RU2236377C2 - Method for self-flotation cleaning of formation water and means for implementation thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: invention relates to cleaning of formation water produced together with oil and separated therefrom during dewatering processes to be discharged into sea. Method comprises feeding water through destabilizers as ascending flow into settlers to separate water. Destabilization is carried out at specified pressure at inlet of destabilizer. The latter contains convergent tube, mouth, and diffuser made in the form of changeable part from material resistant to cavitation erosion. Plant contains destabilizers, settler, and surge vessel. Settler has additional discharge with reduced diameter and level regulator on gas exit. Surge vessel may have inside receiving candle with specified height having two inclined plates outside.

EFFECT: improved quality of cleaning of formation water.

10 cl, 10 dwg

Description

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ1. TECHNICAL FIELD

Изобретение относится к очистке нефтепромысловых пластовых вод, добываемых вместе с нефтью, отделяемых от нее в процессах от предварительного сброса на дожимных насосных станциях до окончательного обезвоживания на пунктах подготовки нефти. Особый интерес оно представляет для морских месторождений как обеспечивающее качество очистки, позволяющее сбрасывать очищенную воду в море.The invention relates to the purification of oil reservoir water produced with oil, separated from it in processes from preliminary discharge at booster pump stations to final dehydration at oil treatment points. It is of particular interest for offshore fields as it ensures the quality of treatment, which allows the discharge of treated water into the sea.

Частично (с уменьшенной эффективностью) оно может применяться для очистки вод от газосодержащих нефтепродуктов и мехпримесей, удерживаемых ими, и в других областях техники.In part (with reduced efficiency), it can be used to purify water from gas-containing oil products and solids held by them, and in other areas of technology.

2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ2. BACKGROUND

Известны способ очистки нефтепромысловых сточных вод и установка для его осуществления (Патент России №2179533, C 02 F 1/40 //С 02 F 1/40), включающий:A known method of purification of oil field wastewater and installation for its implementation (Russian Patent No. 2179533, C 02 F 1/40 // C 02 F 1/40), including:

1) способ очистки нефтепромысловых сточных вод, включающий подачу исходной воды в отстойник восходящим потоком, отвод нефти, газа и очищенной воды, отличающийся тем, что исходную воду перед подачей в отстойник подвергают вакуумной обработке в дестабилизаторе в режиме1) a method for treating oilfield wastewater, including the supply of source water to the sump upstream, the removal of oil, gas and purified water, characterized in that the source water is subjected to vacuum treatment in a destabilizer before being fed to the sump in the mode

P_вх≥ 1,05(ρ /2)(α +ε _вх)V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{r}}$ ;P _in ≥ 1.05 (ρ / 2) (α + ε _in ) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{r}}$ ;

P_вых≥ 0,95(ρ /2)(1-ε _вых-d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{4}}{\text{r}}$ /Д $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{4}}{\text{вых}}$ )V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{r}}$ ;P _out ≥ 0.95 (ρ / 2) (1-ε _out -d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{4}}{\text{r}}$ / D $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{4}}{\text{out}}$ ) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{r}}$ ;

где P_вx - давление на входе в дестабилизатор;where P _inx is the pressure at the inlet to the destabilizer;

Р_вых - давление на выходе из дестабилизатора;P _o - pressure at the outlet of the destabilizer;

ρ - плотность воды;ρ is the density of water;

α _вх - коэффициент Кориолиса;α _I - Coriolis coefficient;

ε _вх - коэффициент гидравлического сопротивления входного участка;ε _I - the coefficient of hydraulic resistance of the input section;

V_r - скорость воды в горловине дестабилизатора;V _r - water velocity in the neck of the destabilizer;

ε _вых - коэффициент гидравлического сопротивления выходного участка;ε _o - coefficient of hydraulic resistance of the output section;

d - диаметр горловины;d is the diameter of the neck;

Д_вых - диаметр выхода из дестабилизатора;D _o - the diameter of the exit from the destabilizer;

а в отстойнике поддерживают давление, не превышающее давление насыщения воды газом перед подачей на очистку;and in the sump, a pressure is maintained that does not exceed the pressure of saturation of the water with gas before being sent for treatment;

2) установку для очистки нефтепромысловых сточных вод, включающую горизонтальный отстойник, трубопроводы ввода сточной воды и вывода нефти, газа и очищенной воды, отличающуюся тем, что установка снабжена дестабилизатором, содержащим конфузор, горловину длиной не менее двух диаметров, диффузор, регулировочную иглу с приводом, причем конфузор сопряжен с горловиной радиусом не менее диаметра горловины, диффузор выполнен с переменной конусностью от 5 до 15° , а регулировочная игла с переменной конусностью от 20 до 8° , при этом отстойник снабжен перегородкой, выполненной с наклонным лотком в верхней части и разделяющей отстойник на две камеры - предварительную и основную, причем в предварительной камере установлена поперечная стенка.2) installation for oilfield wastewater treatment, including a horizontal sump, sewage and oil and gas and purified water pipelines, characterized in that the installation is equipped with a destabilizer containing a confuser, a neck with a length of at least two diameters, a diffuser, an adjustment needle with a drive moreover, the confuser is mated with a neck with a radius of at least the diameter of the neck, the diffuser is made with a variable taper from 5 to 15 °, and an adjusting needle with a variable taper from 20 to 8 °, while the sump is equipped with a partition made with an inclined tray in the upper part and dividing the sump into two chambers - the preliminary and the main, and a transverse wall is installed in the preliminary chamber.

