Способ разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий

(51) 10 33/02 (2009.01) 01 17/038 (2009.01) 01 17/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Это достигается тем, что в предлагаемом способе очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий, включающем ввод исходной смеси через первоначальный слой продукта разделения,отделение сепарацией газов от эмульсии, состоящей из тяжелой фракции воды, и легкой фракции нефтепродуктов, гравитационное разделение ее по удельному весу на фазные слои, раздельный отвод газов и раздельный отвод продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций в сепарационной емкости , согласно изобретению, в качестве продукта разделения используют воду , исходную смесь смешивают с водой и деэмульгатором в потоках до ввода в сепарационную емкость, далее осуществляют их совместную подачу одним потоком в верхнюю зону первой сепарационной емкости, в которой его подвергают воздействию центробежных сил и магнитной системы, осуществляя разгон потока и проводя его очистку от твердых примесей, затем поток тормозят до нулевой скорости и изменяют направление потока на 90 , приводя его в соприкосновение с тормозным экраном, который устанавливают во второй сепарационной емкости, в которой далее осуществляют гравитационное разделение потока. При этом в первой сепарационной емкости разгон потока осуществляют через сопло Лаваля, поток подают из первой сепарационной емкости во вторую сепарационную емкость через сопло Лаваля.(72) Байшуаков Аскар Абжамиевич Поветкин Виталий Васильевич Елеусинов Каирбек Сагинбаевич Мендибаев Абзал Мендибаевич Кушербаев Жанболат Серикович(73) Байшуаков Аскар Абжамиевич Поветкин Виталий Васильевич(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ(57) Изобретение относится к способам разделения эмульсий несмешивающихся жидкостей,в частности к способам разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий,и может быть использовано для очистки и разделения эмульсий,образующихся в результате нефтедобычи,нефтепереработки, при транспортировке газа. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения эмульсий и расширение арсенала средств назначения. Изобретение относится к способам разделения эмульсий несмешивающихся жидкостей,в частности к способам разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий,и может быть использовано для очистки и разделения эмульсий,образующихся в результате нефтедобычи,нефтепереработки, при транспортировке газа. Известен способ разделения неустойчивых эмульсий, заключающийся в том, что эмульсии придают вращательное движение в виде вихря с вертикальной осью, разделяют ее путем воздействия центробежных сил на две фракции, отводят фракцию, обогащенную легким компонентом из осевой зоны вихря вверх, а фракцию, обогащенную тяжелым компонентом - из переферийной зоны вихря вниз, фракции вводят в сепарационную емкость двумя потоками, причем фракцию,обогащенную тяжелым компонентом вводят в придонную зону емкости,осуществляют последующее гравитационное разделение эмульсии и раздельный вывод фаз, фракцию, обогащенную легким компонентом вводят в верхнюю зону емкости, а гравитационное разделение производят несколько раз при движении двух потоков сначала навстречу друг другу в вертикальном направлении до встречи, а затем в противоположном направлении(Патент 205 3008, кл. В 01 17/028, 1996) Недостатком известного способа является недостаточная эффективность разделения и ограниченный арсенал средств назначения. Это связано с невысокой интенсивностью гравитационного разделения из-за коалесценции дисперсной фазы, проходящей в одном слое. При повышенных по производительности режимах ламинарный характер течения жидкости нарушается и эффективность фазоразделения резко снижается. Кроме того известный способ имеет ограниченный арсенал средств назначения так как предназначен только для разделения неустойчивых эмульсий,образующихся в результате переработки нефти. Известен,также,способ разделения неустойчивых эмульсий,образующихся в результате переработки нефти (способ разделения водонефтяных эмульсий), включающий ввод исходной смеси в сепаратор- фазоразделитель(вторая сепарационная емкость) с последующим отделением неконденсирующихся газов от конденсата в виде эмульсии, разделение ее по удельному весу на отдельные фазные слои и раздельный отвод неконденсировавшихся газов и продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций. При этом основную конденсацию парогазов исходной смеси ведут в конденсационной зоне сепараторафазоразделителя путем ее ввода преимущественно через слой эмульсии конденсата (продукт разделения) в придонную приемную зону сепаратора-фазоразделителя,образованную закрепленной на дне сепаратора-фазоразделителя сильфонной перегородкой и осуществляют последующее гравитационное разделение поступающей через сильфонную перегородку 2 эмульсии конденсата на фазные слои в фазоразделяющей зоне сепараторафазоразделителя, снабженной коалесцирующими элементами, при этом перед подачей эмульсии в фазоразделяющую зону сепаратора осуществлют отделение газа от эмульсии конденсата на газоотделяющих элементах.