ТРУБНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ФАЗ
TUBULAR PHASE SEPARATOR

Изобретение относится к области обезвоживания нефти на нефтяных промыслах.
Известен трубный делитель фаз, включающий наклонную колонну с эмульсионно-принимающим коллектором, содержащим патрубок ввода эмульсии, трубопровод, установленный в нижней части колонны и содержащий патрубок для сбора воды, водоотводящие трубы, соединяющие колонну с трубопроводом, газо- и нефтеотводящие коллекторы, каждый из которых снабжен выходным патрубком. Наклонная колонна выполнена по меньшей мере в виде двух, расположенных под углом друг к другу и с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости труб с общим эмульсионно-принимающим коллектором, который выполнен ниже уровня расположения выходных патрубков газо- и нефтеотводящих коллекторов, причем патрубок ввода эмульсии выполнен ниже уровня выходного патрубка нефтеотводящего коллектора не менее чем на 1 м. При этом патрубок ввода эмульсии эмульсионно-принимающего коллектора установлен тангенциально, водоотводящие трубы выполнены вертикальными, а газоотводящий коллектор снабжен газосепаратором. Трубы наклонной колонны и водоотводящие трубы выполнены с одинаковым диаметром. (Патент РФ №2134607, МКИ В01D 19/00, B01D 17/02, 20.08.1999.)
Недостатком известного устройства является низкая эффективность обезвоживания нефти, что объясняется малой поверхностью испарения газа из эмульсии и отсутствием механизма разрушения глобул водонефтяной эмульсии, образующих межфазный слой.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является трубный разделитель с попутным отбором нефти и воды, состоящий из горизонтально расположенной трубы, в верхней части которой установлены патрубки для отбора нефти и газа, в нижней - патрубки для отвода воды, а внутри - разделительные поперечные перегородки, к каждой из которых шарнирно прикреплена вертикальная стенка, соединенная с механизмом регулирования отбора нефти и воды. (Авт. свид. №488595, МКИ B01D 17/02, С10G 33/06, 25.10.75. Прототип.)
Недостатком известного устройства является сложность отбора обезвоженной нефти без захвата воды, на зеркале которой по всей длине горизонтально расположенной трубы слой нефти незначительный. Кроме того, шарнирное прикрепление вертикальных стенок для соединения с механизмом регулирования отбора нефти и воды приводит к усложнению конструкции, не повышая эффективности процесса обезвоживания нефти.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности обезвоживания нефти.
Поставленная задача реализуется за счет того, что в трубном делителе фаз, включающем корпус в виде трубы с разделительными поперечными перегородками, патрубком ввода газоводонефтяной эмульсии, патрубком отвода газа, расположенным в верхней части трубы, патрубком отбора воды, расположенным в нижней части трубы и патрубком отбора обезвоженной нефти, корпус установлен под углом 3-5° к горизонту, снабжен продольной перегородкой в виде желоба, установленного с зазором относительно верхнего торца корпуса, длиной не более 1/3 длины трубы и размещенного выше ее оси, на нижнем торце которого установлено устройство для разрушения глобул водонефтяной эмульсии, а над верхним размещен патрубок для ввода газоводонефтяной эмульсии, который расположен в верхней части трубы ниже уровня патрубка отвода газа и отделен от него перегородкой, соединяющей верхний торец желоба с верхней частью трубы, а патрубок отбора обезвоженной нефти расположен в нижней части трубы выше уровня патрубка отбора воды, причем разделительные поперечные перегородки размещены в нижней части трубы между патрубком отбора обезвоженной нефти и патрубком отбора воды, одна из которых, отделяющая патрубок отбора обезвоженной нефти, закреплена на нижней части трубы с зазором относительно нижней поверхности желоба, а другие установлены с зазором между нижней частью трубы и нижней поверхностью желоба.
Устройство для разрушения глобул водонефтяной эмульсии выполнено в виде решетки, закрепленной на нижнем торце желоба под углом, большим угла наклона желоба.
Целесообразно, чтобы корпус был снабжен указателями уровня жидкости, установленными на его торцах.
Расположение корпуса трубного делителя фаз наклонно к горизонту под углом 3-5° и установка выше продольной его оси продольной перегородки в виде желоба предотвращает контакт трех выделенных фаз: газа, нефти и воды.
Газоводонефтяная эмульсия, подаваемая на возвышенную часть желоба, стекает по желобу на длину 1/3 длины корпуса. При этом поверхность стекающей эмульсии увеличивается и многократно раскрывается и из газоводонефтяной эмульсии активно сепарируется газ. В процессе поступления эмульсии благодаря наклону корпуса между нижней поверхностью желоба, торцом корпуса, перегородкой, разделяющей патрубок ввода газоводонефтяной эмульсии и патрубок отвода газа, и поверхностью газонефтяного контакта образуется газовый канал, расширяющийся по ходу движения газа к патрубку его отвода. Здесь газ, в результате снижения скорости движения, подвергается очистке от капельной жидкости, унесенной его потоком из зоны устройства для разрушения глобул водонефтяной эмульсии, и после этого выводится из трубного делителя потребителю.
