ОТСТОЙНИК ГИДРОФОБНЫЙ ЖИДКОФАЗНЫЙ ДЛЯ ВНУТРИПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ
HYDROPHOBIC LIQUID-PHASE SETTLING RESERVOIR FOR INTRA-FIELD FORMATION WATER TREATMENT

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение на нефтепромысле при подготовке пластовой воды для системы поддержания пластового давления.
Известна установка для внутрипромысловой подготовки нефти, включающая трехфазный сепаратор, который снабжен дестабилизатором на входе эмульсии в аппарат и в котором входной патрубок перенесен на нижнюю образующую емкости на расстояние 0,5-1 м от перегородки, над входом эмульсии в аппарат на высоте также 0,5-1 м приварен нижним концом к перегородке и стенкам емкости наклонный желоб, обращенный дном вверх, открытой стороной вниз, нижний конец которого приварен к нефтесливной перегородке и, возможно, к стенкам емкости, верхний конец желоба по верхней образующей не доходит до эллиптического днища емкости на расстоянии 0,5-1 м на высоте, на 0,1-0,2 м выше высоты верхней кромки нефтесливной перегородки для пенистых нефтей или не выше нее для непенистых, нефтеотстойный отсек трехфазного сепаратора в верхней своей части снабжен двумя рядами перегородок с шагом 1,5-2 м: один ряд с нижней кромкой - на уровне верхней кромки нефтесливной перегородки, и верхней - на уровне не выше половины просвета над перегородкой, а второй ряд, смещенный относительно первого на 0,3-0,5 шага, имеет форму сегмента с нижней образующей не ниже половины просвета над перегородкой; а при выполнении концевой сепарации в трехфазном сепараторе нефтесливной отсек снабжен пространственным лотком, составленным из трех пересекающихся плоских лотков: продольного, приваренного к верхней кромке перегородки и наклоненного к последней под острым углом, и двух поперечных, симметричных друг другу относительно вертикальной продольной плоскости симметрии емкости, образующих пространственный угол, ребро которого наклонено к горизонтали на угол 10-40 градусов навстречу потоку, при этом нижняя кромка поперечных пластин расположена не выше диаметра емкости, а между продольными и поперечными лотками, перегородкой и стенкой емкости имеются щели для прохождения стекающей нефти (патент РФ №2238403, кл. E21B 43/34, опубл. 20.10.2004).
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является сепаратор для дегазации и обезвоживания нефти, включающий горизонтальный корпус, нагреватель, поперечные перфорированные перегородки, отстойную секцию, секцию нагрева, патрубки ввода газоводонефтяной эмульсии, вывода газа, воды и нефти. Патрубок ввода газоводонефтяной эмульсии размещен в первой секции сепаратора, нагреватель размещен во второй секции сепаратора, нагреватель выполнен в виде по крайней мере двух размещенных один над другим рядов параллельных труб, соединенных по торцам горизонтальными коллекторами, верхний из горизонтальных коллекторов соединен с патрубком ввода теплоносителя, нижний из горизонтальных коллекторов соединен с патрубком вывода теплоносителя, горизонтальные коллекторы соседних по высоте рядов труб соединены друг с другом со стороны, противоположной патрубкам для ввода и вывода теплоносителя, трубы в каждом ряду установлены с уклоном от входного коллектора к выходному, на разделе первой и второй секций сепаратора установлены поперечные перфорированные перегородки, первая из которых перфорирована в верхней части и установлена с зазором к нижней образующей корпуса сепаратора, а вторая перфорирована в верхней части на меньшую высоту и установлена с большим зазором к нижней образующей корпуса сепаратора, чем первая перегородка, и частично перфорирована в нижней части, патрубок вывода газа размещен в верхней части между перегородками, патрубок вывода воды размещен во второй секции вблизи от перегородок, патрубок вывода нефти размещен в торце второй секции (патент РФ №2206734, кл. Е21В 43/34, опубл. 20.06.2003 - прототип).
Общим недостатком известных устройств является невысокая эффективность очистки пластовой воды.
В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности очистки пластовой воды от нефти и механических примесей.