При разработке заявки на указанное изобретение автор предполагал, что прочность газонасыщенной воды на разрыв близка к абсолютному нулю (см. Сиов Б.Н. Истечение жидкости через насадки в среды с противодавлением. - М.: Машиностроение, 1968, 140 с.- стр.88, 96). При этом из баланса энергии (уравнение Бернулли) в предположении его применимости вплоть до возникновения разрыва и с некоторым запасом следовали неравенства, вошедшие в формулу изобретения. Однако детальные промышленные испытания способа и установки по этому патенту в мае-июне 2001 года в ЦППН ТПП “Урайнефтегаз” показали, что это не так. Если при очистке воды, отстоявшейся в резервуарах, минимальное давление на входе в дестабилизатор, гарантирующее очистку, было 0,09 мПа, то при очистке воды без отстоя (транзитом через резервуар) уже 0,11 мПа, а при работе напрямую, без захождения в резервуар, оно поднялось до 0,21 мПа (как для чистой нефти), хотя из формулы следуют одинаковые давления.When developing an application for the indicated invention, the author assumed that the tensile strength of gas-saturated water is close to absolute zero (see Siov, B.N., Flow of liquid through nozzles into counterpressure media. - M.: Mashinostroenie, 1968, 140 pp., P. 88, 96). Moreover, from the energy balance (Bernoulli equation), assuming its applicability up to the onset of a gap and with some margin, the inequalities that entered the claims followed. However, detailed industrial tests of the method and installation of this patent in May-June 2001 at the CPPC URN “Uraineftegaz” showed that this is not so. If during the purification of water settled in the tanks, the minimum pressure at the inlet of the destabilizer, which guarantees purification, was 0.09 MPa, then when treating the water without sludge (in transit through the reservoir), it is 0.11 MPa, and when working directly, without going into reservoir, it rose to 0.21 MPa (as for pure oil), although the same pressure follows from the formula.

В целом способ очистки показал исключительные возможности. При исходном содержании нефти в воде, поступающей на доочистку, до 50 мг/л, он очищает воду до остаточного содержания менее 1 мг/л. При работе напрямую (без захождения в резервуары, т.е без предварительной дегазации) независимо от степени начального загрязнения воды нефтью - 5-6 мг/л. Такая степень очистки доступна только центрифуге, имеющей стоимость, в десятки раз превышающую стоимость оборудования для предлагаемой технологии при ограниченном сроке службы. Одновременно испытания выявили ряд существенных недостатков построенного блока очистки воды, приведших к тому, что она так и не была введена в постоянную эксплуатацию. В частности, испытания показали нижеследующее.In general, the cleaning method showed exceptional opportunities. When the initial oil content in the water entering the aftertreatment is up to 50 mg / l, it purifies the water to a residual content of less than 1 mg / l. When working directly (without going into tanks, that is, without preliminary degassing), regardless of the degree of initial oil pollution of water - 5-6 mg / l. This degree of cleaning is available only to a centrifuge, which has a cost ten times higher than the cost of equipment for the proposed technology with a limited service life. At the same time, the tests revealed a number of significant shortcomings of the constructed water purification unit, which led to the fact that it was never put into continuous operation. In particular, the tests showed the following.

2.1. При доочистке воды из резервуаров газосодержание воды оказалось аномально низким. В результате уже при избыточном давлении в отстойнике около 0,02 мПа возникала кавитация, ухудшающая качество очистки воды в 5-10 раз и даже больше. Последующее изучение схемы показало, что причиной аномальности являются регуляторы межфазного уровня в нефтяных отстойниках, работающих в режиме газовыделения уже при давлении на входе порядка 0,3-0,35 мПа (вдвое ниже, чем рекомендуемое по а.с.СССР №1502047, 1989 г.).2.1. During the post-treatment of water from reservoirs, the gas content of the water turned out to be abnormally low. As a result, even with an excess pressure in the sump of about 0.02 MPa, cavitation arose that worsened the quality of water purification by 5–10 times and even more. Subsequent study of the circuit showed that the cause of the anomaly is the interfacial level regulators in oil sumps operating in the gas evolution mode even at the inlet pressure of about 0.3-0.35 MPa (half as much as recommended by ASSSSR No. 1502047, 1989 g.).

2.2. Пробы очищенной воды при работе напрямую (минуя резервуары) и при доочистке воды, предварительно отстоявшейся в резервуарах, не похожи друг на друга: первая имеет глинистый цвет и слабопрозрачна, вторая - прозрачная. Отстой глинистой воды в течение нескольких суток не изменяет цвет воды. Это свидетельствует об очистке нефти от глины при вакуумобработке. Поскольку отделяемая от воды нефть возвращается в голову процесса, вакуумобработка предотвращает накопление глины в нефтяных отстойниках, но порождает проблему очистки воды от коллоидной глины.2.2. Samples of purified water during operation directly (bypassing the tanks) and during the post-treatment of water that has previously settled in the tanks are not similar to each other: the first is clayish and slightly transparent, the second is transparent. Sludge clay water for several days does not change the color of the water. This indicates the purification of oil from clay during vacuum processing. Since the oil separated from the water returns to the head of the process, vacuum treatment prevents the accumulation of clay in the oil sumps, but raises the problem of purifying water from colloidal clay.

2.3. Технология помехонеустойчива. Любое нарушение (в частности, попадание недестабилизированной нефти в отстойник, выход уровня за границы лотка) вызывает многократное ухудшение качества очистки с последующей нормализацией по законам идеального разбавления (для снижения остаточного содержания нефтепродуктов в n раз необходимо, как минимум, время прохождения n объемов отстойника).2.3. The technology is interference resistant. Any violation (in particular, the entry of an unstabilized oil into the sump, the level goes beyond the boundaries of the tray) causes a multiple deterioration in the quality of treatment with subsequent normalization according to the laws of ideal dilution (to reduce the residual oil content by a factor of n, at least a transit time of n volumes of sump is necessary) .

2.4. В отстойнике принятой конструкции практически невозможно гарантировать отсутствие застойных и водоворотных зон, в которых создается вероятность накопления загрязнений с последующим периодическим загрязнением и очищенной воды.2.4. It is practically impossible to guarantee the absence of stagnant and whirlpool zones in the settling tank of the accepted design, which creates the likelihood of accumulation of contaminants with subsequent periodic pollution and purified water.

