способ разделения водонефтяной эмульсии

Формула изобретения

1. Способ разделения водонефтяной эмульсии на фазы путем проведения всех операций по разделению одновременно и в одном аппарате, которые осуществляют с помощью центробежных сил, которые используют именно по направлению их действия и с наибольшей эффективностью в двухбарабанной центрифуге с ромбовидными барабанами разного диаметра, вращающимися вместе с трубой-осью, при этом предварительное разделение водонефтяной эмульсии на воду, нефть и газ осуществляют в трубе-оси и барабане большего диаметра, а затем окончательное разделение жидкой и газообразной фаз на нефть и газ проводят в барабане меньшего диаметра опять же под действием центробежных сил.

2. Способ разделения водонефтяной эмульсии на фазы по п.1, в котором подачу добытой водонефтяной эмульсии на разделение и вывод газообразных продуктов осуществляют через центральную трубу-ось центрифуги непрерывно и при повышенном давлении.

3. Способ разделения водонефтяной эмульсии на фазы по п.1, в котором жидкие продукты разделения, воду и нефть, удаляют из центрифуги через круговые патрубки, расположенные вокруг неподвижных емкостей, закрывающих подвижные барабаны центрифуги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промысловому разделению смеси нефти, подтоварной воды и попутного газа. Кроме того, оно может быть использовано в области разделения многокомпонентных смесей, очистке городских сточных вод, разделении на фракции, образующихся смесей в химии, нефтехимии, химии органических соединений, а также его можно использовать в областях разделения суспензий и эмульсий.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения на фазы водонефтяной эмульсии, сокращение количества аппаратов, используемых в схемах промысловой подготовки нефти и газа, т.е. снижение металлоемкости добывающей нефтяной промышленности, удаление вместе с водой присутствующих в ней механических примесей, т.е. повышение эксплуатационной надежности промысловых трубопроводов.

В настоящее время в промысловой подготовке добываемой водонефтяной эмульсии, чтобы отделить нужные и ценные продукты: нефть и газ от воды и друг от друга выполняются всего две операции: разгазирование и обезвоживание, но чтобы осуществить эти две операции применяются очень громоздкие схемы цепей аппаратов. Все эти схемы цепей аппаратов вместе с насосными станциями для откачки отделенных друг от друга воды и нефти занимают очень много места, все аппараты соединены между собой большим количеством трубопроводов, на которых установлено большое количество разнообразных задвижек для отключения данного аппарата из схемы в случае ремонта или аварийного выхода из строя. Все это большое количество оборудования очень сложно обслуживать,

Кроме того, в извлекаемой на поверхность водонефтяной эмульсии содержится очень большое количество механических примесей, которые потом при движении по трубопроводам действуют как абразив, протачивая во всех трубопроводах канавки, и их стенки истончаются до такой степени, что под действием повышенного давления в трубопроводе он разрывается и это приводит к авариям с большими материальными, экономическими и экологическими затратами и потерями.

Т.о. сокращение количества аппаратов в схемах промысловой подготовки нефти и уменьшение количества порывов промысловых трубопроводов являются первостепенейшими и актуальнейшими задачами, а решение этих проблем вместе позволит значительно снизить металлоемкость нефтедобывающей промышленности.

Все эти задачи позволяет решить предлагаемый способ разделения водонефтяных эмульсий с помощью центрифугирования, который широко применялся на промыслах США в 1920-1940 гг.

В предлагаемом способе подготовки нефти вместо традиционного гравитационного используется более мощная центробежная сила для разделения на фазы водонефтяной эмульсии. Разница в осуществлении способа состоит в том, что в традиционном многоаппаратном способе сначала идет операция разгазирования и только потом осуществляется операция обезвоживания. В предлагаемом же способе сначала идет обезвоживание и только потом проводится разгазирование нефти, но обе эти операции осуществляются одновременно и в одном аппарате.

