Відстійник з гідрофобним фільтром для очищення зворотних пластових вод

Реферат: Винахід належить до нафтовидобувної галузі і може бути використаний для очищення зворотних пластових вод, які вміщують нафту і механічні домішки, з подальшим використанням їх у системі заводнення нафтовмісних пластів. Відстійник з гідрофобним фільтром для очищення зворотних пластових вод включає горизонтальну циліндричну ємність, розділену перегородками на секції, підвідний трубопровід пластової води з розподільником, розміщеним вище рівня розділу фаз "нафта-вода", і трубопровід відводу очищеної води. Особливість винаходу полягає в тому, що циліндрична ємність розділена на три секції - вхідну, попереднього і кінцевого відстоювання - двома перегородками, одна з яких виконана заглушкою UA 112504 C2 (12) UA 112504 C2 з можливістю проходження нижче неї потоку рідини, при цьому нижній край цієї перегородки є зубчастим, а інша виконана у вигляді блока осадження, що являють собою похилі паралельні пластини, що розташовані під кутом одна відносно іншої і перекривають робочу область ємності. Розподільник води встановлено у вхідному відсіку, під ним розміщені розподільник нафти, до якого під'єднаний трубопровід подачі нафти для створення гідрофобного фільтра, і масообмінна насадка. Крім того, до перегородки, виконаної заглушкою, і до блока осадження під'єднані трубопроводи відводу газу і нафти відповідно, які з'єднані з нафтогазозбірником, причому розподільник води і розподільник нафти є перфорованими. Використання пропонованого відстійника з гідрофобним фільтром для очищення нафтовмісних зворотних пластових вод дозволяє підвищити ефективність очищення зворотних пластових вод від нафти та механічних домішок за рахунок постійного оновлення гідрофобного фільтра шляхом подачі сирої нафти. UA 112504 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до нафтовидобувної галузі і може бути використаний для очистки зворотних пластових вод, які вміщують нафту і механічні домішки з подальшим використанням їх у системі заводнення нафтовмісних пластів. При видобутку нафти з пласта вилучається велика кількість пластової води, яка для подальшого використання повинна бути очищена від вуглеводневих сполук та механічних домішок. З цією метою використовують відстійні апарати і установки. Зворотна пластова вода містить велику кількість солей, агресивних газів, механічних домішок та диспергованих вуглеводнів. Використання її у системі заводнення нафтових родовищ дозволяє мати постійне джерело води. Досвід експлуатації нафтових родовищ із застосуванням заводнення показує, що нагнітання води у пласт не тільки збільшує темпи розробки родовища, а й забезпечує високий коефіцієнт нафтовіддачі - 50…60 % від початкових запасів. Зворотні пластові води характеризуються високим вмістом емульгованої нафти 3000…5000 3 3 мг/дм і твердих зважених частинок до 2000…3000 мг/дм . Внаслідок контакту твердих зважених часток з нафтою їх поверхня у деякій мірі гідрофобізується, що змінює їх молекулярноповерхневі властивості. Відома установка очищення води закритого типу, в якій відстійники представляють собою горизонтальні циліндричні ємності, всередині яких розміщені гофровані гідрофобні пластини [Назаров В.Д. Очистка нефтесодержащих сточных вод с применением гидрофобных и коалесцирующе-гидрофобных фильтров / В.Д. Назаров, А.А. Русакович // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2004. - № 11. - С. 2-7]. На ці пластини прилипають краплини нафти, скупчуються, відокремлюються від води і накопичуються у верхній частині відстійника. Однак, така конструкція відстійника не знайшла широкого використання у промисловості через матеріаломісткість, складність монтажних робіт та технологію експлуатації. На практиці очищення зворотних пластових вод гідрофобні фільтри отримали найбільш поширене використання. Ці фільтри відносяться до фізико-хімічних методів очищення води. Перевагою таких фільтрів є високий ефект очищення води від нафти і нафтопродуктів при 3 високій мінералізації води (до 10 г/дм ) і те, що буферна функція фільтра допускає скиди мінералізованої та забрудненої нафтою води без погіршення якості фільтрату. Відомий відстійник з рідинним гідрофобним фільтром для очищення пластових вод. Конструкція такого відстійника включає ємність, підвідний трубопровід для забрудненої води, який обладнаний розподільником, що знаходиться вище рівня розподілу фаз "нафта-вода", трубопроводи для відводу відокремленої нафти і очищеної води, регулятори рівня розділу фаз. У такому відстійнику шар нафти, що знаходиться на поверхні води, служить гідрофобним шаром та сприяє уловлюванню краплин нафти, коли через цей шар проходить забруднена вода [Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. - М., Недра, 1977, - С. 133]. Однак для такого відстійника характерна невисока ефективність роботи гідрофобного шару, тому що вода, яка подається у ємність не розподіляється по всій його поверхні. Відома конструкція резервуара-відстійника з гідрофобним рідинним фільтром. Вода, що містить краплини нафти і механічні домішки, з відстійників попереднього відстоювання і електрогідраторів під власним тиском подається по колектору в ємність, після чого фільтрується через нафтову подушку. Ці краплини, контактуючи з нафтою, переходять до рідинного гідрофобного фільтра, рівень якого є стабільним за рахунок переливу нафти і відведення її з відстійника [Беззубов А.