Способ гидродинамического пеногашения нефти
METHOD OF HYDRODYNAMIC OIL FOAM SUPPRESSION

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности сепарации пенистой нефти, и может быть использовано в нефтяной и нефтеерерабатывающей промышленности.
Известен способ пеногашения нефти, который заключается во всасывании посредством трубопровода смеси, отборе пены, пеногашении и сборе пены с помощью емкости (Патент РФ на полезную модель №156254, B01D 19/02, опубл. 10.11.2015, Бюл. №31).
Недостатком способа является низкое качество пеногашения, вызванное несовершенством конструкции пеногасителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ пеногашения нефти, который состоит из применения гидродинамического двигателя фаз и газосепаратора, соединенных между собой посредством трубок, отводящие концы которых расположены в гидродинамическом двигателе фаз на различных уровнях, использования приемного и газового патрубков, пеногашения с помощью установленного на пеноотводящей трубке цилиндрического корпуса, в котором подводящий патрубок установлен внутри корпуса, а коаксиально к нему с зазором к корпусу и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя из которых снабжена в верхней части отражателем и сеткой (SU №1411002, от 23.07.1988).
Недостатком известного способа является низкая производительность из-за несовершенства процесса гашения пены внутри корпуса пеногасителя. Это связано с тем, что пеногашение происходит только за счет цилиндрических перегородок и сетки, без каких-либо дополнительных приспособлений.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и производительности гидродинамического пеногашения.
2
Поставленная задача достигается тем, что в способе гидродинамического пеногашения нефти, состоящем из применения гидродинамического двигателя фаз и газосепаратора, соединенных между собой посредством трубок, отводящие концы которых расположены в гидродинамическом двигателе фаз на различных уровнях, использования приемного и газового патрубков, пеногашения с помощью установленного на пеноотводящей трубке цилиндрического корпуса, в котором подводящий патрубок установлен внутри корпуса, а коаксиально к нему с зазором к корпусу и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя из которых снабжена в верхней части отражателем и сеткой, согласно изобретению пеногашение производят дополнительно с помощью излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки. Кроме того, для дополнительного пеногашения применяют режим ультразвуковых колебаний, составляющий: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см.
Технический результат совпадает с технической задачей.
Дополнительное пеногашение с помощью излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки, приводит к значительному повышению эффективности и производительности гидродинамического пеногашения.
2
Оптимальный режим ультразвуковых колебаний составляет: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема работы устройства, а на фиг. 2 - общий вид пеногасителя.
Способ реализуется с помощью устройства гидродинамического пеногасителя нефти.
Гидродинамический пеногаситель нефти состоит из гидродинамического двигателя 1 фаз (ГДФ) и газосепаратора 2, соединенный между собой посредством трубок 3, отводящие концы которых расположены в ГДФ на различных уровнях, приемного 4 и газового 5 патрубков, пеногасителя 6, установленного на пеноотводящей трубке и включающего цилиндрический корпус 7.
Подводящий патрубок 8 установлен внутри корпуса пеногасителя. Коаксиально к нему с зазором к корпусу 7 и друг к другу расположены цилиндрические перегородки, внутренняя 9 из которых снабжена в верхней части отражателем 10 и сеткой 11, причем нижние части дополнительной перегородки 12 и корпуса 7 пеногасителя выполнены меньшего диаметра. Пеногаситель 6 установлен на трубопроводе отвода газа из газосепаратора, нефть из него отводится по трубопроводу 13, а газ - по трубопроводу 14. Пеногаситель 6 оборудован излучателями ультразвуковых колебаний 15, которые установлены снаружи по периметру корпуса 7 пеногасителя 6 в зоне дополнительной цилиндрической перегородки 12 и подсоединены к генератору (не показан).
Способ осуществляется следующим образом.
