Установка подготовки скважинной продукции
UNIT FOR PRETREATMENT OF PRODUCTION FLUID

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, может использоваться для процессов подготовки нефти и сточной воды на предприятиях нефтяной отрасли и нефтепромыслах. Изобретение дополнительно применимо при моделировании технологических процессов на площадках подготовки нефти и воды, при испытаниях нового оборудования и технологий, направленных на повышение качества подготовки. Изобретение может быть использовано в качестве дополнительного оснащения для опробования новых средств и оборудования без изменения текущего производственного процесса на промысловых установках предприятий нефтяной отрасли.
Известна передвижная модульная установка для утилизации нефтешламов и отходов переработки нефти и газа по патенту РФ №2434051, C10G 33/00, 2011. Установка выполнена в виде отдельных мобильных модулей, снабженных собственными буксировочными устройствами. Установка содержит блок управления технологическим процессом, энергетический блок, блок приема и подготовки сырья, блок деэмульсации и обработки, блок очистки избыточной воды, блок хранения и налива продукции потребителям. Недостатком является невозможность испытания и исследования средств повышения эффективности подготовки нефти и воды без влияния на основной технологический процесс действующего объекта нефтепромысла.
Известна установка для обезвоживания нефти по патенту US 9157035, C10G 33/04, 2015, представляющая собой мобильную систему, которая может транспортироваться к месту нахождения нефтяной скважины. Система содержит насос, который нагнетает смесь, состоящую из сырой нефти и добавленного в нее деэмульгатора, в пластинчатый теплообменник. В теплообменнике, установленном на раме, входящая нефть подогревается за счет нагретой обезвоженной нефти. В сепараторе для отделения воды сырая нефть нагревается вторичным нагревателем и проходит через специальную секцию коалесценции, после чего вода и осадок нефти оседают в нижнюю часть сепаратора. Далее нагретая и обезвоженная нефть из сепаратора поступает на теплообменник для нагрева входящей сырой нефти. Недостатком является отсутствие средств для исследования текущих технологических процессов, высокая масса концентрации хлористых солей, воды и механических примесей подготавливаемого продукта.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран модульный комплекс установки подготовки нефти по патенту РФ на изобретение №127323, B01D 17/00, 2013. Комплекс содержит аппараты подготовки нефти, отстойник воды, буфер-дегазатор нефти, насосный агрегат, технологическую трубную обвязку оборудования, запорно-регулирующую арматуру, средства контроля, средства измерения, инженерные системы. Комплекс содержит климатическое укрытие, при этом корпусы аппаратов подготовки нефти, корпус отстойника воды и корпус буфера-дегазатора нефти расположены на технической эстакаде парно друг над другом по бокам от упомянутого климатического укрытия. Значительные габаритные размеры установки, отсутствие возможности транспортировки к площадкам подготовки нефти, производительность, сопоставимая с производительностью промышленных промысловых установок, не позволяют использовать установку для испытаний и исследований технологий, направленных на повышение эффективности процесса подготовки без влияния на основной технологический процесс действующего объекта.
Технической задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей установки подготовки скважинной продукции.
Технический результат заключается в обеспечении возможности использования установки для исследования процессов подготовки нефти и сточной воды без влияния на текущий технологический процесс промысловых установок подготовки нефти.
Технический результат достигается за счет того, что в установке подготовки скважинного продукта, содержащей емкость сбора и дегазации скважинного продукта, устройство для обезвоживания, насосы, теплообменное устройство, измерительные приборы, технологическую трубную обвязку, запорно-регулирующую арматуру, согласно изобретению установка размещена в сборном корпусе коробчатого типа, снабжена устройством для обессоливания нефти, связанным с системой подачи пресной воды, на трубопроводе сброса пластовой воды установлен фильтр тонкой очистки с возможностью смены фильтрующих наполнителей и сеток фильтра, корпус устройства для обезвоживания нефти содержит хотя бы одно смотровое окно, и перегородки, установленные внутри корпуса на направляющих с возможностью их передвижения, участок трубопровода, соединяющий фильтр грубой очистки с теплообменным устройством, разветвлен на две линии, при этом одна из этих линий проходит через емкость сбора и дегазации скважинного продукта.