В. Машинист насосной станции по закачке рабочего агента в пласт. - М., Недра, 1988, - С. 62]. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є резервуар-відстійник з рідинним гідрофобним шаром для очищення нафтовмісної пластової води, який включає в себе сепараційну ємність, що представляє собою резервуар-відстійник з гідрофобним шаром; пристрій для подачі нафтовмісної води в сепараційну ємність, який виконаний у вигляді колектора з системою отворів, що забезпечують рівномірний розподіл нафтовмісної води по всьому перетину гідрофобного шару; відвідну нафтову трубу із спеціальною системою переливу для підтримки верхнього рівня гідрофобного шару; відвідну трубу для очищеної води із встановленим у ній гідродроселем для регулювання рівня гідрофобного шару; датчик рівня розділу "нафта-вода", або нижнього рівня гідрофобного шару, при зниженні якого система автоматично управляє витратою води, що відводиться із системи за допомогою гідродроселя. Нафтовмісна вода, що виходить із отвору колектора фільтрується через нафтовий гідрофобний шар. Краплини нафти, що знаходяться у воді, контактуючи із шаром нафти - зливаються із ним. Очищена від нафти вода подається у нижню частину сепараційної ємності. Нафта, що переходить до складу гідрофобного шару, у міру накопичення, відводиться через систему 1 UA 112504 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переливу у відвідну трубу. Вода з нижньої частини сепараційної ємності після відстоювання відводиться через іншу трубу. Розхід очищеної води регулюється за допомогою гідродроселя таким чином, щоб нижній рівень гідрофобного шару залишався постійним. Спостереження за положенням нижнього рівня "нафта-вода" здійснюється за допомогою поплавка - датчика рівня [Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М: Недра, 1983, - С. 170-172]. Однак даний резервуар-відстійник з рідинним гідрофобним шаром для очищення нафтовмісної пластової води має досить складну систему підтримки рівня і товщини гідрофобного шару, що знижує надійність його роботи. В основу передбачуваного винаходу поставлено задачу створити відстійник з гідрофобним фільтром для очищення нафтовмісної зворотної пластової води шляхом конструктивного вирішення посекційного відстоювання і осадження механічних домішок, підвищити ефективність очищення зворотної пластової води від нафти та механічних домішок за рахунок постійного оновлення гідрофобного фільтра шляхом подачі сирої нафти. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у відстійнику з гідрофобним фільтром для очищення нафтовмісної зворотної пластової води, що включає горизонтальну циліндричну ємність, підвідний трубопровід пластової води з розподільником, розміщеним вище рівня розділу фаз "нафта-вода", і трубопровід відводу очищеної води, згідно передбачуваного винаходу циліндрична ємність розділена на три секції - вхідну, попереднього і кінцевого відстоювання – двома перегородками, одна з яких виконана у вигляді заглушки з можливістю проходження потоку води нижче неї, при цьому нижній край цієї перегородки є зубчастим, інша виконана у вигляді блоку осадження механічних домішок, що представляє собою похилі паралельні пластини, розташовані під кутом одна відносно іншої і перекривають робочу область ємності, розподільник води встановлений у вхідній секції, під ним розташований розподільник нафти, до якого приєднаний трубопровід подачі нафти для створення гідрофобного шару, і масообмінна насадка, крім того, до перегородки і до блоку осадження механічних домішок підведені трубопроводи для відводу газу і нафти відповідно, які з'єднані з нафтогазозбірником, а розподільник води і розподільник нафти є перфорованими. Розміщення розподільника води у вхідній секції та розміщення під ним розподільника нафти і масообмінної насадки сприяють підвищенню ефективності очищення зворотної пластової води від нафти та механічних домішок за рахунок того, що розподільник нафти забезпечує рівномірну подачу сирої нафти в масообмінну насадку, яка сприяє інтенсивній взаємодії рідин. Трубопровід подачі сирої нафти, під'єднаний до розподільника