Газонефтяная смесь в ГДФ 1 в результате массообменных процессов при снижении скорости движения потока до величины 0,3-0,5 м/с переходит к расслоенной структуре движения. При этом происходит разделение газонефтяной смеси на газовую, пенную и нефтяную фазы, которые под действием перепада давления отдельными потоками каждой из своей зоны по отводящим трубкам 3 выводится из ГДФ 1. Газ по газовой трубке попадает в патрубок 5 и направляется в газовую зону газосепаратора. Нефть по нефтяной трубке попадает в приемный патрубок 4 и вводится в нефтяную зону газосепаратора. Пена по патрубку 8 попадает в пеногаситель 6, в котором происходит динамическое гашение пены, что предотвращает ее попадание в сепаратор. Благодаря тому, что патрубок 8 установлен внутри перегородки 9, пена поступает по ней в полость этой перегородки. Если пена легкая и метастабильная, она увлекается газом вверх и разрушается от механических воздействий на пеногасящей сетке 11. В случае поступления в пеногаситель тяжелой тонкодисперсной пены она изливается вниз между внешней стенкой патрубка 8 и внутренней стенкой перегородки 9, интенсивно перемешивается и пузырьки газа коалесцируется в объеме пены и особенно вдоль стенок.
Нефть, выделившаяся из пены в результате синерезиса (истечения междупленочной жидкости) и разрушения пленок на стенках устройства и при слиянии пузырьков, стекает по зазору, образованному зауженной частью перегородки 12 и патрубком 8, тем самым запирая его для прохода пены, которая вынуждена подниматься вверх. Таким образом, поток пены, состоящей из подготовленных к разрыву газовых пузырьков, поднимается вверх по межцилиндровому пространству, образованному внешней стенкой перегородки 9 и внутренней стенкой перегородки 12, и разрушается, ударяясь об отражатель 10. Высвободившийся газ выходит в газовый патрубок 5. Выделившаяся нефть изливается вниз и через зазор, образованный патрубком 8 и сужением корпуса, попадает в приемный патрубок 4 и далее в сепаратор. В результате движения потока пены из меньших цилиндров в большие происходит плавное сбрасывание давления в межцилиндровом пространстве, предупреждающее дополнительное вспенивание уже разрушенной пены и ускоряющее диффузию газа из нефти и малых пузырьков в большие. Поток пены, протекая вдоль стенок концентрично расположенных цилиндров, подводящего патрубка и внутренней части корпуса, интенсивно разрушается в результате пристенного эффекта, который вызывает резкое увеличение касательных напряжений в пене и способствует отводу жидкой фазы из пены.
Под действием ультразвуковых волн пузырьки, подходящие к границе раздела сред, интенсивно колеблются. Такой пузырек несет с собой пену в виде окружающей его пленки. В нефтяной среде эта пленка измельчается и капельки пены рассеиваются в нефти. Это позволяет повысить эффективность, уменьшить продолжительность пеногашения и повысить производительность устройства.
2
Экспериментально установлено, что оптимальный режим ультразвуковых колебаний составляет: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см.
Для повышения эффективности устройства отсепарированный газ и нефть, освобожденные от пены, быстро изолируются друг от друга, причем нефть стекает по зазорам, образуемым подводящим патрубком с зауженными частями перегородки 12 и корпуса 7, в приемный патрубок 4 и далее - в газосепаратор. Из газосепаратора 2 нефть отбирается по трубопроводу 13. Выделившийся газ из пеногасителя 6 направляется в газовый патрубок 5 и далее - в газосепаратор 2.
Трубопровод отвода газа из сепаратора также снабжен пеногасителем. При нормальной работе газосепаратора газ беспрепятственно поступает в трубопровод 14 через отводящую трубку и зазоры. В случае пульсирующей подачи продукции скважин в газосепаратор вынос пены в газовую линию невозможен, так как пеногаситель на газоотводе исключает такую возможность. Разрушение пены здесь осуществляется аналогичным образом.
2
Таким образом, применение излучателей ультразвуковых колебаний, которые установлены на внутренней стенке по периметру корпуса пеногасителя в зоне дополнительной цилиндрической перегородки с режимом ультразвуковых колебаний составляющим: частота 42-48 кГц, интенсивность излучения 2-6 Вт/см, позволяет повысить эффективность, уменьшить продолжительность пеногашения и повысить производительность устройства. Предлагаемый способ пеногашения нефти улучшает процесс сепарации пенистой нефти и повышает производительность в 2-3 раза.