(Патент 211 0556, кл. С 10 33/06, В 01 17/028, 17/04, 1998) Недостатками известного способа также являются недостаточная эффективность разделения,связанная с недостаточной скоростью введения эмульсии, раздельным вводом эмульсии и первоначальным вводом продукта разделения(эмульсии конденсата),отсутствием ввода деэмульгатора,кроме того способ имеет ограниченный арсенал средств назначения, так как предназначен только для разделения неустойчивых эмульсий, образующихся в результате переработки нефтяного сырья, а, также, не предполагает их очистки от твердых примесей. Задачей изобретения является создание способа очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий, позволяющего повысить эффективность разделения и расширить арсенал средств назначения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения эмульсий и расширение арсенала средств назначения Это достигается тем, что в предлагаемом способе очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий, включающем ввод исходной смеси через первоначальный слой продукта разделения,отделение сепарацией газов от эмульсии, состоящей из тяжелой фракции воды, и легкой фракции,нефтепродуктов, гравитационное разделение ее по удельному весу на фазные слои, раздельный отвод газов и раздельный отвод продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций в сепарационной емкости , согласно изобретению, в качестве продукта разделения используют воду , исходную смесь смешивают с водой и деэмульгатором в потоках до ввода в сепарационную емкость, далее осуществляют их совместную подачу одним потоком в верхнюю зону первой сепарационной емкости, в которой его подвергают воздействию центробежных сил и магнитной системы, осуществляя разгон потока и проводя его очистку от твердых примесей, затем поток тормозят до нулевой скорости и изменяют направление потока на 90, приводя его в соприкосновение с тормозным экраном, который устанавливают во второй сепарационной емкости, в которой далее осуществляют гравитационное разделение потока. При этом в первой сепарационной емкости разгон потока осуществляют через сопло Лаваля, поток подают из первой сепарационной емкости во вторую сепарационную емкость через сопло Лаваля. Предлагаемый способ очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий поясняется схемой , представленной на чертеже. На схеме позиции обозначены 1-первая сепарационная емкость 2- магнитная система 3 тормозной экран 4- вторая сепарационная емкость 5- входное сопло Лаваля 6- выходное сопло Лаваля 7-газоотделяющие элементы 8 - коалесцирующие элементы 9-первая камера сепарационной емкости 1 10- разгонная камера сепарационной емкости 1 11 - загрузочный патрубок 12- сильфонная перегородка 13 -нижний горизонтальный канал 14 средний вертикальный канал 15-верхний горизонтальный переточный канал 16- патрубок отвода газообразной фракции 17- патрубок отвода легкой фракции (нефтепродуктов) 18- патрубок отвода тяжелой фракции (воды) Предлагаемый способ очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий реализуют следующим образом. Способ предназначен для разделения неустойчивых эмульсий образующихся в результате добычи или переработки нефтяного сырья. Исходную смесь предварительно смешивают с водой и деэмульгатором (например, жидкий деэмульгатор Дауфакс ДВ-02) в потоках до ввода в сепарационную емкость 1, далее осуществляют их совместную подачу одним потоком через загрузочный патрубок 11 в верхнюю зону первой сепарационной емкости 1(центробежный сепаратор), в которой его подвергают воздействию центробежных сил и магнитной системы 2(переменное магнитное поле низкой частоты),осуществляя разгон потока и проводя его очистку от твердых примесей, затем поток тормозят до нулевой скорости и изменяют направление потока на 90,приводя его в соприкосновение с тормозным экраном 3, который устанавливают во второй сепарационной емкости 4(сепараторфазоотделитель), в которой далее осуществляют отделение сепарацией газов на газоотделяющих элементах 7 от эмульсии, состоящей из тяжелой фракции воды, и легкой фракции