Задача решается тем, что в отстойнике гидрофобном жидкофазном для внутрипромысловой подготовки пластовой воды, включающем корпус, узел ввода нефтяной эмульсии, узел вывода нефти, узел вывода пластовой воды и перегородку, согласно изобретению корпус выполнен цилиндрическим с боковыми сферическими стенками, узел ввода нефтяной эмульсии, узел вывода нефти, узел вывода пластовой воды выполнены в виде горизонтальной трубы с вертикальными штуцерами, размещенными асимметрично относительно центра трубы и отстоящими от края трубы на 15-20% ее длины, образуя короткую и длинную стороны трубы, узел ввода нефтяной эмульсии расположен в верхней части корпуса, снабжен вертикальным подводящим штуцером, горизонтальной трубой, расположенной по оси корпуса, перфорированной снизу и с боков отверстиями в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы, с коротким концом трубы, расположенным вблизи боковой стенки корпуса, и длинным - вблизи нижней части перегородки, узел вывода нефти расположен в верхней части корпуса, размещен по другую сторону от перегородки, снабжен вертикальным отводящим штуцером, горизонтальной трубой меньшего диаметра, чем труба узла ввода нефтяной эмульсии, расположенной по оси корпуса вблизи другой боковой стенки корпуса с перфорационными отверстиями в верхней части в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы, с коротким концом трубы, расположенным вблизи боковой стенки корпуса, и длинным - вблизи верхней части перегородки, узел вывода пластовой воды расположен в нижней части корпуса под узлом вывода нефти, снабжен вертикальным отводящим штуцером, горизонтальной трубой меньшего диаметра, чем труба узла ввода нефтяной эмульсии, расположенной по оси корпуса с перфорационными отверстиями в нижней части в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы, с коротким концом трубы, расположенным вблизи боковой стенки корпуса, перегородка выполнена перпендикулярной оси корпуса и перекрывающей третью часть от верха корпуса, снабжена отверстием в верхней части, расположенном на уровне трубы узла вывода нефтяной эмульсии.
Сущность изобретения
При внутрипромысловой подготовке пластовой воды для нужд системы поддержания пластового давления применяют различные отстойники, дающие неплохой результат по качеству воды при использовании для водоподготовки нефтяной эмульсии с большим содержанием нефти. В этом случае производят многоступенчатую подготовку в несколько этапов на разных аппаратах. Однако при наличии нефтяной эмульсии с малым количеством нефти такой способ оказывается нерациональным с экономической точки зрения и его не применяют. Стараются свести всю водоподготовку к использованию одного аппарата. Однако общим недостатком известных устройств является невысокая эффективность очистки пластовой воды, вызванная распределением небольшого количества нефти равномерно по всему большому объему нефтяной эмульсии. В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности очистки пластовой воды от нефти и механических примесей. Задача решается отстойником гидрофобным жидкофазным для внутрипромысловой подготовки пластовой воды, представленном на фиг. 1.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - узел ввода пластовой воды, 3 - узел вывода нефти, 4 - узел вывода очищенной пластовой воды, 5 - перегородка, 6 - цилиндрическая часть корпуса, 7 - боковые сферические стенки, 8 - вертикальный подводящий штуцер узла ввода пластовой воды, 9 - горизонтальная труба узла ввода пластовой воды, 10 - перфорационные отверстия, 11 - вертикальный отводящий штуцер узла вывода нефти, 12 - горизонтальная труба узла вывода нефти, 13 - перфорационные отверстия, 14 - вертикальный отводящий штуцер узла вывода очищенной пластовой воды, 15 - горизонтальная труба узла вывода очищенной пластовой воды, 16 - перфорационные отверстия, 17 - отверстие в верхней части перегородки.
Отстойник гидрофобный жидкофазный для внутрипромысловой подготовки пластовой воды работает следующим образом.
В нормальном состоянии задвижка (не показана) на вертикальном подводящем штуцере 8 узла ввода пластовой воды 2 и задвижка (не показана) на вертикальном отводящем штуцере 14 узла вывода очищенной пластовой воды 4 открыты. Задвижка (не показана) на вертикальном отводящем штуцере 11 узла вывода нефти 3 закрыта. Пластовая вода с высоким содержанием нефти и мех. примесей поступает в корпус 1 через узел ввода ввода пластовой воды 2, т.е. через вертикальный подводящий штуцер 8, горизонтальную трубу 9 и перфорационные отверстия 10, расслаивается на нефть и пластовую воду, выделяет твердые взвешенные частицы. Нефть скапливается в верхней части корпуса 1. Пластовая вода без нефти сливается через узел вывода пластовой воды 4. Твердые взвешенные частицы скапливаются на дне корпуса 1. При накоплении нефти открывают задвижку на вертикальном отводящем штуцере 11 узла вывода нефти 3 и выпускают нефть из корпуса 1. Задвижку закрывают.
