СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ

Заявляемая полезная модель относится к области оборудования для нефтедобывающей промышленности, а именно к сепарационным установкам для подготовки воды и может быть применена в напорных системах сбора и подготовки нефти, в частности, на морских платформах для добычи нефти и газа.
Известна установка для подготовки воды, содержащая колонну, заглушенную с обоих торцов, к колонне подсоединены трубопроводы подвода и отвода вод, в которой ось цилиндрической колонны параллельна поверхности, к колонне подсоединен трубопровод отвода нефти /Вагапов P.P., Хохлов Н.Г., Шагитов З.М. Промысловая подготовка сточных вод на Аскинской группе нефтяных месторождений. - Нефтяное хозяйство, 2006, №3. - с.126-128/.
Недостатками известной установки являются:
- недостаточная эффективность, так как из-за сложности регулирования приходится поддерживать постоянно полное заполнение емкости очищаемой водой и своевременно отводить всплывающую нефть, а также малая производительность, так как очистка воды производится путем отстоя, который занимает продолжительное время;
- большая площадь, занимаемая на поверхности, что сильно затрудняет применение установки на морских платформах.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является сепарационная установка для разделения эмульсии из двух несмешивающихся жидкостей с различной плотностью, например, для разделения воды и нефти /Патент РФ №2291292, Е21В 43/38, 10.01.2007/. Сепарационная установка содержит установленную в скважине открытую снизу сепарационную камеру с трубопроводом подвода водонефтяной эмульсии, присоединенным к верхней части камеры, трубопроводы отвода воды и нефти. Согласно изобретению, трубопровод отвода нефти присоединен к устью скважины; трубопровод отвода воды установлен внутри камеры соосно с ней по длине, соответствующей длине скважины. Скважина заглушена снизу пакером для исключения притока пластовой воды в скважину.
Недостатком установки-прототипа является невозможность ее применения для подготовки воды на поверхности, в том числе на морских платформах.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в обеспечении применимости установки для подготовки воды на поверхности, в том числе на морских платформах.
Поставленная задача решается тем, что сепарационная установка, содержащая колонну, заглушенную с обоих торцов, к колонне подсоединены трубопроводы подвода и отвода, ось колонны расположена не параллельно поверхности, часть трубопровода отвода воды расположена внутри колонны по ее высоте, отличается тем, что выполнена с возможностью функционирования на поверхности, в том числе на морской платформе, ось части трубопровода отвода воды, расположенной внутри колонны по ее высоте, не обязательно совпадает с осью колонны или параллельна ей; при этом к боковой поверхности колонны или к ее верхнему торцу подсоединен трубопровод подвода воды.
На выходе трубопровода подвода воды выполнено устройство для равномерного распределения воды по поперечному сечению колонны.
Установка оснащена устройством для создания в колонне гидрофобного слоя.
Трубопровод отвода воды подсоединен к боковой поверхности колонны или к ее верхнему торцу.
Внутри колонны выполнены одно или более колец, плоских или конических, при этом ось или оси колец совпадают с осью колонны, а наружный диаметр кольца равен или меньше внутреннего диаметра колонны.
В верхнем торце колонны выполнен газовый колпак, соединенный с газовой линией.
Колонна разбита сплошными поперечными перегородками на секции, каждая секция, кроме нижней, имеет патрубок для перетекания воды в ниже расположенную секцию, а в самой нижней секции расположен вход в трубопровод отвода нефти.
Каждая секция оснащена устройством для создания гидрофобного слоя.
Для обеспечения возможности функционирования на поверхности, в том числе на морской платформе, а именно для того, чтобы вода могла вытекать из колонны по трубопроводу отвода воды, давление на входе в колонну должно быть больше гидростатического давления столба воды в части трубопровода отвода воды, расположенной внутри колонны.
Расположение колонны перпендикулярно или наклонно к поверхности позволяет минимизировать площадь, занимаемую установкой для подготовки воды. Если установку для подготовки воды закрепить на опоре морской платформы для добычи нефти, то она практически не будет занимать площадь на платформе. В зависимости от условий установки на опоре платформы ось колонны может быть перпендикулярна к поверхности или наклонена к ней.