2.5. Жесткое ограничение уровня взлива в отстойнике накладывает ограничения как на подачу очищаемой воды, так и на откачку очищенной, что резко усложняет и удорожает общую схему блока очистки с насосами откачки в конце нее. Именно из-за отсутствия средств автоматики для обеспечения необходимых режимов установку после испытаний пришлось остановить: обслуживающий персонал не справился с ручным управлением, допустил прорыв нефти в водовод и выброс нефти через свечу рассеивания.2.5. Strict restriction of the level of the flood in the sump imposes restrictions on both the supply of purified water and the pumped out purified water, which greatly complicates and increases the cost of the general scheme of the cleaning unit with pumping pumps at the end of it. It was because of the lack of automation to ensure the necessary modes that the installation after the tests had to be stopped: the maintenance personnel did not cope with manual control, allowed the oil to break through into the water conduit and discharge oil through the scattering candle.

2.6. Зона эффективного регулирования дестабилизаторов оказалась незначительной. Кроме того, большая длина регулировочной пики вызывает вибрацию при повышенных давлениях на входе.2.6. The zone of effective regulation of destabilizers was insignificant. In addition, the large length of the adjustment peak causes vibration at elevated inlet pressures.

2.7. Неудачна конструкция слива уловленной нефти. Несмотря на наличие уловленной нефти на свободной поверхности в отстойнике, сливаемая нефть излишне обводнена.2.7. The unsuccessful design of the drain of trapped oil. Despite the presence of trapped oil on the free surface in the sump, the drained oil is excessively flooded.

Вышеизложенное потребовало пересмотра:The foregoing required a review:

- сущности очистки (п.3.1.1), в частности режимов необходимой вакуумобработки (п.3.1.2), прототип - патент №2179533, п.1;- the essence of cleaning (clause 3.1.1), in particular the necessary vacuum treatment modes (clause 3.1.2), prototype - patent No. 2179533, p.1;

- п.2.3 и 2.4. - конструкции отстойников (п.3.3), прототип патент №2179533, п.2;- clauses 2.3 and 2.4. - design of sedimentation tanks (clause 3.3), prototype patent No. 2179533, clause 2;

- п.2.5 и 2.6. - конструкции дестабилизатора (п.3.2.), прототип патент №2179533, п.2;- clauses 2.5 and 2.6. - the design of the destabilizer (clause 3.2.), prototype patent No. 2179533, clause 2;

- п.2.5 - общей компоновки блока очистки воды, (п.3.1.3 (4), 3.3).- clause 2.5 - the general layout of the water purification unit, (clause 3.1.3 (4), 3.3).

3. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ3. SUMMARY OF THE INVENTION

3.1. Способ самофлотационной очистки3.1. The method of self-flotation cleaning

3.1.1. Физическая сущность способа3.1.1. The physical essence of the method

Попытаемся найти объяснение зависимости необходимого давления и качества очистки от свойств очищаемой жидкости. При сохранении неразрывности жидкости справедливы зависимости гидравлики. Из уравнений Бернулли, составленных поочередно для участков “вход в дестабилизатор - выход из горловины - выход из дестабилизатора” с учетом неравномерности поля скоростей в горловине и пренебрегая кинетической энергией на входе и выходе из дестабилизатора можно получитьWe will try to find an explanation of the dependence of the required pressure and quality of cleaning on the properties of the liquid being cleaned. While maintaining fluid continuity, the hydraulics are valid. From the Bernoulli equations compiled alternately for the sections “entrance to the destabilizer - exit from the neck - exit from the destabilizer”, taking into account the unevenness of the velocity field in the neck and neglecting the kinetic energy at the entrance and exit of the destabilizer

Здесь, как и на стр.1, ε - коэффициент гидравлического сопротивления участка, указываемого индексами: “ВХ” - вход, “Г” - горловина, “ВЫХ” - выход.Here, as on page 1, ε is the hydraulic resistance coefficient of the section indicated by the indices: “BX” is the input, “G” is the neck, and “EXIT” is the output.

Рассмотрим случай постоянства давления на входе и уменьшающегося давления на выходе. В соответствии с (3.1.-1) при этом скорость в горловине возрастает, а с (3.1.-3) - давление в горловине падает, причем весьма интенсивно, т.к. α _г>ε _г. Но давление в жидкости не может уменьшаться бесконечно - где-то она вскипит, а перед этим из газонасыщенной жидкости начнет выделяться газ. Как только это произойдет, жидкость перестает быть сплошной средой, и уравнение (3.1. -1) становится неприменимым. Опыт показывает, что при дальнейшем снижении давления темп нарастания скорости быстро убывает до нуля, после чего расход жидкости через дестабилизатор сохраняется постоянным. Аналогичные процессы происходят и при повышении давления при неизменном противодавлении.Consider the case of constant inlet pressure and decreasing outlet pressure. In accordance with (3.1.-1), the velocity in the neck increases, and with (3.1.-3), the pressure in the neck decreases, and very intensively, because α _g > ε _g But the pressure in the liquid cannot decrease indefinitely - somewhere it will boil, and before that, gas will start to be released from the gas-saturated liquid. As soon as this happens, the liquid ceases to be a continuous medium, and equation (3.1. -1) becomes inapplicable. Experience shows that with a further decrease in pressure, the rate of increase in speed rapidly decreases to zero, after which the flow rate of the liquid through the destabilizer remains constant. Similar processes occur with increasing pressure with constant back pressure.