Расположение узла ввода пластовой воды 2 в верхней части корпуса 1, расположение горизонтальной трубы 9 по оси корпуса 1 с перфорирационными отверстиями 10 снизу и с боков в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы, с короткой стороной трубы, расположенным вблизи боковой стенки корпуса, и длинной - вблизи нижней части перегородки приводит к равномерному и плавному распределению нефтяной эмульсии в верхней части корпуса 1 до перегородки 5, плавному и постепенному стеканию струй жидкости вниз, созданию ламинарного потока вниз, расслоению нефтяной эмульсии на нефть и пластовую воду и выпадению на дно корпуса 1 твердых взвешенных частиц.
Наличие перегородки 5 также приводит к плавному ламинарному направлению потока жидкости вниз.
Отделившаяся нефть разделяется на два потока. Основной поток нефти проходит под перегородкой 5 и всплывает вверх к узлу вывода нефти 3. Малый поток нефти всплывает вдоль цилиндрической части 6 корпуса 1 и боковых сферических стенок 7 и собирается до перегородки 5 над узлом ввода нефтяной эмульсии 2. При накоплении нефти в верхней части и открывании задвижки на вертикальном отводящем штуцере 11 узла вывода нефти 3 создается поток нефти в трубу 12. Расположение узла вывода нефти 3 в верхней части корпуса 1 по другую сторону от перегородки 5, а также наличие горизонтальной трубы 12 меньшего диаметра, чем труба 9 узла ввода нефтяной эмульсии 2, расположение трубы 12 по оси корпуса 1 вблизи другой боковой стенки 7 корпуса 1 с перфорационными отверстиями 13 в верхней части трубы 12 в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы 12, с короткой стороной трубы 12, расположенным вблизи боковой стенки 7 корпуса 1, и длинной - вблизи верхней части перегородки 5 способствует сбору нефти в месте ее концентрации, плавному отбору нефти с образованием ламинарного потока, исключению забора пластовой воды. Наличие отверстия 17 в верхней части перегородки 5, расположенного на уровне трубы 12 узла вывода нефти 3, способствует образованию ламинарного потока нефти через перегородку 5 в трубу 12 без завихрений и без вовлечения в поток нефти пластовой воды. Расположение узла вывода очищенной пластовой воды 4 в нижней части корпуса 1 под узлом вывода нефти 3 способствует отбору пластовой воды под границей раздела фаз, снижению концентрации пластовой воды под промежуточными слоями разделяющейся нефтяной эмульсии и способствует более полному отделению нефти от воды. Отнесение узла вывода очищенной пластовой воды 4 от узла ввода пластовой воды 2 увеличивает расстояние от входа до выхода, увеличивает время отстоя, а значит и полноту разделения нефтяной эмульсии. Наличие горизонтальной трубы 15 меньшего диаметра, чем труба 9 узла ввода пластовой воды 2, расположение по оси корпуса 1 с перфорационными отверстиями 16 в нижней части в виде эллипса с длинной осью вдоль трубы 15, с короткой стороной трубы 15, расположенным вблизи боковой стенки 7 корпуса 1 способствует отбору пластовой воды, лишенной нефти, образованию ламинарного потока, исключающего перемешивание нефти и пластовой воды.
Наличие перегородки 5, перпендикулярной оси корпуса 1 и перекрывающей третью часть от верха корпуса 1, исключает возмущающее воздействие потока пластовой воды с высоким содержанием нефти и мех. примесей из узла ввода 2 на весь объем жидкости в корпусе 1.
В предложенном гидрофобном жидкофазном отстойнике ввода пластовой воды находится в слое нефти, т.к. вверху аппарата постоянно поддерживается нефтяной слой - плавающий на поверхности воды слой нефти толщиной 0,5-1,2 метра. За счет данного слоя происходит улавливание капелек нефти с пластовой воды и твердых гидрофобных частиц. Пластовая вода, проходя по устройству ввода, распределяется и фильтруется через слой нефти. Перегородка, которая установлена перед устройством ввода, успокаивает поток поступающей жидкости и за счет этого увеличивается время отстоя. За счет слоя нефти и времени отстоя происходит отделение капелек нефти и примесей с пластовой воды и ее очищение.
В качестве примера конкретного выполнения на фиг. 2 представлен предложенный отстойник с конкретными размерами основных элементов конструкции. Длина корпуса составляет 22 м.
Таким образом, в предложенном отстойнике удается полностью отделить от пластовой воды нефть и получить очищенную пластовую воду, полностью пригодную для использования в системе поддержания пластового давления.
Применение предложенного отстойника позволит решить задачу повышения эффективности очистки пластовой воды от нефти и механических примесей и пластовой воды для системы поддержания пластового давления.