов, делают их технологически сложными и требуют значительных энергетических затрат.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения нефтяной эмульсии под действием высоковольтных электрических импульсных разрядов, вызывающих возникновение ударной волны, резкое повышение давления и температуры разделяемой среды (а.с. №1526737, МПК⁴ B01D 17/06, опубл. 07.12.89 г.). Недостатком данного способа является необходимость подбора оптимального режима разряда (амплитуды напряжения и расстояния между электродами) не только для нефтей различных месторождений, но и в процессе обработки эмульсии вследствие непрерывного изменения проводимости среды. Отклонение от оптимальных режимов разряда может вызвать коксование нефти, либо обратный процесс - эмульсацию.

Другим недостатком является то, что электроды находятся в агрессивной среде, вызывающей электрохимическую коррозию и загрязнение, что приводит к износу электродов и срыву рабочего режима установки. Кроме того, непосредственное прохождение искрового разряда через нефть нежелательно с точки зрения техники безопасности в связи с возможностью взрыва парогазовой смеси, образовавшейся при электроискровом разряде.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков наиболее близкого аналога и создание надежного, стабильного способа обработки нефтяных эмульсий.

Поставленная задача решается тем, что высоковольтный импульсный разряд создается не в обрабатываемой среде непосредственно, а в дополнительной емкости с водой, непроницаемой для водонефтяной эмульсии, боковые стены которой представляют собой упругую мембрану. При этом гидроудары через мембрану передаются в обрабатываемую среду, приводя к разрушению нефтяной эмульсии. В отличие от наиболее близкого способа, наличие мембраны приводит к более равномерному распределению мощности электрогидравлических ударов в рабочем объеме, обеспечивая тем самым мягкий и стабильный режим разрушения эмульсий практически во всем рабочем объеме и исключая необратимый процесс коксования. Другим отличительным свойством является осуществление разряда не в водонефтяной эмульсии, а в воде, что продлевает сроки службы электродов, а также создает безопасные условия работы персонала. Кроме того, наличие двух рабочих зон обеспечивает более эффективную деэмульсацию нефти.

Способ осуществляется следующим образом (рис.1). Нефтяную эмульсию подают в емкость 1 через подводящий патрубок 2 с задвижкой, после чего эмульсия попадает в первую рабочую зону емкости - зону А, где она подвергается гидроимпульсной обработке. Источником гидроимпульсов служит размещенный в зоне А цилиндрической формы герметичный мембранный излучатель 3 (выполненный, например, из полимерных эластичных материалов или тонкой металлической фольги), наполненный водой, с размещенными внутри электродами 4 и 5 и закрепленными при помощи диэлектрических стержней 6 и 7, проходящих через торцевые диэлектрические заглушки 8 и 9 внутрь цилиндрического излучателя. Высота излучателя равняется половине высоты зоны А, и он помещается в нижней части емкости для исключения повторного эмульгирования нефти при воздействии гидроударами.

От генератора импульсов тока 10 через проходные изоляторы 11 и 12 электрическая энергия подается на электроды 4 и 5, между которыми в воде происходит короткоимпульсный электрический разряд (амплитуда напряжения до 8 кВ, длительность около 10 мкс). Возникающий после разряда электрогидравлический удар через мембранный корпус 13 излучателя 3 передается на объем обрабатываемой водонефтяной эмульсии зоны А. Патрубок 14 служит для вывода парогазовой смеси, образующейся в результате импульсных разрядов, и одновременно для пополнения излучателя водой.

Цилиндрический мембранный излучатель 3 располагается на одинаковом расстоянии от стенок емкости 1 и поперечной перегородки 15, выполненной из упругого материала (например, металлической фольги). Эта упругая перегородка, открытая для обрабатываемой жидкости сверху и снизу, получая импульсы гидроударов от излучателя 3, позволяет осуществлять дополнительно более глубокую деэмульсацию во второй рабочей зоне - зоне В.

В процессе обработки нефтеводогазовой смеси, поступившей в зону А, начинается процесс разделения потока на газ, нефть и воду. Газ, выделяясь, занимает верхнюю часть емкости 1; выделившаяся вода занимает нижнюю часть емкости и свободно движется под поперечной перегородкой 15 до отводящего воду патрубка 16.

Отделившаяся от воды нефть перетекает поверх перегородки 15 в зону В и далее собирается в зоне С, откуда откачивается по трубопроводу 17.

Зона В отделена от зоны С перегородкой 18, верхний уровень которой ниже уровня экрана. Над входом патрубка 16 для откачки воды имеется горизонтальный козырек 19, исключающий попадание эмульсии в трубопровод вследствие воронкообразования.

Отделение газа от нефти и воды происходит во всем пространстве емкости 1, а его отвод производится по трубопроводу 20 под рабочим давлением аппарата.

Способ обезвоживания нефти, включающий воздействие электрического разряда, отличающийся тем, что обезвоживание производится в двух рабочих зонах, при этом в первой рабочей зоне происходит основное обезвоживание нефти путем гидроудара, осуществляемого электрическим разрядом, который производится в герметичном цилиндрическом мембранном излучателе, расположенном в нижней половине емкости первой рабочей зоны и на равноудаленном расстоянии между ее боковыми стенками, торцом и поперечной упругой перегородкой, отделяющей первую рабочую зону от второй, а во второй рабочей зоне производится дополнительное обезвоживание нефти за счет воздействия на нее поперечной упругой перегородки, получающей остаточный импульс электрического разряда мембранного излучателя.

Устройство для обезвоживания нефти, состоящее из емкости с размещенными в ней электродами, отличающееся тем, что емкость разделена на зоны и обезвоживание производится в двух рабочих зонах, разделенных поперечной упругой перегородкой, получающей остаточный импульс электрического разряда, а электроды размещены в в герметичном цилиндрическом мембранном излучателе, расположенном в нижней половине емкости первой рабочей зоны и на равноудаленном расстоянии между ее боковыми стенками, торцом и поперечной упругой перегородкой.

Таким образом, двухступенчатая обработка водонефтяной эмульсии, при которой в первой рабочей зоне (зона А) осуществляется основное ее разделение на нефть и воду, а во второй рабочей зоне (зона В) - дополнительная в мягком режиме, обеспечивает более эффективную деэмульсацию, а разряд в воде - стабильность, долговечность, надежность и безопасность работы установки.

1. Способ обезвоживания нефти, включающий воздействие электрического разряда, отличающийся тем, что обезвоживание производится в двух рабочих зонах, при этом в первой рабочей зоне происходит основное обезвоживание нефти путем гидроудара, осуществляемого электрическим разрядом, который производится в герметичном цилиндрическом мембранном излучателе, расположенном в нижней половине емкости первой рабочей зоны и на равноудаленном расстоянии между ее боковыми стенками, торцом и поперечной упругой перегородкой, отделяющей первую рабочую зону от второй, а во второй рабочей зоне производится дополнительное обезвоживание нефти за счет воздействия на нее поперечной упругой перегородки, получающей остаточный импульс электрического разряда мембранного излучателя.

2. Устройство для обезвоживания нефти, состоящее из емкости с размещенными в ней электродами, отличающееся тем, что емкость разделена на зоны, и обезвоживание производится в двух рабочих зонах, разделенных поперечной упругой перегородкой, получающей остаточный импульс электрического разряда, а электроды размещены в герметичном цилиндрическом мембранном излучателе, расположенном в нижней половине емкости первой рабочей зоны и на равноудаленном расстоянии между ее боковыми стенками, торцом и поперечной упругой перегородкой.