Возникший микропузырек газа называют зародышем. Считается, что судьба зародышей с размером меньше критического - исчезнуть, больше критического - расти. Количество вновь образующейся газовой фазы можно оценить из следующих соображений [Колесников П.М., Карпов А.А. Нестационарные двухфазные газожидкостные течения в каналах. - Минск: Наука и техника, 1986.-216 с., гл.I, n.1.1].The resulting gas microbubble is called an embryo. It is believed that the fate of embryos with a size less than critical - to disappear, more than critical - to grow. The amount of the newly formed gas phase can be estimated from the following considerations [Kolesnikov P.M., Karpov A.A. Unsteady two-phase gas-liquid flows in the channels. - Minsk: Science and Technology, 1986.-216 p., Chap. I, n.1.1].

Радиус образующихся зародышей (в упомянутой книге зависимость 1.1)The radius of the formed nuclei (in the mentioned book, dependence 1.1)

Работа их образования (зависимость 1.4.)The work of their education (dependence 1.4.)

а частота образования зародышей в единице объема жидкости (зависимость 1.15)and the frequency of nucleation in a unit volume of liquid (dependence 1.15)

Здесь r_кр - радиус критического зародыша,Here r _kr is the radius of the critical nucleus,

σ - поверхностное натяжение на границе жидкость - газ;σ is the surface tension at the liquid – gas interface;

(Ps-Р) - пересыщение жидкости газом,(Ps-P) - supersaturation of the liquid with gas,

W_кp - работа образования критического зародыша;W _cr - the work of the formation of a critical nucleus;

J - частота образования зародышей в единице объема жидкости в единицу времени;J is the frequency of nucleation in a unit volume of fluid per unit time;

k - постоянная Больцмана;k is the Boltzmann constant;

Т - температура жидкости.T is the temperature of the liquid.

Размер образующихся зародышей (3.1.-5) и их количество (3.1.-7) позволяют определять интенсивность газовыделения в жидкости.The size of the formed nuclei (3.1.-5) and their number (3.1.-7) make it possible to determine the intensity of gas evolution in the liquid.

Очищаемая вода и микрокапли нефти, загрязняющие ее, прошли одинаковую предысторию, поэтому их пересыщение газом одинаково. Но поверхностное натяжение на границе вода-газ в 1,5-2 раза больше, чем на границе нефть-газ. Работа образования зародыша в нефти в несколько раз меньше, чем в воде. Это приводит к интенсивности зародышеобразования в микрокаплях нефти на несколько порядков выше, чем в газонасыщенной воде. Кроме того, газосодержание нефти в несколько раз больше, чем воды. С возникновением зародышей идут два процесса. С одной стороны, возникшие зародыши, занимая часть поперечного сечения канала постоянного сечения, провоцируют рост скорости, т.е. повышение кинетической энергии потока за счет снижения потенциальной энергии, т.е. давления. Это происходит, пока интенсивность сжатия потока образующейся газовой фазой не будет компенсирована расширением диффузорного канала и ростом давления за счет высвобождения первоначального давления в зародыше. В возникающем зародыше внутреннее давление, равное давлению насыщения, компенсируется поверхностным натяжением жидкости. С ростом зародышей за счет снижения сил поверхностного натяжения это давление начинает передаваться жидкости. В результате возможны случаи, когда вода так и не успевает вскипеть и когда из-за дальнейшего снижения давления вслед за нефтью вскипает и вода.The purified water and the microdroplets of oil polluting it went through the same background, therefore their supersaturation with gas is the same. But the surface tension at the water-gas boundary is 1.5-2 times greater than at the oil-gas boundary. The work of nucleation in oil is several times less than in water. This leads to the intensity of nucleation in microdroplets of oil several orders of magnitude higher than in gas-saturated water. In addition, the gas content of oil is several times greater than water. With the emergence of embryos, two processes go on. On the one hand, the arising nuclei, occupying part of the cross section of a channel of constant cross section, provoke an increase in velocity, i.e. an increase in the kinetic energy of the flow due to a decrease in potential energy, i.e. pressure. This occurs until the compression rate of the flowing gas phase is compensated by the expansion of the diffuser channel and the increase in pressure due to the release of the initial pressure in the nucleus. In the emerging nucleus, the internal pressure equal to the saturation pressure is compensated by the surface tension of the liquid. With the growth of nuclei due to a decrease in surface tension, this pressure begins to be transmitted to the liquid. As a result, there may be cases when the water still does not have time to boil and when, due to a further decrease in pressure, water also boils after the oil.

Визуальные наблюдения за пробами воды, прошедшей вакуумобработку, показали, что в процессе испытаний наблюдались оба эти случая: при малых степенях загрязнения воды нефтью вскипала и вода, при больших, по крайней мере, более 1 г/л, вода практически не успевала вскипеть. Именно поэтому происходила стабилизация степени очистки на уровне 5-6 мг/л. Также оказалось, что микрокапли нефти (“черные точки”) в процессе всплытия обгоняют пузырьки (“белые точки”). Так что в основе способа лежит не флотационный механизм, а самофлотационный, заключающийся в том, что любая микрокапля нефти, вскипая, увеличивается в объеме пропорционально газосодержанию без возрастания ее массы и поэтому всплывает в несколько раз быстрее. Нефть в очищаемой воде содержится в виде множества микрокапель разного размера. Размер капель соответствует какому-то распределению. При этом глубина очистки определяется минимальным размером капель, успевших всплыть и отделенных от воды в этом процессе. Взбухание капель в результате газовыделения ведет к углублению степени очистки воды.Visual observations of samples of water that underwent vacuum treatment showed that both of these cases were observed during the tests: at small degrees of water pollution with oil, water boiled and, at large, at least more than 1 g / l, the water barely had time to boil. That is why there was a stabilization of the degree of purification at the level of 5-6 mg / l. It also turned out that microdroplets of oil (“black dots”) overtake the bubbles (“white dots”) during the ascent. So, the method is based not on the flotation mechanism, but on the self-flotation mechanism, which consists in the fact that any micro-drop of oil, boiling up, increases in volume in proportion to the gas content without increasing its mass and therefore floats several times faster. The oil in the treated water is contained in the form of many microdroplets of different sizes. The size of the drops corresponds to some kind of distribution. In this case, the cleaning depth is determined by the minimum size of the droplets that managed to emerge and separated from the water in this process. Swelling of the droplets as a result of gas evolution leads to a deepening of the degree of purification of water.