Разгазированная водонефтяная эмульсия при стекании по желобу приобретает энергию свободного падения, ее скорость движения возрастает. В результате создаются условия ударного разрушения об элементы устройства целостности бронирующих оболочек глобул, представляющих собой водную фазу, покрытую тонкой пленкой жидких углеводородов с адсорбированными на их поверхности механическими примесями. При этом водная фаза освобождается от бронирующих оболочек, в результате нефть эффективно обезвоживается. Угол наклона трубы 3-5° к горизонту определен опытным путем и подтвержден при испытаниях пилотной установки в промысловых условиях Мишкинского месторождения и в промышленных масштабах на Лудошурском месторождении нефти. При наклоне трубы менее 3° скорость течения газоводонефтяной эмульсии мала, поэтому режим течения эмульсии по желобу близок к ламинарному, и сепарация газа не эффективна. Из-за малого перепада угла падения эмульсии на решетку разрушение глобул осуществляется частично. В обезвоженной нефти наблюдается содержание воды более 2%. При угле наклона корпуса более 5° скорость движения эмульсии по желобу высокая, и газ не успевает сепарироваться и переходит в зону обезвоживания нефти в трубе, где он захватывает капли воды разрушенных глобул и выносит на зеркало жидкости. В обезвоженной нефти наблюдается содержание воды более 6%. Угол наклона установки решетки для разрушения глобул водонефтяной эмульсии превышает угол наклона желоба, что способствует повышению энергии падения эмульсии. Длина желоба не должна превышать более 1/3 длины корпуса, так как при большей длине решетка для разрушения глобул водонефтяной эмульсии окажется затопленной обезвоживаемой нефтью, и разрушения глобул не произойдет.
Расположенные в нижней части трубы между патрубком отбора обезвоженной нефти и патрубком для отбора воды разделительные поперечные перегородки обеспечивают дополнительное ступенчатое очищение нефти от воды и разделение очищенной водной и нефтяной фаз, так как нефть постепенно перетекает через верхний срез поперечных перегородок, а перетекание воды происходит по зазорам перегородок с нижней частью трубы. При этом, водная фаза, успокаиваясь и дополнительно очищаясь от нефтепродуктов, беспрепятственно поступает к патрубку отбора воды, так как находится ниже его уровня.
Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение эффективности обезвоживания нефти за счет улучшения условий разделения фаз.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен трубный делитель фаз.
Трубный делитель фаз состоит из корпуса 1 в виде трубы с наклоном к горизонту 3-5°, внутри которой выше ее оси длиной не более 1/3 длины трубы расположена продольная перегородка 2 в виде желоба, на нижнем торце которого, под углом, большим угла наклона желоба к горизонту, закреплена решетка для разрушения глобул водонефтяной эмульсии 3. В верхней части трубы 1 над верхним торцом желоба 2, установленным с зазором относительно торца корпуса, размещен патрубок ввода газоводонефтяной эмульсии 4, выше уровня которого размещен патрубок отвода газа 5. Патрубки ввода газоводонефтяной эмульсии 4 и отвода газа 5 разделены перегородкой 6, соединяющей верхний торец желоба 2 с верхней частью трубы 1. В нижней части трубы 1 расположен патрубок отбора обезвоженной нефти 7 и ниже его уровня патрубок для отбора воды 8, между которыми в нижней части трубы размещены разделительные поперечные перегородки 9 и 10. Поперечная перегородка 9, отделяющая патрубок отбора обезвоженной нефти, закреплена к нижней части трубы без зазора и с зазором к нижней поверхности желоба 2, а другие 10 установлены с зазором между нижней частью трубы 1 и нижней поверхностью желоба 2. Корпус 1 снабжен указателями уровня жидкости 11, установленными на его торцах.
Трубный делитель фаз работает следующим образом.
Газоводонефтяная эмульсия подается по патрубку 4 в возвышенную часть трубы 1 на верхний торец желоба 2 и стекает по его поверхности к нижнему торцу. При этом из жидкой фазы сепарируется газ, а мелкие капли воды коагулируют в более крупные размеры. Выделенный из жидкой фазы газ проходит через ячейки решетки 3 и под желобом 2 по образовавшемуся газовому каналу между нижней поверхностью желоба 2, торцом корпуса 1, перегородкой 6, разделяющей патрубок ввода газоводонефтяной эмульсии и патрубок отвода газа 5, и поверхностью газонефтяного контакта удаляется через патрубок отвода газа 5. Водонефтяная эмульсия после схода с желоба 2 попадает на решетку для разрушения глобул водонефтяной эмульсии 3. Ударяясь о решетку 3, бронирующие оболочки глобул разрушаются, и капли воды в процессе отстаивания эффективно отделяются от нефтяной фазы. Вода после отстаивания собирается в нижней части трубы 1 и по зазорам поперечных перегородок 10 перетекает к патрубку отбора воды 8. Нефть, обладая меньшей плотностью, чем плотность воды, перетекая через верхний срез поперечных перегородок 9 и 10, собирается в возвышенной части трубы 1 и удаляется через патрубок отбора обезвоженной нефти 7, который находится выше уровня патрубка для отбора воды 8.
Поперечная перегородка 9 предотвращает смешивание отделившейся воды с нефтью. В течение всего процесса уровень жидкости в корпусе 1 отслеживают указателями уровня жидкости 11.
3
Промысловые испытания трубного делителя фаз диаметром 1200 мм и длиной 30 м на Лудошурском месторождении нефти показали, что при нагрузке в 1780 м/сут по эмульсии содержание воды снизилось с 96,8% до 1,2-1,8%, что подтверждает высокую эффективность изобретения.