центробежное коалесцирующее устройство

Формула изобретения

Центробежное коалесцирующее устройство, содержащее устройство создания центробежной силы, входной патрубок и патрубки вывода нефти и воды, отличающееся тем, что устройство создания центробежной силы выполнено в виде плоской архимедовой спирали, соединенной тангенциальным сужающимся патрубком с входным патрубком, и снабжено верхней и нижней крышками с размещенными на них патрубками для вывода нефти и воды, при этом между витками спирали образован канал, направляющий исходный продукт от периферии к центру, на крышках в центре спирали выполнены отверстия для вывода нефти и воды, разделенные перегородкой, отверстие для вывода нефти расположено концентрично патрубку вывода нефти, отверстие для вывода воды - концентрично патрубку вывода воды, кроме того, положение перегородки относительно ширины канала определяется процентным соотношением воды и нефти в исходном продукте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для деэмульсации при подготовке товарной нефти.

Известно устройство для коалесценции водонефтяной эмульсии телескопического типа, выполненное в виде коаксиально установленных друг в друге цилиндров, при этом эмульсия движется от центрального цилиндра в зазоре между соседними цилиндрами, постепенно переходя к внешнему цилиндру [Тронов В.П. «Система нефтегазосбора и гидродинамики основных технологических процессов». - Казань: Изд-во «Фэн». 2002. С.326].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции. Наиболее близким к заявляемому является центробежное коалесцирующее устройство, содержащее устройство создания центробежной силы - вращающийся ротор, вал которого служит патрубком для ввода эмульсии, и патрубки для вывода нефти и воды (Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М.: «Недра». 1979. С.205-207).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, т.к. оно содержит вращающийся ротор с электроприводом. Кроме того, устройство не обеспечивает высокую эффективность коалесценции, обусловленную движением эмульсии от центра к периферии, где величина сопротивления движению эмульсии снижает результативность коалесценции.

Задача изобретения - упрощение конструкции и повышение эффективности центробежного коалесцирующего устройства.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:

- упрощение конструкции, вследствие того что она не содержит подвижных частей и привода;

- экономичность, обусловленная использованием кинетической энергии потока и не требующей дополнительных источников энергии;

- высокая эффективность, обусловленная повышением величины центробежной силы при движении потока от периферии к центру.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном центробежном коалесцирующем устройстве, содержащем устройство создания центробежной силы, входной патрубок ввода исходного продукта (водонефтяной эмульсии) и патрубки вывода нефти и воды, особенность заключается в том, что устройство создания центробежной силы выполнено в виде плоской архимедовой спирали, соединенной тангенциальным сужающимся патрубком с входным патрубком, и снабжено верхней и нижней крышками с размещенными на них патрубками для вывода нефти и воды, при этом между витками спирали образован канал, направляющий исходный продукт от периферии к центру, на крышках устройства в центре спирали выполнены отверстия для вывода нефти и воды, разделенные перегородкой, причем отверстие для вывода нефти расположено концентрично патрубку вывода нефти, отверстие для вывода воды - концентрично патрубку вывода воды, а тангенциальный патрубок присоединен к периферийному каналу центробежного устройства, кроме того, положение перегородки относительно ширины канала определяется процентным соотношением воды и нефти в исходном продукте.

На фиг.1 показана схема размещения центробежного коалесцирующего устройства в отстойнике.

На фиг.2 показано центробежное коалесцирующее устройство.

Центробежное коалесцирующее устройство размещено в отстойнике 1 и содержит устройство создания центробежной силы, которое выполнено в виде плоской архимедовой спирали 2, соединенное тангенциальным сужающимся патрубком 3 с входным патрубком 4 ввода исходного продукта, и снабжено верхней и нижней крышками 5 и 6 с размещенными на них патрубками для вывода нефти 7 и воды 8. Между витками спирали образован канал, направляющий эмульсию от периферии к центру, на крышках 5 и 6 по центру спирали выполнены отверстия 9 для вывода нефти и для вывода воды 10, разделенные перегородкой 11, отверстие 9 для вывода нефти расположено концентрично патрубку 7 вывода нефти, отверстие для вывода воды 10 - концентрично патрубку 8 вывода воды, а тангенциальный патрубок 3 присоединен к периферийному каналу 12 центробежного устройства, кроме того, положение перегородки 11 относительно ширины канала определяется процентным соотношением воды и нефти в исходном продукте.

Сущность работы предлагаемого аппарата заключается в следующем. Водонефтяная эмульсия подается через входной патрубок 4 в сужающийся патрубок 3, соединенный тангенциальным сужающимся патрубком 3 с входным патрубком 4 ввода исходного продукта, где поток, в соответствии с законом Бернулли, увеличивает скорость движения под действием кинетической энергии жидкости. Из патрубка 3 эмульсия попадает в периферийный участок канала 12, образованного витками плоской архимедовой спирали, придающей ей направление движения от периферии к центру. При движении по спирали эмульсия испытывает воздействие центробежной силы, величина которой возрастает по мере приближения к центру, т.к. скорость движения потока не изменяется, а радиус изгиба витков спирали уменьшается. Благодаря центробежной силе вода как более плотная среда стремится выйти из связанного состояния и вытесняется к внешней стенке спирали, разрушая при этом бронирующие оболочки эмульсии и освобождая глобулы нефти. Обезвоженная нефть и вода при дальнейшем движении по спирали разделяются на два слоя - слой нефти и слой воды. Каждый из этих слоев перегородкой 11 направляется к выходным отверстиям, поток воды - к отверстию 10 и выводится через патрубок 8, а поток нефти - к отверстию 9 и выводится через патрубок 7.

Положение перегородки относительно ширины канала, по которому движется поток жидкости, определяется процентным соотношением воды и нефти в исходном продукте скважины и устанавливается заранее при изготовлении аппарата. Например, при обводненности 80% расстояние между кромкой перегородки и внешней стороной канала устанавливают на уровне 0,8 от его ширины.

После выхода из устройства 2 через патрубок 7 нефть всплывает вверх в водной среде и смешивается со слоем нефти, скапливающейся в верхней части отстойника. Выходящая из устройства 2 вода через патрубок 8 смешивается с водной средой, заполняющей нижнюю часть отстойника. Таким образом производится процесс коалесцирования глобул нефти и отделения их от воды.

Изобретение находит промышленное применение в нефтедобывающей промышленности для подготовки товарной нефти.