Новый взгляд на природу очистки делает полезным применение предварительной вакуумобработки на входе в любые современные средства очистки воды, базирующиеся на седиментационном механизме разделения фаз или на безнапорной фильтрации. Главное, чтобы был обеспечен выход на поверхность взбухших микрокапель нефти и были эффективными меры предотвращения повторного загрязнения очищенной воды. При этом в той же гидродинамической обстановке обеспечен эффект углубления очистки, примерно пропорциональный газосодержанию микрокапель нефти (см. п.1 формулы изобретения).A new look at the nature of purification makes it useful to use preliminary vacuum treatment at the entrance to any modern water purification equipment, based on the sedimentation mechanism of phase separation or pressure-free filtration. The main thing is that an exit to the surface of swollen microdroplets of oil is ensured and measures to prevent re-contamination of purified water are effective. Moreover, in the same hydrodynamic situation, the effect of deepening the cleaning is provided, which is approximately proportional to the gas content of microdroplets of oil (see claim 1).

Так что расслоение дестабилизированного потока можно произвести и в концевом делителе фаз. Для этого достаточно обеспечить скорость движения дестабилизированного потока менее 0,5 м/с (см. диссертацию на соискание ученой степени к.т.н. по специальности 051506 Махмудова Р.Х. “Технология сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения и раздельного отбора фаз”) и время, необходимое для формирования придонного слоя очищенной воды.So stratification of the destabilized flow can be made in the terminal phase divider. To do this, it is enough to ensure that the speed of the destabilized flow is less than 0.5 m / s (see the dissertation for the degree of candidate of technical sciences in specialty 051506 Makhmudova R.Kh. “Technology of separation of well products using the effect of preliminary separation and separate selection phases ”) and the time required to form the bottom layer of purified water.

Будучи без возмущений введенным в емкость такой поток легко разделится и задача сведется к спокойному отводу очищенной воды и накопленной нефти без их дополнительного перемешивания. При отводе воды через донный патрубок в конце емкости существует вероятность захвата загрязнений по линии тока вдоль ближайшего днища емкости. Последствия этого захвата можно устранить, если перед отводом воды установить две перегородки: одну с вырезанными сегментами сверху (для прохода газа) и снизу (для прохода воды) и вторую, приваренную к обечайке, с верхней кромкой на высоте, определяющей необходимый уровень в камере до перегородок. Эти перегородки разделят емкость на две секции - приемную и секцию доотстоя. Тогда захваченные загрязнения после поворота на 180° при подтекании под первую перегородку так и останутся вблизи стенки, т.е при переливе через вторую стенку окажутся в верхнем слое потока, и загрязнения после накопления могут быть без труда удалены. Для этого достаточно обеспечить секции средствами контроля и обновления поверхностного слоя (см. п.2 формулы изобретения).Being without disturbances introduced into the tank, such a stream can easily be divided and the task will be reduced to the quiet removal of purified water and accumulated oil without additional mixing. When water is drained through the bottom pipe at the end of the tank, it is possible that contaminants will be captured along the stream line along the nearest bottom of the tank. The consequences of this capture can be eliminated if two partitions are installed before the water drain: one with cut segments above (for gas passage) and below (for water passage) and the second welded to the shell, with the upper edge at a height that determines the necessary level in the chamber to partitions. These partitions will divide the tank into two sections - the receiving section and the retention section. Then, the captured contaminants after turning through 180 ° during leakage under the first partition will remain close to the wall, i.e., when overflowing through the second wall, they will be in the upper layer of the stream, and the contaminants after accumulation can be easily removed. To do this, it is enough to provide sections with means of monitoring and updating the surface layer (see paragraph 2 of the claims).

3.1.2. Режим предварительной вакуумобработки3.1.2. Pre-Vacuum Mode

Нормальный режим работы дестабилизатора сопровождается громким треском разрываемой жидкости. При этом колебания противодавления не передаются на вход. Попытаемся сформулировать условия осуществления этого режима.The normal mode of operation of the destabilizer is accompanied by a loud crack of bursting liquid. In this case, backpressure oscillations are not transmitted to the input. We will try to formulate the conditions for the implementation of this regime.

Любое проточное устройство имеет так называемую гидравлическую характеристику - график, отображающий зависимость перепада давления Р_вх - Р_вых от расхода или, учитывая взаимосвязь расхода и скорости, - от скорости в определенном сечении. На безразрывном автомодельном по вязкости жидкости режиме (на воде, даже загрязненной нефтью, это условие соблюдается) уравнение характеристики сопла представлено уравнением (3.1.-1), то есть характеристика сопла в безразрывной зоне - квадратичная парабола.Any flow-through device has a so-called hydraulic characteristic - a graph that displays the dependence of the pressure drop P _in - P _out on the flow rate or, considering the relationship between flow rate and speed, on speed in a certain section. In a continuous mode self-similar in viscosity of the liquid (in water, even contaminated with oil, this condition is met), the nozzle characteristic equation is represented by equation (3.1.-1), i.e., the characteristic of the nozzle in the continuous zone is a quadratic parabola.