Технический результат обеспечивается размещением установки в сборном корпусе коробчатого типа, что делает установку мобильной, позволяет транспортировать ее к кустовым площадкам скважин и устанавливать ее на минимальной площади, занимаемой стационарной промысловой установкой подготовки продукта, например на установке предварительного сброса воды (УПСВ) или на установке предварительной подготовки нефти (УППН). Данным исполнением установки обеспечивается удобство транспортировки, монтажа и подключения ее к трубопроводной обвязке на промысле. Это позволяет проводить испытания нового оборудования, устанавливаемого на кустовых площадках и исследовать технологические процессы, направленные на повышение качества подготовки нефти. Снабжение установки устройством для обессоливания нефти, связанным с системой подачи пресной воды, позволяет доводить качество получаемой и исследуемой нефти до необходимого уровня. За счет использования устройства для обессоливания и системы подачи пресной воды снижается концентрация хлористых солей в подготавливаемой продукции. Качество товарной нефти соответствует 1-й группе ГОСТ 51858-2002. Снабжение заявляемой установки универсальным фильтром тонкой очистки с возможностью заполнения его различными фильтрующими наполнителями с разными веществами и сетками с различными размерами ячеек служит для повышения качества пластовой воды до необходимого уровня. За счет использования данного фильтра качество пластовой воды соответствует требованиям ОСТ 39-225-99. Доведение качества подготавливаемой нефти и воды до нормативных требований позволяет объективно оценивать результаты исследований, исключает допущения при анализе результатов испытаний. Кроме того, возможность смены фильтрующих составов и сеток позволяет расширить возможности проводимых исследований. Корпус устройства для обезвоживания нефти содержит хотя бы одно смотровое окно. Устройство работает при избыточном давлении внутри корпуса. Количество смотровых окон ограничено прочностными характеристиками корпуса. Оптимальное количество смотровых окон - три. Наличие окон позволяет исследовать процесс разрушения эмульсии внутри корпуса устройства для обезвоживания нефти во время испытаний новых технических средств и технологий. Внутри корпуса этого же устройства установлены перегородки. Перегородки установлены на направляющих с возможностью их передвижения, что позволяет изменять длину пути скважинной продукции от входа до выхода корпуса. Это снижает вероятность образования застойных газовых зон, повышает качество подготовки нефти и качество исследования процесса. Кроме того, возможность передвижения перегородок позволяет изменять геометрию устройства и расширяет возможности исследования протекающих в нем процессов. Выполнение участка входного трубопровода, между фильтром грубой очистки и теплообменным устройством, разветвленным на две линии, позволяет при необходимости изменять направление потока входящей нефтесодержащей жидкости и направлять поток через емкость сбора и дегазации скважинного продукта или сразу через байпас в теплообменник, минуя данную емкость. Это также позволяет проводить исследования процессов и испытания оборудования за счет получения сравнительных характеристик исследуемых потоков.
На фигуре 1 представлена схема расположения оборудования на основании в сборном корпусе установки подготовки скважинного продукта (фронтальный вид).
На фигуре 2 представлена схема расположения оборудования на основании в сборном корпусе установки подготовки скважинного продукта (вид в плане).
На фигуре 3 представлена схема установки подготовки скважинного продукта.
в
г
х
Установка подготовки скважинного продукта содержит сборный корпус 1, состоящий из двух скрепленных между собой оснований 2 и 3. На первом основании 2 установлен фильтр грубой очистки 4, емкость Е-1 - емкость сбора и дегазации скважинного продукта 5, насос 6, система подачи химического реагента, включающая емкость Е-2 - емкость для реагента 7 и дозировочный насос 8. Также на первом основании 2 установлена система теплоснабжения, включающая емкость Е-3 - емкость для теплоносителя 9 с электронагревателями, насос 10, теплообменное устройство 11. На втором основании 3 установлена система подачи пресной воды, включающей емкость Е-4 - емкость для пресной воды 12, насос 13, диспергаторы 18. Также на втором основании установлено устройство для обезвоживания 14, выполненное в виде емкости Е-5 со смотровыми окнами 15, и устройство для обессоливания 16, выполненное в виде емкости Е-6, фильтр тонкой очистки 17. Установка подготовки скважинного продукта содержит трубопроводную систему обвязки с запорной арматурой, система технологических трубопроводов разделяется на следующие функциональные линии: трубопровод перекачки нефти или пластовой воды - Н/В, трубопровод откачки нефти - Н, трубопровод дренажа - Д, трубопровод сброса пластовой воды - В, трубопровод подачи реагента - Р, трубопровод подачи пресной воды - Т, трубопровод к теплообменнику - Т, трубопровод от теплообменника - Т. Установка подготовки скважинного продукта снабжена комплектом измерительных приборов, таких как манометры, термометры, расходомеры, влагомеры, уровнемеры.