нефтепродуктов,осуществляют гравитационное разделение потока,на коалесцирующих элементах 8 по удельному весу на фазные слои, раздельный отвод газов и раздельный отвод продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций в сепарационной емкости 4. При этом в первой сепарационной емкости 1 разгон потока осуществляют через входное сопло Лаваля 5, поток подают из первой сепарационной емкости 1 во вторую сепарационную емкость 4 через выходное сопло Лаваля 6. В первой камере 9 центробежного сепаратора 1 поток закручивается в виде вихря, где начинается процесс предварительной сепарации под воздействием центробежных сил с разделением потока на центральную часть легкого компонента,который концентрируется в приосевой зоне вихря, и переферийную часть тяжелого компонента с укрупнением капель компонентов эмульсии . Затем поток смеси сужается, а затем расширяется во входном сопле Лаваля 5, и выбрасывается с большой скоростью во вторую разгонную камеру 10 центробежного сепаратора 1, и далее через выходное сопло Лаваля 6, поток поступает в сепаратор-фазоразделитель 4, и ударяясь о тормозной экран 3, тормозится до нулевой скорости. При этом происходит гашение кинетической энергии потока с появлением пульсаций в разделяемой эмульсии. Винтовое закручивание эмульсии в центробежном сепараторе 1 с увеличением его скорости и дальнейшим мгновенным торможением в сепараторефазоотделителе 4 вызывает интенсивное разделение эмульсии на твердую, жидкую и газообразные фракции, способствуя дальнейшей сепарации и повышению объемной производительности разделения эмульсии. Очистку эмульсии от твердых примесей осуществляют под воздействием магнитной системы 2 ( многовитковая катушка), уложенной на наружной поверхности корпуса центробежного сепаратора 1 и деэмульгатора, который вводят через загрузочный патрубок 11 в смеси с исходной эмульсией и водой (тяжелый компонент). Ввод деэмульгатора в сочетании с воздействием магнитной системы 2 изменяет вязкость и дисперсность водонефтяной эмульсии, ускоряя ее разделение на твердую, жидкую и газообразную фракции. При этом в разделяемом потоке эмульсии возникают центры кристаллизации асфальтосмолопарафиновых отложений ( твердая фракция), предотвращаяя их дальнейшее отложение на стенках сепараторной емкости, главным образом в первой камере 9 центробежного сепаратора 1 ,отвод которых производят через патрубок для отвода твердой фракции (не показан). В сепараторе-фазоразделителе 4 газы, в виде пузырьков, поступающие вместе с эмульсией под воздействием генерируемых колебаний, всплывают в виде пузырьков, которые пульсируют и увеличиваются в размерах, под воздействием колебаний передаваемых жидкой фазой разделяемой эмульсии,оказывая флотирующее и коалесцирующее воздействие на дисперсную фазу эмульсии. При дальнейшем движении через нижний горизонтальный канал 13, средний вертикальный 14 и верхний горизонтальный 15 переточные каналы,образованные между тормозным экраном 3 и сильфонной пергородкой 12, эмульсия тонким слоем стекает по поверхностям газоотделяющих элементов 7, что максимально способствует отделению газовой фракции, которая отводится через патрубок 16 . Далее жидкая фракция эмульсии попадает на коалесцирующие элементы 8, где происходит слияние и укрупнение капель эмульсии и окончательный процесс формирования слоев легкой фракции, которая отводится через патрубок 17, расположенный в центральной осевой части сепаратора-фазоразделителя 4 и тяжелой фракции(воды), которая отводится через патрубок 18,размещенный на выходном конце дна сепараторафазоразделителя 4. При этом за счет наклона пластин коалесцирующих элементов 8 происходит 3 постоянное освобождение межпластинчатого пространства от разделившихся фракций, поскольку более тяжелая фаза (вода) поступает самотеком в придонную область сепаратора-фазоразделителя 4, а легкая фракция всплывает и накапливается в верхнем слое. Предлагаемый способ очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий обеспечивает эффективное разделение по составу и природе компонентов широкого спектра неустойчивых водонефтяных эмульсий,образующихся при добыче и обработке нефтей в широком диапазоне вязкостей ( например, в интервале 4,2-102,0 мПа (40-70 С) и плотностей например, в интервале 8,35-9,13 кг/м 3), а также работоспособно в широком диапазоне нагрузок по производительности. Неустойчивые водонефтяные эмульсии Способ по Образованные в ближайшему аналогу результате переработки нефти Сепарационные Разделение исходной емкости, ввод смеси исходной смеси Одна- сепараторГ азообразная фазоотделитель,фракция, легкая Через фракция первоначальный