При наличии разрыва противодавление Р_вых перестает влиять на расход и последний становится зависящим на данной жидкости только от давления, т.е. характеристика сопла будет отображаться зависимостьюIn the presence of a rupture, the backpressure _Pout ceases to affect the flow rate and the latter becomes dependent on this fluid only on pressure, i.e. nozzle characteristic will be displayed as a dependency

Но и при наличии разрыва внутри дестабилизатора начальный участок сечения до его возникновения остается безразрывным. Обозначим предельные параметры этого участка индексом “КР” и будем называть критическими. Тогда зависимость (3.1-8) можно получить из (3.1.-2) с учетом экспериментального факта, что критическим сечением является выход из горловины.But even if there is a gap inside the destabilizer, the initial section of the section remains uninterrupted before it occurs. We denote the limiting parameters of this section by the index “KR” and we will call them critical. Then the dependence (3.1-8) can be obtained from (3.1.-2), taking into account the experimental fact that the critical section is the exit from the neck.

Безразрывная характеристика (3.1-1) в этих координатах запишется какThe continuous characteristic (3.1-1) in these coordinates is written as

Поскольку коэффициент Кориолиса α _г учитывает погрешность замены среднего из квадратов квадратом среднего и поэтому всегда больше единицы, а коэффициенты гидравлического сопротивления сопла и его участков меньше единицы, то разрывная ветвь характеристики дестабилизатора ХР (фиг.1) гораздо круче безразрывной ветви ХБ. Поэтому всегда существует точка пересечения этих кривых, ниже которой разрывная ветвь при данном давлении выхода исчезает, переходя на безразрывную.Since the Coriolis coefficient α _g takes into account the error of replacing the average of the squares with the square of the average and therefore is always greater than unity, and the hydraulic resistance coefficients of the nozzle and its sections are less than unity, the discontinuous branch of the XP destabilizer characteristic (Fig. 1) is much steeper than the non-discontinuous CB branch. Therefore, there always exists a point of intersection of these curves, below which the discontinuous branch at a given outlet pressure disappears, passing to a discontinuous one.

Координаты этой точки (обозначим их индексом *) можно определить как решение системы уравнений (3.1.-9) и (3.1.-10) при Р_вхр=Р_вх The coordinates of this point (denoted by their index *) can be defined as a solution to the system of equations (3.1.-9) and (3.1.-10) with P _I = P _I

В этой точке и ближайшей ее окрестности режим вскипания жидкости неустойчив. Опыт показывает, что необходимый для самофлотационной очистки режим достигается, когда давление на входе при неизменном давлении на выходе возрастет на какую-то сравнительно небольшую величину Δ Р, практически не зависящую от расхода через сопло (аналогично см. рис.34 на стр.53 книги В.Я. Карелина “Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах”, М.: Машиностроение, 1975, 330 с). При этом: условие нормального протекания самофлотационной очистки запишется так:At this point and its immediate vicinity, the liquid boiling regime is unstable. Experience shows that the regime necessary for self-flotation cleaning is achieved when the inlet pressure at a constant outlet pressure increases by some relatively small value Δ P, which is practically independent of the flow rate through the nozzle (similarly, see Fig. 34 on page 53 of the book V.Ya. Karelina “Cavitation phenomena in centrifugal and axial pumps”, Moscow: Mashinostroenie, 1975, 330 s). Moreover: the condition for the normal course of self-flotation cleaning is written as follows:

Поскольку все входящие в формулу величины должны определяться экспериментально, сгруппируем ихSince all values included in the formula should be determined experimentally, we group them

Коэффициент

не зависит от типа жидкости и может быть определен для любой конструкции сопла по одной экспериментальной точке на безразрывном режиме. Необходимо только экспериментальное определение расхода, давлений на входе, выходе и в горловине перед переходом последней в диффузор. При этом числитель В определяется из формулы (3.1.-2), а знаменатель из формулы (3.1. - 3). Коэффициент А зависит от многих факторов: давления насыщения воды газом, газосодержания и, увы, от режима работы дестабилизатора. Но в практике очистки воды давление на входе в сопло изменяется сравнительно в узких пределах и, ориентировочно, значение коэффициента А можно считать постоянным. Для его определения необходим эксперимент на работающем сопле с прикрытием выходной задвижки вплоть до ослабления треска разрываемой жидкости или вплоть до начала роста давления в горловине. Зафиксировав на этом режиме давление на входе и выходе, можно при известном значении коэффициента В определить значение коэффициента А. Знания расхода при этом не требуется.Coefficient

It does not depend on the type of fluid and can be determined for any nozzle design at one experimental point in a continuous mode. It is only necessary to experimentally determine the flow rate, pressure at the inlet, outlet and in the neck before the transition of the latter to the diffuser. In this case, the numerator B is determined from the formula (3.1.-2), and the denominator from the formula (3.1. - 3). Coefficient A depends on many factors: the pressure of water saturation with gas, gas content and, alas, on the operating mode of the destabilizer. But in the practice of water purification, the pressure at the inlet to the nozzle varies relatively narrowly and, tentatively, the value of coefficient A can be considered constant. To determine it, an experiment is required on a working nozzle with the shutter of the outlet valve closed until the crack of the bursting liquid is weakened or until the pressure in the neck begins to increase. Having fixed the pressure at the inlet and outlet in this mode, it is possible to determine the value of coefficient A with a known value of coefficient B. The knowledge of the flow rate is not required.

Зависимость (3.1-14) - основополагающая для флотационной очистки. В частности, из нее следует, что при выполнении необходимого условия незахлопывания газовых пузырьков Р_вых<Р_s флотационная очистка возможна при любом давлении в аппарате, если обеспечить необходимое давление на входе, или при любом давлении на входе, если обеспечить необходимое давление на выходе.Dependence (3.1-14) is fundamental for flotation treatment. In particular, it follows from it that if the necessary condition for gas bubbles are not collapsed, P o _out <P _s, flotation cleaning is possible at any pressure in the apparatus, if the necessary inlet pressure is provided, or at any inlet pressure, if the necessary outlet pressure is provided.

