УСТРОЙСТВО ВВОДА ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАР

Полезная модель относится к газонефтяной промышленности, в частности к разделению эмульсии из двух и более не смешивающихся жидкостей с различной плотностью, и может найти применение на установках подготовки продукции скважин, а именно в подготовке сырой нефти в резервуарах. Полезную модель можно использовать для разделения различных эмульсий, применяемых в химическом, пищевом, металлургическом и др. производствах.
Предпосылки создания полезной модели. Современные установки резервуарной подготовки продукции скважин в основном используют гравитационный метод сепарации. Немногие установки оснащены устройствами ввода нефти в резервуар, которые тем или иным способом используют кинетическую энергию поступающей жидкости. В одном случае энергия струи поступающей жидкости направлена вверх (формируются внутренними конструкциями резервуара) и используется для разбития устойчивой эмульсии, а в другом варианте струи поступающей жидкости формируются маточником (выполненным в виде кольцевого коллектора) для вращения промежуточного слоя внутри резервуара. Однако кинетическую энергию поступающей жидкости эти схемы используют неэффективно.
Известна система комплексной подготовки высокосернистой продукции скважин, состоящая из трубопроводов, теплообменников, нефтегазосепаратора, нефтенагревателя, товарного резервуара и резервуара-отстойника, в свою очередь, резервуар-отстойник снабжен маточником-распределителем, расположенным на расчетной высоте с вертикально вверх направленными отверстиями с возможностью разложения эмульсии на товарную нефть, газ и воду, причем маточник-распределитель в резервуаре-отстойнике расположен по лучевой системе, а трубопроводы выполнены в виде последовательно соединенных друг с другом коллекторов по ходу движения высокосернистой продукции скважин с возможностью обеспечения ее ламинарного движения от начала процесса подготовки
до конца, а также система снабжена линией отбора газа, соединенной с установкой утилизации газа, тем самым, создавая замкнутый цикл подготовки (Патент РФ №2175740, F 17 D 3/14, «Система комплексной подготовки высокосернистой продукции скважин»).
Недостатками данной системы являются сложность эксплуатации, обусловленная многоступенчатостью подготовки нефти, сложная система ее перекачки, а также высокая энергоемкость и большая металлоемкость. Внутренние конструкции резервуара (маточник-распределитель) обладают высокой парусностью и нерабочим объемом, что снижает эффект применения.
Известна технологическая схема глубокого обезвоживания высоковязкой нефти (выбранная нами в качестве ближайшего аналога, т.е. прототипа), включающая входной трубопровод, печи, отстойники для предварительного сброса пластовой воды, отстойники I и II ступени обезвоживания нефти, блочный секционный каплеобразователь, многоцелевые резервуары и резервуар для дополнительной обработки нефти, использующий механическую энергию струи вводимой эмульсии и снабженный внутри кольцевым коллектором, который имеет сопла на наружной и внутренней образующих, и расположен в зоне промежуточного слоя. (Тронов В.П. Системы нефтесбора и гидродинамика основных технологических процессов. Казань, ФЭН, 2002, 365-366 с.)
Недостатками данной схемы являются сложность эксплуатации, обусловленная многоступенчатостью подготовки нефти, высокая энергоемкость, сложная система ее перекачки, а также большая металлоемкость. Сконструированный внутри резервуара кольцевой коллектор обладает высокой парусностью и нерабочим объемом, что снижает эффект применения.
Целью полезной модели является повышение качества подготовки сырой нефти, упрощение эксплуатации, снижение топливоэнергетических затрат и металлоемкости, а так же улучшение требований защиты окружающей среды.
Поставленная цель достигается путем применения оригинальной схемы подготовки потоков жидкости, в результате чего входной поток жидкости делится на n равных по скорости потоков, а транспортировка этих потоков до резервуара подготовки жидкости осуществляется равнодлинными трубопроводами.
