ТРУБНАЯ СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА
TUBE SEPARATION INSTALLATION

Изобретение относится к области оборудования для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для отделения воды от продукции нефтяных скважин.
Известна трубная сепарационная установка, содержащая выполненную из труб колонну с трубопроводами подвода водонефтегазовой смеси и отвода нефти, воды и газа, при этом колонна выполнена наклонной, подводящий трубопровод соединен с наклонной колонной на расстоянии, равном 0,2-0,25 длины колонны, а нижняя ее часть снабжена трубопроводом для сброса свободной воды, соединенным с газоотводящим коллектором, колонна расположена на поверхности /Авторское свидетельство СССР №1482932, В01D 19/00, 23.06.1989/.
Недостатками данной установки являются недостаточная интенсивность процесса, большие размеры, она способна разделять газожидкостную смесь на нефть и воду при сравнительно небольшом содержании воды, поступающие нефть и вода сначала смешиваются, а затем разделяются, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды.
Известна трубная сепарационная установка, содержащий выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода водонефтегазовой смеси и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем трубопровод подвода водонефтегазовой смеси подсоединен к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение водонефтегазовой смеси на газ, нефть и воду, успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, успокоительный коллектор выполнен прямолинейно, имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной и эксцентричный верхний вход газожидкостной смеси, а на выходе дополнительно оснащен патрубком отвода газа в наклонную колонну под прямым углом к ее оси, причем угол наклона наклонной колонны относительно горизонта составляет 4-15° (RU 2135886, F17D 3/14, 27.08.1999).
Недостатками данной установки являются:
- недостаточная интенсивность процесса, так как поступающие нефть и вода сначала предварительно разделяются в успокоительном коллекторе, а затем снова смешиваются после входа в наклонную колонну, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды;
- большие габариты, так как успокоительный коллектор имеет одинаковый диаметр с наклонной колонной.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является трубная сепарационная установка, содержащая выполненную из труб наклонную колонну, состоящую из водоотстойной и нефтеотстойной секций, трубопровод подвода водонефтегазовой смеси и подсоединенные к колонне трубопроводы отвода нефти, воды и газа, причем трубопровод подвода водонефтегазовой смеси подсоединен к успокоительному коллектору, обеспечивающему расслоение водонефтегазовой смеси на газ, нефть и воду, успокоительный коллектор подсоединен к боковой поверхности колонны, внутри колонны ниже выходного отверстия успокоительного коллектора установлены перегородки, открытые в верхней части, при этом наиболее удаленная от места входа смеси перегородка выполнена высотой большей, чем высота остальных перегородок, с образованием кармана между этой перегородкой и выходным отверстием успокоительного коллектора для скапливания поступающей в колонну нефти, а к успокоительному коллектору подсоединен патрубок сброса воды, соединенный с донной частью водоотстойной секции колонны (RU 2291734, В01D 19/00, 20.01.2007).
Недостатками данной установки являются недостаточные интенсивность процесса и качество сепарации, так как поступающие нефть и вода сначала предварительно разделяются в успокоительном коллекторе, а затем снова смешиваются после входа в наклонную колонну, что ведет к увеличению времени отстоя и снижению качества воды.
Решаемая задача - повышение эффективности трубной сепарационной установки за счет увеличения качества и интенсивности процесса сепарации.
Поставленная задача решается тем, что в трубной сепарационной установке, содержащей наклонную колонну и подсоединенные к ней трубопроводы подвода водонефтегазовой смеси и отвода нефти, воды и газа, причем трубопровод подвода водонефтегазовой смеси соединен с колонной через устройство-успокоитель, оснащенное патрубком сброса воды, также связанным с колонной, устройство-успокоитель выполнено в виде устройства для предварительного разделения водонефтегазовой смеси, оснащенного дополнительно патрубками отвода газа и нефти, подающими соответственно газ в трубопровод отвода газа, а нефть - в колонну, причем выход патрубка сброса воды в колонну расположен выше выхода патрубка подачи нефти в колонну. Выход патрубка сброса воды подсоединен к нефтеотстойной секции колонны на уровне верхнего уровня жидкости в нефтеотстойной секции. Вход в трубопровод отвода нефти расположен на уровне верхнего уровня жидкости в нефтеотстойной секции. Верхний уровень жидкости в нефтеотстойной секции поддерживается автоматически, например, с помощью гидрозатвора, установленного на трубопроводе отвода нефти. Выход патрубка подачи нефти подсоединен к колонне на уровне или ниже нижнего уровня нефти в колонне.
Подвод водонефтегазовой смеси по трубопроводу подвода водонефтегазовой смеси в соединенное с ним устройство для предварительного разделения водонефтегазовой смеси на предварительно разделенные газ, нефть и воду позволяет осуществить предварительное разделение водонефтегазовой смеси на предварительно (некачественнно) разделенные воду, нефть и газ, что в дальнейшем за счет раздельного ввода предварительно разделенных нефти и воды позволяет повысить интенсивность процесса. Дополнительно отвод предварительно разделенного газа из устройства для предварительного разделения позволяет сократить длину колонны за счет уменьшения объема поступающего в нее газа, что также обеспечивает повышение интенсивности процесса. В качестве устройства для предварительного разделения водонефтегазовой смеси на предварительно разделенные воду, нефть и газ можно использовать, например сепарационную установку (RU 2285555, В01D 19/00, 20.10.2006) с сокращенным временем пребывания водонефтегазовой смеси в ней.