Расположение части трубопровода отвода воды внутри колонны позволяет отводить воду из нижней части колонны, что обеспечивает повышение эффективности использования объема колонны. Ось части трубопровода отвода воды, расположенной внутри колонны, не обязательно совпадает с осью колонны или параллельна ей.
Подсоединение трубопровода подвода воды к боковой поверхности колонны или к ее верхнему торцу позволяет увеличить время пребывания воды в колонне, что ведет к повышению качества ее подготовки, т.е. к повышению эффективности работы установки. В случае подсоединения трубопровода подвода воды к боковой поверхности колонны подсоединение может быть выполнено перпендикулярно или тангенциально. Тангенциальное подсоединение позволяет производить закручивание поступающей воды, что увеличивает ее траекторию в колонне, т.е. время пребывания воды в колонне и, соответственно, качество подготовки. Но если скорость воды на входе в колонну мала (относительно малый расход воды), то закручивание не имеет смысла, и поэтому можно организовать перпендикулярный вход.
При необходимости к боковой поверхности колонны может быть подсоединен патрубок отвода нефти.
Выполнение на выходе трубопровода подвода воды устройства для равномерного распределения воды по поперечному сечению колонны позволяет повысить эффективность использования рабочего объема колонны.
Оснащение установки устройством для создания гидрофобного слоя позволяет повысить качество очистки воды за счет использования гидрофобного слоя.
Подсоединение трубопровода отвода воды к боковой поверхности колонны или к ее верхнему торцу обеспечивает удобство расположения и обслуживания установки на платформе, т.е. эффективность работы установки.
Выполнение внутри колонны одного или более колец, плоских или конических, позволяет увеличить время нахождения воды колонне и, соответственно, качество очистки воды, т.е. эффективность работы установки.
Выполнение в верхнем торце колонны газового колпака, соединенного с газовой линией, позволяет отводить из колонны выделяющейся из воды при ее дегазации газ, что обеспечивает повышение эффективности работы установки.
Разбивка колонны сплошными поперечными перегородками на секции, при этом каждая секция имеет патрубок для перетекания воды в нижнюю секцию и, возможно, содержит устройство для создания гидрофобного слоя, а вход в трубопровод отвода нефти расположен в самой нижней секции, - позволяет повысить качество очистки воды, т.е. эффективность работы установки.
Установка для подготовки воды показана на фигуре 1. На фигуре 2 показана установка для подготовки воды с устройством для создания гидрофобного слоя, газовым колпаком и кольцом.
Установка для подготовки воды содержит колонну 1, к которой подсоединены трубопроводы подвода воды 2 и отвода воды 3. Колонна 1 закреплена на опоре 4. Трубопровод отвода воды 3 частично расположен внутри колонны 1. Устройство для создания гидрофобного слоя 5 патрубком 6 соединено с колонной 1. На верхнем торце колонны 1 установлен газовый колпак 7 с газовой линией 8. Внутри колонны 1 установлено плоское кольцо 9.
Установка для подготовки воды работает следующим образом. В колонну 1, закрепленную на опоре 4 морской платформы, по трубопроводу подвода 2 поступает вода на доочистку. Внутри колонны 1 содержащиеся в воде капли нефти всплывают и собираются в верхней части колонны 1. Очищенная вода спускается в нижнюю часть колонны 1, откуда отводится трубопроводом отвода воды 3. Скопившуюся в верхней части колонны 1 нефть периодически удаляют, например, через лючок. Для более качественной очистки воды в верхнюю часть колонны 1 с помощью устройства 5 для создания в колонне гидрофобного слоя по патрубку 6 подается, например, нефть. Проходя через слой нефти, вода очищается. Увеличению времени пребывания воды в установке способствует кольцо 9, обтекание которого приводит к увеличению длину пути и, соответственно, времени пребывания очищаемой воды в установке. Если в воде содержится газ, то при дегазации воды он собирается в верхней части колонны 1 и газовом колпаке 7, откуда отводится по газовой линии 8.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет эффективно применять установку для подготовки воды на поверхности, в том числе на морских платформах.