Ввод потоков жидкости в резервуар подготовки жидкости осуществляется равноудаленно по всей длине боковой поверхности резервуара горизонтальными соплами, формирующими струи жидкости тангенциально непосредственно у стенок резервуара. Тангенциальный ввод потоков жидкости в резервуар подготовки жидкости обеспечивает вращение всей массы жидкости в резервуаре и возникновение центробежных сил. Данный способ позволяет совместить гравитационный и центробежный методы разделения эмульсии из двух и более не смешивающихся жидкостей с различной плотностью. При этом кинетическая энергия поступающей жидкости используется максимально эффективно.
Предлагаемое устройство для ввода жидкости в резервуар поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема подготовки и транспортировки жидкости до резервуара, а на фиг.2 - схема ввода жидкости в резервуар.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство подготовки и транспортировки жидкости до резервуара подготовки жидкости состоящее из следующих элементов:
- напорного трубопровода 1;
- делителя потока жидкости (ДПЖ) 2;
- конструкции равнодлинных трубопроводов 3;
- сопла 4 ввода жидкости в резервуар;
- резервуара 5.
На фиг.2. изображен резервуар 5 с оригинальной схемой ввода жидкости. Устройство ввода жидкости в резервуар подготовки жидкости работает следующим образом. Подготовленная жидкость определенной обводненности поступает по напорному трубопроводу 1 в ДПЖ 2, где происходит деление потока жидкости на n равных по скорости потоков (где n>2). Далее жидкость в ламинарном режиме по n равнодлинным трубопроводам 3 равного расчетного диаметра, что обеспечит равные сопротивления движению жидкостей в трубо-проводах и равные скорости при выходе из них, вводится на расчетной высоте в тело резервуара 5. Ввод потоков жидкости осуществляется равноудаленно по всей длине резервуара 5 через сопла 4 (формирующие горизонтально направленные струи) тангенциально непосредственно у стенок резервуара 5, что обеспечивает
максимальное использование кинетической энергии потока жидкости и вращение ее в резервуаре 5 в заданном направлении. Такая подготовка потоков жидкости позволяет при вводе их в резервуар добиться равномерных возмущений по всей длине резервуара 5. При вращении жидкости в резервуаре 5 возникают центробежные силы, что обеспечивает использование их в процессе сепарации жидкости помимо архимедовой силы. Жидкость с большей удельной плотностью под действием этих сил стремится вниз и к стенкам резервуара 5, а жидкости с меньшей удельной плотностью, соответственно, вверх и к центру резервуара 5. Величина центробежных сил зависит от скорости вращения жидкости и радиуса резервуара 5. Далее в процессе сепарации более вязкие жидкости будут вращаться медленнее. Дифференцированное вращение слоев всей массы жидкости в резервуаре 5 в заданном направлении приобретает в промежуточном слое рыхлую структуру, что в меньшей степени препятствует осаждению капель воды (жидкости с большей плотностью) и свободному их переходу в водную зону. При этом внутренний рабочий объем резервуара 5 не загроможден дополнительными конструкциями в виде маточников и коллекторов, обладающих определенным нерабочим объемом и сопротивлением вращению.
Максимально эффективное применение кинетической энергии поступающей жидкости при помощи устройства ввода жидкости в резервуар подготовки жидкости позволяет получить следующие преимущества:
- улучшить качество разделения эмульсии;
- увеличить производительность резервуара (установки);
- снизить энергоемкость технологического процесса разделения эмульсии и металлоемкость резервуара (установки);
- уменьшить поверхность контакта резервуара (установки) с агрессивной средой и, соответственно, увеличить срок его службы;
- сократить сроки строительно-монтажных работ при строительстве объекта и ремонтных работ при текущем обслуживании;
- уменьшить трудозатраты при очистке внутренней поверхности резервуара от осаждаемых и невымываемых примесей;
- позволит в большей степени выполнять требования по защите окружающей среды.
Использованная литература:
1. Патент РФ №2175740, F 17 D 3/14, «Система комплексной подготовки высокосернистой продукции скважин».
2. Тронов В.П. Системы нефтесбора и гидродинамика основных технологических процессов. Казань, ФЭН, 2002, 365-366 с. Копия прилагается.