установка подготовки продукции скважин

Формула изобретения

Установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и с турбулизатором потока, трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды, отличающаяся тем, что сужающаяся и расширяющаяся части узла разрушения бронирующих оболочек выполнены в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающейся части и 2 - 20^o у расширяющейся, причем турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение, в частности, в технологических приемах для разделения пластовых флюидов на компоненты - нефть, газ, воду (подготовка нефти).

Технологические приемы для подготовки нефти (отраслевой термин - деэмульсация), изучены достаточно подробно и широко применяются на практике [1].

Известно, что существующие установки деэмульсации без предварительного подогрева эмульсии и добавки специальных реагентов (деэмульгаторов) для удаления бронирующих оболочек (природные стабилизаторы эмульсии и механические примеси на границе раздела нефть - вода, препятствующие слиянию капель воды при их столкновении) малоэффективны, поэтому практически всю добываемую обводненную нефть подготавливают на термохимических установках при повышенных температурах с добавкой деэмульгаторов.

Эти установки обладают существенным недостатком - большим объемом отстойной аппаратуры (металлоемкость), а процесс подготовки нефти в них требует высоких температур и большого расхода деэмульгатора.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка подготовки продукции скважин, включающая соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек (УРБО) в виде сопла Лаваля с сужающейся и расширяющейся частями и с турбулизатором потока, два трехфазных сепаратора с отводами нефти, газа и воды, трубный каплеобразователь, концевой делитель фаз для раздвоения потока нефти при направлении ее в два трехфазных сепаратора нефти и воды [2].

Недостатки установки заключаются в следующем.

1. Сложность в изготовлении сопла Лаваля (УРБО) из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла, кроме того, работы по выполнению фигурных радиусов кривизны сопла являются дорогостоящими;

2. Большая металлоемкость из-за наличия сразу двух трехфазных сепараторов нефти и воды;

3. Выполнение турбулизатора потока в УРБО в виде самой узкой и очень короткой части сопла Лаваля, что не обеспечивает полного разрушения исходной эмульсии, и как следствие - удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости конструкции, ее упрощение при выдерживании необходимых требований к качеству продукции.

Задача достигается тем, что в установке подготовки продукции скважин, включающей соединенные между собой трубопроводами узел подогрева, узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизаторами потока, трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа, воды, согласно изобретению сужающаяся и расширяющаяся части узла разрушения бронирующих оболочек выполнены в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся, причем турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров.

Существенные признаки изобретения.

1. Узел подогрева.

2. Узел разрушения бронирующих оболочек с сужающейся и расширяющейся частями и турбулизатором потока.

3. Трехфазный сепаратор с отводами нефти, газа и воды.

4. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса.

5. Выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся.

6. Выполнение турбулизатора потока в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров.

7. Трубопроводы, соединяющие между собой узел подогрева, УРБО и трехфазный сепаратор.

Признаки 1-3 являются общими с прототипом, а существенные признаки 4-7 являются существенными отличительными признаками.

Сущность изобретения.

Известные установки подготовки (деэмульсации) продукции скважин для осуществления процесса требуют большого расхода металла из-за наличия двух трехфазных сепараторов воды и нефти, трубного каплеобразователя и концевого делителя фаз. Кроме того, в известной установке в качестве УРБО используют сопло Лаваля, сложного и дорогого в изготовлении из-за наличия фигурных радиусов кривизны на входе и выходе из сопла. При прохождении потоком самой узкой части сопла Лаваля не создается высокая турбулентность потока (из-за малой ее длины) и как следствие не происходит полного разрушения исходной эмульсии и удаления бронирующих оболочек полностью с границы раздела фаз нефть-вода.

Всех этих недостатков лишена предлагаемая установка подготовки продукции скважин. Это стало возможным благодаря предложенному выполнению узла разрушения бронирующих оболочек, в котором турбулизатор потока выполнен в виде цилиндра с длиной 5 - 10 его диаметров (больше зоны установления потока). Такая длина обеспечивает высокую турбулентность потока (не менее числа Рейнольдса 200000), что обеспечивает практически полное разрушение исходной эмульсии и удаление бронирующих оболочек с границы раздела фаз нефть-вода. При длине цилиндра менее 5 диаметров указанный эффект не достигается (или достигается частично), а при длине более 10 диаметров цилиндра - неоправданно возрастает металлоемкость установки.

Кроме того, промысловые испытания показали, что выполнение сужающейся и расширяющейся частей узла разрушения бронирующих оболочек в виде конуса с углом конусности 20 - 70^o у сужающей части и 2 - 20^o у расширяющейся части обеспечивает разрушение смеси, состоящей из нефти и воды, причем угол конусности в сужающейся части УРБО определяют условиями для минимальных потерь давления при резком сужении потока. Угол конусности расширяющейся части УРБО определяют условием постепенного роста масштаба турбулентных пульсаций для увеличения вероятности сталкивания тонкодисперсных капелек воды, лишенных бронирующей оболочки, их укрупнения с одновременным предупреждением вторичного передиспергирования укрупнившихся капель.

Такая конструкция УРБО позволяет направлять обработанную эмульсию сразу же в отстойную аппаратуру (один трехфазный сепаратор) без каплеобразователя и концевого делителя фаз, в которых обычно происходит окончательное разделение исходного сырья на компоненты с требуемыми параметрами качества продукции. Причем исследования проб эмульсии на выходе из УРБО предложенной конструкции, взятых с верхней образующей потока, показали, что ее стабильность (наличие бронирующей оболочки) и обводненность соответствует стабильности и обводненности эмульсии на выходе делителя фаз в конце каплеобразователя (по прототипу). Именно поэтому нефть после УРБО новой конструкции можно направлять единым потоком в трехфазный сепаратор.

На фиг. 1 представлена установка подготовки продукции скважин (схематично);

на фиг. 2 - представлен УРБО в поперечном сечении.

Установка подготовки продукции скважины включает узел подогрева 1, узел разрушения бронирующих оболочек 2, трехфазный сепаратор 3 с отводами 4, 5, 6 соответственно нефти, газа и воды. Узел подогрева 1, УРБО 2 и трехфазный сепаратор 3 соединены между собой трубопроводами 7, 8, 9.

УРБО 2 выполнен с сужающейся 10 и расширяющейся 11 частями в виде конуса и с турбулизатором потока 12 в виде цилиндра. Сужающаяся часть 10 УРБО 2 имеет угол конусности = 20 - 70^o, а расширяющаяся часть 11 - имеет угол конусности = 2 - 20^o. Длина цилиндра турбулизатора потока 12 составляет 5 - 10 его диаметров - d.

Установка работает следующим образом. Промысловую смесь воды и нефти прокачивают по трубопроводу 7 в узел подогрева 1, где происходит нагрев ее до необходимой температуры. Далее по трубопроводу 8 нагретую смесь подают в УРБО 2, где происходит передиспергация эмульгированных капель воды с увеличением межфазной поверхности и удаление с нее природных стабилизаторов эмульсии (приводящие к сокращению расхода эмульсии). Потом по трубопроводу 9 смесь потоком направляют в трехфазный сепаратор 3, где происходит деление смеси на фазы нефть, вода и газ и последующий выход этих фаз из сепаратора 3 через отводы 4, 5, 6.

Применение предложенной установки подготовки продукции скважин позволяет увеличить реальный выход подготовленной нефти, снизить металлоемкость конструкции установки, а также упростить ее.

Источники информации:

1. Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. Москва, Недра, 1979, с. 209-215.

2. Патент РФ N 2045982, кл. В 01 D 17/00, 1995 г.