нефтепродукты слой эмульсии Тяжелая фракцияконденсата в вода сепараторефазоразделителе Образованные в ДвеГ азообразная результате добычи и центробежный фракция, легкая переработки нефти сепаратор и фракция сепаратор фазоотнефтепродукты делитель,Тяжелая фракциясовместный ввод вода, Очистка от исходной смеси твердых примесей воды и деэмульгатора в центробежный сепаратор По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемый способ очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий позволяет повысить эффективность при эксплуатации ориентировочно в два раза. Пример . Способ очистки и разделения неустойчивой эмульсии, образованной в процессе добычи нефти(вязкость 4,2- мПа и плотность 8,35 кг/м 3), (40 С) из скважины 1104 ЦДНГ-4 НГДУ Туймазнефть. Исходную смесь предварительно смешивают с водой и деэмульгатором жидкий деэмульгатор Дауфакс ДВ-02 в потоках до ввода в сепарационную емкость 1, далее осуществляют их совместную подачу одним потоком через загрузочный патрубок 11 в верхнюю зону первой сепарационной емкости 1(центробежный сепаратор), в которой его подвергают воздействию центробежных сил и магнитной системы 2 (переменное магнитное поле низкой частоты - 25 Гц) осуществляя разгон потока и проводя его очистку от твердых примесей, затем 4 Повышение эффективности разделения эмульсий и расширение арсенала средств назначения,обеспечивается за счет высокой скорости предварительного разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий, образованных не только в результате переработки (перегонки нефти), но и в результате нефтедобычи, а совместная подача исходной эмульсии в сочетании с первоначальным вводом тяжелого компонента воды и деэмульгатора,а также магнитное воздействие магнитной системы центробежного сепаратора позволяет осуществлять не только разделение, но и очистку неустойчивых эмульсий от твердых примесей, увеличивая за счет этого ресурс работы сепараторных емкостей. Для сравнения предлагаемого способа очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий с ближайшим аналогом приводим таблицу. Таблица Эффективность разделения,100 поток тормозят до нулевой скорости и изменяют направление потока на 90, приводя его в соприкосновение с тормозным экраном 3, который устанавливают во второй сепарационной емкости 4 ( сепаратор-фазоотделитель),в которой далее осуществляют отделение сепарацией газов на газоотделяющих элементах 7 от эмульсии,состоящей из тяжелой фракции воды, и легкой фракции нефтепродуктов,осуществляют гравитационное разделение потока,на коалесцирующих элементах 8 по удельному весу на фазные слои, раздельный отвод газов и раздельный отвод продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций в сепарационной емкости 4. При этом в первой сепарационной емкости 1 разгон потока осуществляют через входное сопло Лаваля 5, поток подают из первой сепарационной емкости 1 во вторую сепарационную емкость 4 через выходное сопло Лаваля 6. Объемная производительность раделения составила - 200 Таким образом предлагаемый способ очистки и разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий позволяет повысить эффективность разделения и расширить арсенал средств назначения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разделения неустойчивых водонефтяных эмульсий,включающий ввод исходной смеси через первоначальный слой продукта разделения, отделение сепарацией газов от эмульсии, состоящей из тяжелой фракции - воды и легкой фракции - нефтепродуктов, гравитационное разделение ее по удельному весу на фазные слои,раздельный отвод газов и раздельный отвод продуктов разделения в виде раздельных потоков жидких фаз разделенных фракций в сепарационной емкости, отличающийся тем, что в качестве продукта разделения используют воду, исходную смесь смешивают с водой и деэмульгатором в потоках до ввода в сепарационную емкость, далее осуществляют их совместную подачу одним потоком в верхнюю зону первой сепарационной емкости, в которой его подвергают воздействию центробежных сил и магнитной системы,осуществляя разгон потока и проводя его очистку от твердых примесей, затем поток тормозят до нулевой скорости и изменяют направление потока на 90,приводя его в соприкосновение с тормозным экраном, который устанавливают во второй сепарационной емкости,в которой далее осуществляют гравитационное разделение потока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первой сепарационной емкости разгон потока осуществляют через сопло Лаваля. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток подают из первой сепарационной емкости во вторую сепарационную емкость через сопло Лаваля.