При известной характеристике дестабилизатора ХР (фиг.1) можно без труда определить возможный диапазон производительности одного дестабилизатора, а умножив ее на число дестабилизаторов - возможный диапазон блока очистки (фиг.2).With the known characteristics of the XP destabilizer (Fig. 1), it is possible to easily determine the possible performance range of one destabilizer, and multiplying it by the number of destabilizers is the possible range of the cleaning unit (Fig. 2).

Может быть полезной и другая зависимость. Поскольку разрывной режим может быть получен и при постоянстве давления на входе и снижении давления на выходе, после чего расход жидкости стабилизируется, то очевидно таким условием может служить зависимость, следующая из (3.1.-3):Another dependency may be helpful. Since the discontinuous regime can be obtained even with a constant pressure at the inlet and a decrease in the pressure at the outlet, after which the flow rate of the liquid stabilizes, it is obvious that the dependence following from (3.1.-3) can serve as such a condition:

Здесь Р_кр получается расчетом по (3.1.2) на разрывном режиме. Уверенно измерить ее невозможно, т.к. чувствительный элемент любого прибора для измерения давления связан с точкой замера через покоящуюся жидкость, длительное существование которой при Р_кр невозможно, а газ не может передавать давление меньше нуля.Here P _cr obtained by calculation according to (3.1.2) in the discontinuous mode. It is impossible to confidently measure it, because the sensitive element of any pressure measuring device is connected to the measuring point through a liquid at rest, whose long-term existence at P _{cr is} impossible, and the gas cannot transmit pressure less than zero.

Ограничения, накладываемые на режим, составляли первый пункт формулы изобретения.The restrictions imposed on the regime amounted to the first claim.

3.1.3. Проблемы применения способа и их решения3.1.3. The problems of applying the method and their solutions

Проанализируем экспериментальные факты, перечисленные в разделе 2. 3.1.3.1 (п.2.1). В основе способа интенсификации газовыделения дросселированием (или штуцированием по терминологии а.с.СССР №1502047, 1989 г.) на самом деле лежит другой способ интенсификации зародышеобразования: теоретически неограниченная по глубине вакуумобработка в центрах турбулентных вихрей, теория которой разработана (ИФЖ, 1971, т. XX, №2, с.261-267). Способ получил экспериментальное подтверждение и в настоящее время применяется достаточно широко, в т.ч. и при флотационной очистке. Если по прототипу вакуумобработке подвергается весь поток, то по а.с.СССР №1502047, 1989 г. - только его часть, попадающая в центры турбулентных вихрей. Однако качество очистки воды после восьмичасового отстоя в резервуаре, подтвержденное нашими экспериментами в Урае, достаточно высокое - до 10-15 мг/л при исходном содержании нефти в воде до 6%, т.е. много лучше, чем в упомянутом а.с. Аномально низкое давление, при котором проводилось штуцирование в регуляторах межфазного уровня в нефтяных отстойниках, и высокое качество очистки можно объяснить следующим. На нефтяных отстойниках с диаметром трубопровода выхода воды 300 мм были смонтированы регуляторы диаметром всего 50 мм. При этом за счет частичного перехода кинетической энергии в потенциальную вполне возможно вакуумметрическое давление на выходе струи из клапанной щели регулятора: работа регуляторов сопровождалась характерным треском разрываемой жидкости, а на выходе прослушивалось прохождение снарядов газа. Нефтяные капли легче воды, поэтому, попав в поле турбулентного вихря, они будут устремляться к его центру, в зону минимального давления. Важно только, чтобы размер этой зоны, зависящий как от мощности вихря, так и от внешнего давления, был достаточен для размещения в ней капли нефти. Отсюда следует зависимость эффекта дросселирования от внешнего давления. И в этом случае можно предполагать преимущественное вскипание капель нефти, хотя возможность вскипания и воды здесь сохраняется. Беда лишь в том, что излишняя турбулентность способна разрушить образовавшиеся флотокомплексы. Турбулентность можно уменьшить, а давление снизить, если регулятор уменьшенного диаметра снабдить конфузором на входе и диффузором на выходе (см. п.3 формулы изобретения).Let us analyze the experimental facts listed in section 2. 3.1.3.1 (Section 2.1). The method of intensification of gas evolution by throttling (or fitting according to the terminology of ASSSSR No. 1502047, 1989) actually lies in another method of intensification of nucleation: a theoretically unlimited depth of vacuum treatment in centers of turbulent eddies, the theory of which is developed (IFZh, 1971, t. XX, No. 2, p. 261-267). The method has received experimental confirmation and is currently used quite widely, including and flotation treatment. If the whole stream is subjected to vacuum processing according to the prototype, then according to ASSSSR No. 1502047, 1989, only its part falls into the centers of turbulent vortices. However, the quality of water treatment after eight hours of sludge in the tank, confirmed by our experiments in Urai, is quite high - up to 10-15 mg / l with an initial oil content of up to 6%, i.e. much better than the mentioned a.s. The abnormally low pressure at which the fitting was carried out in the interphase level regulators in the oil sumps, and the high quality of cleaning can be explained as follows. On oil sumps with a water outlet pipe diameter of 300 mm, regulators with a diameter of only 50 mm were mounted. In this case, due to the partial transition of kinetic energy to potential, vacuum pressure at the outlet of the jet from the valve slit of the regulator is quite possible: the operation of the regulators was accompanied by a characteristic crack of the fluid being disrupted, and the passage of gas shells was heard at the outlet. Oil droplets are lighter than water, therefore, once in the field of a turbulent vortex, they will rush to its center, to the zone of minimum pressure. It is only important that the size of this zone, depending both on the power of the vortex and on the external pressure, be sufficient to accommodate a drop of oil in it. From here follows the dependence of the throttling effect on external pressure. And in this case, we can assume the predominant boiling of drops of oil, although the possibility of boiling and water here remains. The only trouble is that excessive turbulence can destroy the formed flotation complexes. Turbulence can be reduced, and pressure can be reduced if the regulator of reduced diameter is equipped with a confuser at the inlet and a diffuser at the outlet (see paragraph 3 of the claims).