нафти, забезпечує постійне оновлення гідрофобного фільтра, що запобігає утворенню проміжного шару на межі розділу фаз "нафта-вода". Виконання нижньої частини перегородки у вигляді зубчастої форми сприяє плавному перетіканню через неї вивільненої нафти, що запобігає її змішуванню з потоком води. Таким чином, сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак створено нове технічне рішення, яке забезпечує підвищення ефективності очищення зворотної пластової води від нафти та механічних домішок за рахунок постійного оновлення гідрофобного фільтра шляхом подачі сирої нафти і є достатнім для вирішення поставленої задачі винаходу. Винахід ілюструється кресленням. На кресленні наведено відстійник з гідрофобним фільтром для очищення зворотної пластової води. Відстійник виконаний у вигляді горизонтальної циліндричної ємності 1, розділеної перегородками 7 і 8 на секції - вхідну, попереднього і кінцевого відстоювання. Перегородка 7 виконана заглушкою з можливістю проходження нижче неї потоку рідини, при цьому нижній край цієї перегородки є зубчастим. Перегородка 8 виконана у вигляді блоку осадження, що представляє собою похилі паралельні пластини, розташовані під кутом одна відносно іншої і перекривають робочу область ємності. До вхідної секції підведено трубопровід подачі води 2, що переходить у розподільник води 3 та представляє собою перфоровану трубу. Під ним розташовані розподільник нафти 4 і масообмінна насадка 5. До розподільника нафти 4 приєднаний трубопровід 6 подачі сирої нафти для створення гідрофобного шару, а до перегородки 7 і блоку осадження 8 під'єднані трубопроводи відбору газу 9 і нафти 10, відповідно, які з'єднані з нафтогазозбірником 11. Нафтогазозбірник (11) обладнаний трубопроводом відведення газу і нафти 12. Знизу відстійника відходить трубопровід 14 відводу очищеної води. У секції кінцевого відстоювання встановлений регулятор рівня 13 "нафта-вода". Відстійник працює так. Пластова вода подається у вхідну секцію ємності 1 через трубопровід 2 подачі води і розподільник води 3, який забезпечує рівномірний розподіл води, що подається в гідрофобний шар нафти цієї секції. Вода з розподільника проходить через гідрофобний шар нафти, утворений шляхом регулярної подачі сирої нафти через трубопровід 6, розподільник нафти 4, і масообмінну насадку 5. При цьому розподілені у воді краплі нафти і 2 UA 112504 C2 5 10 механічні домішки затримуються на поверхні масообмінної насадки в гідрофобному шарі нафти. Далі вода піддається додатковому очищенню в блоці осадження механічних домішок, на пластинах якого осідають і укрупнюються краплі нафти і механічні домішки. Укрупнені краплі нафти спливають у секції кінцевого відстоювання, накопичуються в нафтогазозбірнику 11 і періодично видаляються з нього. Нафта з нафтогазозбірника змішується з товарною нафтою. Вода очищена до нормативних значень, за вмістом нафти і механічних домішок в ній, видаляється з відстійника по трубопроводу 14. Газ, що виділився з води у вхідній секції по трубопроводу відбору газу 9, і надлишок нафти по трубопроводу відбору нафти 10 збираються в нафтогазозбірнику і періодично видаляються з нього. Підтримка в ємності 1 рівня "нафтавода" забезпечується регулятором рівня 13. Використання пропонованого відстійника з гідрофобним фільтром для очищення нафтовмісної зворотної пластової води дозволяє підвищити ефективність очищення зворотної пластової води від нафти та механічних домішок за рахунок постійного оновлення гідрофобного фільтра шляхом подачі сирої нафти. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 Відстійник з гідрофобним фільтром для очищення зворотних пластових вод, що включає горизонтальну циліндричну ємність, підвідний трубопровід пластової води з розподільником, розміщеним вище рівня розділу фаз "нафта-вода", і трубопровід відводу очищеної води, який відрізняється тим, що циліндрична ємність розділена на три секції - вхідну, попереднього і кінцевого відстоювання - двома перегородками, одна з яких виконана заглушкою з можливістю проходження нижче неї потоку рідини, при цьому нижній край цієї перегородки є зубчастим, а інша виконана у вигляді блока осадження, що являє собою похилі паралельні пластини, що розташовані під кутом одна відносно іншої і перекривають робочу область ємності, розподільник води встановлений у вхідному відсіку, під ним розміщені розподільник нафти, до якого приєднаний трубопровід подачі нафти для створення гідрофобного фільтра, і масообмінна насадка, крім того, до перегородки, виконаної заглушкою, і до блока осадження під'єднані трубопроводи відводу газу і нафти, відповідно, які з'єднані з нафтогазозбірником, причому розподільник води і розподільник нафти є перфорованими. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3