Признак «выход патрубка сброса воды (предварительно разделенной) в колонну расположен выше выхода патрубка подачи нефти (предварительно разделенной) в колонну» позволяет организовать в колонне встречное течение всплывающей нефти и оседающей воды. При этом создается гидрофобный слой нефти, проходя через который, вода дополнительно очищается от нефтепродуктов. Все это обеспечивает повышение интенсивности процесса.
Подсоединение выхода патрубка сброса воды (предварительно разделенной) к нефтеотстойной секции колонны на уровне верхнего уровня жидкости в нефтеотстойной секции позволяет увеличить время нахождения воды в колонне и толщину проходимого ею гидрофобного слоя нефти, что обеспечивает повышение качества сепарации.
Расположение входа в трубопровод отвода нефти из колонны на уровне верхнего уровня жидкости в нефтеотстойной секции позволяет отводить нефть из самых верхних слоев, где она наиболее обезвожена, что обеспечивает качество сепарации и повышение интенсивности процесса.
Автоматическое поддержание верхнего уровня жидкости в нефтеотстойной секции, например, с помощью гидрозатвора, установленного на трубопроводе отвода нефти, позволяет организовать установившийся процесс, что обеспечивает качество сепарации и повышение интенсивности процесса.
Подсоединение выхода патрубка подачи предварительно разделенной нефти к колонне на уровне или ниже нижнего уровня нефти в колонне позволяет организовать прохождение всплывающей нефти через весь гидрофобный слой нефти, что обеспечивает качество сепарации. Дополнительно при прохождении предварительно разделенной нефти через часть слоя воды происходит сброс части воды из предварительно разделенной нефти, что также обеспечивает повышение интенсивности процесса.
Предлагаемая трубная сепарационная установка показана на чертеже.
Трубная сепарационная установка включает трубопровод подвода 1 водонефтегазовой смеси, соединенный с устройством для предварительного разделения 2 водонефтегазовой смеси на воду, нефть и газ. Устройство для предварительного разделения 2 соединено патрубками сброса предварительно разделенной воды 3 и нефти 4 с колонной 7, включающей водоотстойную 8 и нефтеотстойную 9 секции. К верхней части устройства для предварительного разделения 2 подсоединен патрубок отвода газа 5 с клапаном 6 в трубопровод отвода газа 15. К нижней донной части водоотстойной секции 8 колонны 7 подсоединен трубопровод отвода воды 10 с клапаном 11. К нефтеотстойной секции 9 колонны 7 подсоединен трубопровод отвода нефти 12 с клапаном 13, а к верхней части нефтеотстойной секции 9 - трубопровод отвода газа 15 с клапаном 14.
Трубная сепарационная установка работает следующим образом. По трубопроводу подвода 1 водонефтегазовая смесь поступает в устройство для предварительного разделения 2, в котором происходит предварительное разделение водонефтегазовой смеси на предварительно разделенные воду, нефть и газ. Предварительно разделенная вода по патрубку сброса 3 поступает в нефтеотстойную 9 секцию колонны 7, а предварительно разделенная нефть по патрубку подачи 4 - в нефтеотстойную 9 или водоотстойную 8 секцию колонны 7. Предварительно разделенный газ из устройства для предварительного разделения 2 поступает в патрубок отвода газа 5 и оттуда - в трубопровод отвода газа 15. Отвод основной части газа из водонефтегазовой смеси до входа в колонну 7 позволяет уменьшить рабочий объем колонны 7. Так как предварительно разделенная вода поступает в колонну 7 выше, чем предварительно разделенная нефть, а плотность нефти меньше плотности воды, то в слое нефти (гидрофобном слое) между местами ввода в колонну предварительно разделенных нефти и воды возникают встречные потоки оседающей воды и всплывающей нефти. При этом осуществляется очистка нефти и воды: при всплытии предварительно разделенной нефти из нее выделяется вода и оседает вниз; а при оседании воды в гидрофобном слое нефти от воды отделяется нефть. Оставшийся в предварительно разделенных нефти и воде газ выделяется в колонне 7, скапливается в ее верхней части и отводится в трубопровод отвода газа 15. Вода из водоотстойной секции 8 колонны 7 отводится по трубопроводу отвода воды 10. Нефть из нефтеотстойной секции 9 колонны 7 отводится по трубопроводу отвода нефти 12. За счет постоянного отвода нефти из колонны 7 осуществляется постоянное обновление нефти гидрофобного слоя. Клапаны 11 и 13 служат для регулирования отвода воды и нефти соответственно из колонны 7. Клапаны 6 и 14 предназначены для регулирования отвода газа из устройства для предварительного разделения 2 и колонны 7 соответственно.
Таким образом, заявляемая трубная сепарационная установка позволяет повысить качество сепарации и интенсивность процесса.