Аналогом изобретения является центрифуга, применяемая в настоящее время на нефтяных платформах или свайных основаниях морских нефтяных промыслов в целях экономии места. Применяемые там центрифуги обладают очень большими недостатками: они имеют цилиндрический барабан и, разделяемая жидкость поступает в него с одного конца, а разделенные компоненты выходят с другого конца барабана, т.е. перемещение жидкости идет вдоль оси центрифуги с очень небольшой скоростью, а присутствующие в жидкости механические примеси, как материал, имеющий большую плотность, прижимаются к стенкам барабана центрифуги и еще больше замедляют движение жидкости вдоль оси центрифуги. Поток жидкости при такой малой скорости неспособен смыть и унести с собой механические примеси. По этим причинам применяемые там центрифуги имеют очень низкую производительность и большую энергоемкость /см. Нефтяное хозяйство, 1966 г., №1, стр.56-59/.

Предлагаемый способ разделения водонефтяных эмульсий осуществляется следующим образом.

Добываемую водонефтяную эмульсию подают на разделение в аппарат, установленный непосредственно в месте, где имеется группа добывающих скважин. Аппарат представляет собой центрифугу, состоящую из двух подвижных, вращающихся вместе с трубой-осью 5 ромбовидных барабанов 1 и 3 разного диаметра, окруженных с внешней стороны неподвижными емкостями 2 и 4. Разделяемая смесь попадает в центрифугу через круговой патрубок 14, туда же через штуцер 18 закачивается и реагент, ускоряющий разделение поступивших в центрифугу жидкостей.

Водонефтяная эмульсия через отверстия 8 в центральной трубе-оси 5, вращение которой вместе с ромбовидными барабанами 1 и 3 обеспечивается электродвигателем 13 через соединительную муфту 12, на фазы. Далее жидкость через отверстия 8 в трубе-оси попадает в большой барабан 1, где также под действием центробежных сил происходит предварительное разделение водонефтяной эмульсии на фазы: воду, нефть и газ, причем более тяжелая вода вместе с механическими примесями располагается у периферии большого барабана и через регулируемые по величине штурвалом 19 отверстия 6 в образующей максимальный диаметр большого барабана выбрасывается вместе с механическими примесями в окружающую этот барабан неподвижную емкость 2, откачивается оттуда насосом через круговой патрубок 15 и потом снова закачивается под землю.

Более легкие нефть и газ свободно перетекают в ромбовидный барабан 3 меньшего диаметра и там происходит окончательное разделение жидкой и газообразной фаз разделяемой смеси: нефть под действием центробежных сил выбрасывается из него через регулируемые по величине штурвалом 20 отверстия 7 в образующей максимальный диаметр малого барабана в окружающую его неподвижную емкость 4, откачивается оттуда насосом через круговой патрубок 16 в нефтесборный трубопровод, а газ под собственным давлением через отверстия 8 в центральной трубе-оси и через круговой патрубок 17 выходит из центрифуги и направляется в газосборный трубопровод.

Центральная труба-ось 5 закрыта по торцам сплошными перегородками 9 и 11, а также на этих торцах имеются сальниковые уплотнения 9 и 11 для исключения потерь нефти и газа при их поступлении в центрифугу и выходе газа из нее, а центральная перегородка 10 в трубе-оси 5 служит для исключения попадания жидкостей (воды и нефти) в отделяемый газ.

В предлагаемой конструкции барабана центрифуги центробежными силами поток жидкости направляется перпендикулярно относительно оси центрифуги, а сам барабан имеет в разрезе форму ромба, поэтому под действием центробежных сил механические примеси легко удаляются вместе с потоком воды, а присутствующие в водонефтяной эмульсии глобулы под действием центробежных сил легко коагулируют на наклонных стенках барабана и, сливаясь вместе с водой в один общий поток, также легко удаляются из центрифуги.

Предлагаемый способ промысловой подготовки нефти решает большинство актуальнейших задач, стоящих перед добывающей нефтяной промышленностью.

Для размещения оборудования предлагаемого способа не нужно много места, оно очень компактно и его легко монтировать и обслуживать.

Центрифуги подобной конструкции могут иметь практически любую производительность и их очень легко можно будет автоматизировать.