УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ И НАГРЕВА ВОДОНЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ
WATER-OIL EMULSION SEPARATION AND HEATING PLANT

Изобретение относится к технике разделения и нагрева водонефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.
Прототипом является установка для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии, включающая емкость с патрубками ввода водонефтяной эмульсии, вывода частично обезвоженной нефти, вывода воды и вывода газа, установленный в емкости цилиндрический кожух с патрубками и размещенной в нем жаровой трубой с расположенными внутри и снаружи трубчатыми спиральными змеевиками и циркуляционный насос (см. АС СССР №1301445, В01D 17/04, БИ №13, 1987 г.).
Недостатками прототипа являются высокая пожароопасность, обусловленная размещением цилиндрического кожуха с жаровой трубой и трубчатыми спиральными змеевиками в емкости, низкая интенсивность теплопередачи из-за относительно малой поверхности теплообмена цилиндрического кожуха и низкая надежность из-за нарушения герметичности соединений цилиндрического кожуха с емкостью и с жаровой трубой от температурных напряжений.
Задачей изобретения является исключение пожароопасности, повышение интенсивности теплопередачи и повышение надежности.
Поставленная задача решается тем, что в установке для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии, включающей емкость с патрубками ввода водонефтяной эмульсии, вывода нефти, воды и нефтяного газа, цилиндрический кожух с патрубками и с размещенной в нем жаровой трубой и циркуляционный насос, согласно изобретению, цилиндрический кожух с размещенной в нем жаровой трубой установлен снаружи емкости, на емкости смонтированы узлы ввода и вывода теплоносителя, а в емкости установлен нагреватель с патрубком ввода теплоносителя, соединенным трубопроводом через узел ввода теплоносителя на емкости с патрубком вывода теплоносителя на цилиндрическом кожухе, и патрубком вывода теплоносителя, соединенным трубопроводом через узел вывода теплоносителя на емкости с входом насоса, выход которого соединен трубопроводом с патрубком ввода теплоносителя, вмонтированным на цилиндрическом кожухе, нагреватель выполнен в виде продольно расположенных в емкости труб, вмонтированных концами в трубные решетки, к каждой из которых герметично присоединено днище, образующее с трубной решеткой сообщенную с трубами камеру, в одной из камер установлена перегородка, разделяющая камеру на верхнюю и нижнюю полукамеры, патрубок ввода теплоносителя нагревателя расположен на верхней полукамере, патрубок вывода теплоносителя нагревателя - на нижней полукамере, а нагреватель установлен в емкости на опоры с возможностью продольного перемещения относительно опор.
На чертеже изображена схема установки для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии.
Установка содержит емкость 1 с патрубками 2, 3, 4 и 5 ввода нефтяной эмульсии, вывода нефти, вывода воды и вывода нефтяного газа, расположенный снаружи емкости цилиндрический кожух 6 с патрубками 7, 8 ввода и вывода теплоносителя и с размещенной в нем жаровой трубой 9, циркуляционный насос 10 и нагреватель 11.
На емкости 1 смонтированы узел 12 ввода теплоносителя в нагреватель 11 и узел 13 вывода теплоносителя из нагревателя.
Нагреватель 11 выполнен в виде продольно расположенных в емкости 1 труб 14, вмонтированных концами в трубные решетки 15, 16, к левой из которых герметично присоединено днище 17, а к правой - днище 18, образующие с трубными решетками сообщенные с трубами камеры 19, 20.
В камере 19 нагревателя 11 установлена перегородка 21, разделяющая камеру на нижнюю и верхнюю полукамеры. В верхнюю полукамеру камеры 19 вмонтирован патрубок 22, соединенный трубопроводом 23 через узел 12 емкости 1 с патрубком 8 цилиндрического кожуха 6, а в нижнюю полукамеру - патрубок 24, соединенный трубопроводом 25 с входом насоса 10, выход которого соединен трубопроводом 26 с патрубком 7 цилиндрического кожуха 6.
Патрубок 5 емкости 1 соединен трубопроводом 27 с газовой горелкой 28, вмонтированной в жаровую трубу 9.
Нагреватель 11 установлен в емкости 1 на опоры 29 с возможностью продольного перемещения, что исключает нарушение герметичности соединений трубных решеток 15, 16 с трубами 14 и днищами 17, 18 при появлении температурных напряжениях в этих соединениях.
Установка работает следующим образом.
Водонефтяная эмульсия под пластовым давлением поступает в емкость 1 через патрубок 2 и заполняет ее до уровня раздела фаз жидкость-газ, при этом нагреватель 11 находится в емкости в жидкой фазе. Получая тепло от нагревателя 11, водонефтяная эмульсия нагревается и разделяется на нефть, уходящую из емкости 1 через патрубок 3, и воду, выходящую из емкости через патрубок 4.
Выделяющийся из водонефтяной эмульсии нефтяной газ, из газового пространства емкости 1 уходит через патрубок 5 и по трубопроводу 27 поступает в горелку 28, которая воспламеняет этот газ. Сгорающий в жаровой трубе 9 газ отдает тепло через стенку теплоносителю, нагнетаемому циркуляционным насосом 10 в цилиндрический кожух 6 по трубопроводу 26 через патрубок 7. Нагретый в кожухе 6 теплоноситель выходит из кожуха через патрубок 8 и по трубопроводу 23 поступает через узел 12 на емкости 1 и патрубок 22 в верхнюю полукамеру камеры 19. Из этой полукамеры теплоноситель по верхнерасположенным трубам 14 уходит в камеру 20, из которой, меняя направление своего движения на противоположное, уходит по нижерасположенным трубам нагревателя 11 в нижнюю полукамеру камеры 19, отдавая тепло через стенку труб 14 и камер 19, 20 эмульсии, теплоноситель охлаждается, выходит из нижней полукамеры камеры 19 через патрубок 24 и через узел 13 на емкости 1, поступает по трубопроводу 25 на вход насоса 10, нагнетающий теплоноситель в цилиндрический кожух 6.
Большая суммарная поверхность теплообмена камер 19, 20 с трубами 14 нагревателя 11, расположение труб нагревателя равномерно во всей массе разделяемой и нагреваемой эмульсии и увеличение времени пребывания теплоносителя в нагревателе благодаря его движению из верхней полукамеры камеры 19 по вышерасположенным в пакете трубам в камеру 20 и из этой камеры по нижерасположенным в пакете трубам в нижнюю полукамеру камеры 19 интенсифицирует теплопередачу от теплоносителя к водонефтяной эмульсии.
Нарушение герметичности в соединениях труб 14 с трубными решетками 15, 16 исключено из-за установки нагревателя на опоры 29 с возможностью продольного перемещения относительно этих опор.
Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения достигается
- исключением пожароопасности благодаря размещению цилиндрического кожуха с жаровой трубой снаружи емкости,
- повышением интенсивности теплопередачи благодаря использованию для нагрева водонефтяной эмульсии установленного в емкости нагревателя, выполненного из труб, вмонтированных в трубные решетки, образующих с присоединенных к ним днищами камеры, одна из которых разделена на две полукамеры перегородкой,
- повышением надежности благодаря исключению разрушений в местах соединений трубных решеток с трубами от температурных напряжений, возникающих при удлинении труб при их нагреве.