3
3
3
3
Установка подготовки скважинного продукта работает следующим образом. Установку, размещенную в сборном корпусе коробчатого типа, доставляют на объект подготовки нефти, например к промысловой установке УППН. Для удобства монтирования на любом объекте оборудование установки размещено на двух основаниях 2 и 3 размером 3000×6000×3300 мм. Монтаж производят на подготовленной площадке с твердым мелкодисперсным покрытием. Подключают установку к трубопроводной обвязке действующего объекта для параллельной работы по исследованию процессов подготовки нефти наряду с производственным процессом промысловой установки УППН. Водонефтяная эмульсия с технологического аппарата объекта подготовки нефти по трубопроводу поступает через задвижку в фильтр грубой очистки 4 и далее через кран в емкость Е-1 - емкость 5 сбора и дегазации скважинного продукта. Давление и температура входящей нефтяной эмульсии контролируются датчиками давления и температуры. Емкость Е-1 помимо выполнения функций сбора и дегазации является устройством для моделирования гравитационного отстоя. В емкости Е-1 происходит накопление водонефтяной эмульсии, частичная дегазация и предварительное обезвоживание. Измерение основных параметров эмульсии, находящейся в емкости Е-1, производят с помощью датчика давления и уровнемера. Далее эмульсия с помощью насоса 6 поступает в теплообменное устройство, где нагревается до температуры 40-70°С. Обвязка данного участка выполнена таким образом, что позволяет направить поток нефтесодержащей жидкости через байпас непосредственно в теплообменное устройство 11, без поступления в емкость Е-1. Наличие двух линий через Е-1 и в обход Е-1 позволяет моделировать разные варианты технологического процесса подготовки. Причем при прохождении скважинной продукции через Е-1 возможно проводить предварительную подготовку нефти в виде частичной дегазации и частичного обезвоживания перед основным процессом. Это позволяет исследовать варианты технологических процессов, содержащих различные этапы и стадии их протекания. На участке трубопровода перед входом в теплообменное устройство поток скважинного продукта находится под давлением 0,015-1 МПа, при температуре от +5°С, расходе 1-2 м/ч. Для нагрева скважинной продукции в установке предусмотрена система теплоснабжения, включающая бак-емкость Е-3, поз. 9 для теплоносителя с электронагревателями, насос 10 для циркуляции теплоносителя, теплообменное устройство 11, трубопроводную обвязку. В качестве теплоносителя используют этиленгликоль. Из емкости Е-3 с электронагревателями теплоноситель, подогретый до 70-95°С, поступает на насос 10, который через краны подает его на входной патрубок теплообменного устройства 11. Проходя через теплообменное устройство 11 теплоноситель, нагревая нефтяную эмульсию, охлаждается, выходит через кран и вновь поступает в емкость Е-3. Давление и температура теплоносителя на прямой и обратной линии измеряются с помощью датчиков давления и температуры. На выходе из емкости Е-3 поток теплоносителя находится под давлением 0,015-1 МПа, при температуре +70°С, расходе 1,3 м/ч, Ду 50. Регулирование температуры скважинной продукции после теплообменного устройства в трубопроводе осуществляется изменением расхода теплоносителя и количеством включенных электронагревателей емкости Е-3. Далее поток скважинной продукции направляется в емкость Е-5, являющуюся устройством для обезвоживания 14. В емкости Е-5 происходит разделение водонефтяной эмульсии и удаление основного объема пластовой воды из смеси. Перед подачей нагретой эмульсии в емкость Е-5 вводят реагент-деэмульгатор и пресную воду, нагретую до 70°С, для дозирования химического реагента предусмотрена емкость Е-2, из которой реагент-деэмульгатор поступает на дозировочный насос 8, который через краны подает его в трубопровод, при этом производят измерение давления с помощью датчика. Поток реагента находится под давлением 0,015-1 МПа, при температуре в пределах от 5°С до 40°С, расходе 0,002-0,02 м/ч, Ду 50. В устройстве для обезвоживания 14 проводят термохимический процесс подготовки скважиной продукции, заключающийся в глубоком обезвоживании, и удаляют основной объем пластовой воды из смеси. При данном процессе происходит разделение водонефтяной эмульсии на нефть и воду, снижается содержание хлористых солей в получаемой нефти и снижается содержание нефтепродуктов и твердых взвешенных частиц в получаемой подтоварной воде. Проводят первичный сброс отделившейся подтоварной воды. При необходимости подготовки воды проводят удаление отделившихся нефтепродуктов из «купола» емкости Е-5. В устройстве для обезвоживания 14 проводят измерение параметров датчиком давления и уровнемером. Отслеживают и проводят исследования процессов разрушения водонефтяной эмульсии через прозрачные смотровые окна 15. В ходе исследований при необходимости изменяют длину между корпусом и перегородками, или между перегородками, установленными в корпусе емкости Е-5. Таким образом изменяют длину пути скважинной продукции от входа до выхода корпуса. Это позволяет расширять возможности процесса исследования и повышает качество получаемой продукции. При выходе обезвоженной нефти из емкости Е-5 через верхний патрубок измеряют содержание в ней воды влагомером. Далее обезвоженная нефть подается в устройство для обессоливания 16, выполненное в виде емкости Е-6, для снижения содержания солей в подготавливаемой продукции путем удаления опресненной пластовой воды из смеси. В трубопровод перед емкостью Е-6 для обессоливания нефти подается нагретая пресная вода из системы подачи пресной воды. Система подачи пресной воды включает бак-емкость Е-4 с электронагревателями, поз. 12, насос 13, диспергаторы. Для подачи пресной воды в трубопровод емкость Е-4 подключают к действующей системе подачи пресной воды на объекте нефтепромысла. Из емкости Е-4 с электронагревателями пресная вода через кран поступает на насос 13, и далее насосом 13 подается на диспергаторы 18, предусмотренные для подачи пресной воды, нагретой до 70°С. Контроль параметров осуществляют с помощью датчиков температуры, давления и расходомера. В емкости Е-6 происходит окончательный процесс разделения водонефтяной эмульсии на обезвоженную, обессоленную нефть и воду, снижается содержание солей в подготавливаемой продукции путем удаления опресненной пластовой воды из нефти за счет термохимического процесса обессоливания. Измеряют параметры продукта с помощью датчика давления и уровнемера. На выходе поток нефти имеет следующие параметры: давление 0,015-1 МПа при температуре от 5°С до 70°С, расход 0,1-2 м/ч. В процессе обессоливания добиваются соответствия качества товарной нефти 1-й группе ГОСТ 51858-2002. Отделившаяся подтоварная вода из емкостей Е-5 и Е-6 через фильтр тонкой очистки 17 и расходомер выходит из установки. В процессе исследований определяют необходимое время протекания термохимических процессов в емкостях Е-5 и Е-6. В зависимости от качества выходящей жидкости подбирают соответствующие элементы фильтра тонкой очистки 17. Если содержание воды и хлористых солей в нефти не отвечает нужным требованиям, то время нахождения водонефтяной эмульсии в данных емкостях увеличивают.
На заявляемой установке возможно проведение исследований и подготовки как нефти, так и воды. В случае исследования процесса подготовки воды на вход трубопровода установки подают водонефтяную эмульсию с небольшим содержанием нефти, до 10%. После предварительного отстоя из емкостей Е-5 и Е-6 остаточная нефть направляется на выход из установки. Подтоварная вода из емкости Е-5 направляется на подготовку воды в емкость Е-6 для более глубокой доподготовки пластовой воды и далее через фильтр тонкой очистки, расходомер и задвижку выходит из установки. Если содержание нефтепродуктов и твердых взвешенных частиц в подтоварной воде превышает установленные нормы качества, процесс подготовки регулируют температурой нагрева поступающей водонефтяной эмульсии и введением деэмульгатора. В установке предусмотрено наличие спускников-пробоотборников для сброса воздуха при заполнении установки скважинной продукцией и отбора проб.
По окончании исследований фиксируют условия подготовки скважинного продукта, соответствующие данной промысловой площадке.
Таким образом, изобретение позволяет обеспечить возможность использования установки для исследования процессов подготовки нефти и сточной воды без влияния на текущий технологический процесс промысловых установок подготовки нефти.