3.1.3.2. (п.2.2). Ярким свидетельством разной глубины вакуумобработки в дестабилизаторе и в регуляторе является экспериментальный факт, что первый освобождает (хотя бы частично) содержащуюся в воде нефть от глины, а регулятор - нет. Поскольку несмотря на различные режимы блоков очистных сооружений в Урае и АО “Соболь” (г. Мегион) при работе минуя резервуары технология обеспечила совершенно одинаковую глубину очистки - 5-6 мг/л, а при этом вода в “Соболе” не содержала глины (была абсолютно прозрачной), то можно утверждать, что остаточные нефтепродукты в воде не связаны с глиной и при дальнейшей очистке не будут загрязнять ее. Дело в том, что очистка от мехпримесей создает проблему утилизации уловленного - требования экологии запрещают его использовать даже под дорожное покрытие. Здесь же появляется возможность получить экологически чистый осадок. Способы очистки воды от коллоидной глины широко известны. Это, например, добавка в нее коагулянта или флокулянта (Ю.Г.Фролов Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперстные системы. - М.: Химия, 1988, 464 c. -с.397), а затем либо отстой, либо слабонапорная фильтрация. Важно, чтобы и коагулянт не вызывал экологических проблем. В случае, если предположение подтвердится, то осадок, включая придонный слой отстоявшейся воды, можно сбрасывать даже в реки.3.1.3.2. (clause 2.2). A striking evidence of the different depths of vacuum treatment in the destabilizer and in the regulator is the experimental fact that the former frees (at least partially) the oil contained in the water from clay, while the regulator does not. Since, despite the different modes of treatment plant blocks in Urai and Sobol JSC (Megion), when working bypassing the tanks, the technology provided exactly the same cleaning depth - 5-6 mg / l, while the water in Sobol did not contain clay ( was absolutely transparent), it can be argued that the residual oil products in the water are not associated with clay and will not pollute it with further purification. The fact is that cleaning from mechanical impurities creates a problem of disposal of trapped - environmental requirements prohibit its use even under the road surface. Here it is also possible to get an environmentally friendly sediment. Methods for purifying water from colloidal clay are well known. This, for example, is the addition of a coagulant or flocculant to it (Yu.G. Frolov Colloid chemistry course. Surface phenomena and disperse systems. - M.: Chemistry, 1988, 464 pp. -S. 397), and then either sludge or low pressure filtration. It is important that the coagulant does not cause environmental problems. If the assumption is confirmed, then the sediment, including the bottom layer of sludge, can be discharged even into rivers.

Поскольку уловленная в процессе очистки воды нефть возвращается в голову процесса, то без выведения глины из оборота будет происходить ее накопление. Не исключено, что это одна из причин накопления погранслоев, ставших настоящим бичом практически всех пунктов подготовки нефти страны. Тогда отмеченное в Урае загрязнение очищенной воды глиной - результат такого накопления за срок эксплуатации установки подготовки нефти, и с решением проблемы предотвращения накопления погранслоев (см., например, заявку №2002126511 “Способ подготовки нефти”) не возникнет и проблема очистки воды от коллоидной глины.Since the oil caught in the process of water purification returns to the head of the process, its accumulation will occur without removing clay from circulation. It is possible that this is one of the reasons for the accumulation of border layers, which has become a real scourge of almost all the country's oil processing facilities. Then the pollution of purified water with clay noted in Urai is the result of such accumulation over the life of the oil treatment unit, and with the solution of the problem of preventing the accumulation of boundary layers (see, for example, application No. 2002126511 “Method for the preparation of oil”), the problem of purifying water from colloidal clay will not arise .

3.1.3.3 (п.2.3 - п.2.4) Попадание недестабилизированной нефти в очиститель воды в период остановки можно предотвратить, снабдив подводящий трубопровод краном перед очистителем на горизонтальном участке.3.1.3.3 (clause 2.3 - clause 2.4) The ingress of an unstabilized oil into the water purifier during the shutdown period can be prevented by equipping the supply pipe with a tap in front of the purifier in a horizontal section.

Последствия выхода за пределы лотка и влияние застойных и водоворотных зон можно устранить только в отстойнике новой конструкции (см. п.3.3).The consequences of going out of the tray and the influence of stagnant and whirlpool zones can be eliminated only in a new design sump (see Section 3.3).

3.1.3.4 (п.2.5). Вся отделяемая от нефти вода должна проходить очистку. За исключением случаев неполного предварительного сброса воды мгновенная производительность установок по очистке воды переменна во времени. Откачка же воды на БКНС должна быть как можно более стабильной в отчетный период времени из условия минимизации затрат на перекачку. Из-за того, что потери на трение при перекачке воды пропорциональны квадрату расхода, затраты энергии на преодоление трения пропорциональны его кубу. При этом перекачка с переменной производительностью может сопровождаться многократным перерасходом энергии по сравнению с оптимальной. Поэтому наличие буферной емкости в блоке очистки обязательно. Необходимый объем буферной емкости определяется степенью неравномерности мгновенной производительности установок по воде. Учитывая возможность отключения энергии для пункта подготовки нефти с производительностью по воде более 1000 м³/сут это уже, как правило, резервуар.3.1.3.4 (clause 2.5). All water separated from the oil must be cleaned. Except for cases of incomplete preliminary water discharge, the instantaneous productivity of water treatment plants is variable in time. The pumping of water to the BKNS should be as stable as possible during the reporting period, from the condition of minimizing the cost of pumping. Due to the fact that the friction losses during the pumping of water are proportional to the squared flow rate, the energy consumption for overcoming the friction is proportional to its cube. At the same time, pumping with a variable capacity can be accompanied by a multiple waste of energy compared to the optimal one. Therefore, the presence of a buffer tank in the cleaning unit is mandatory. The required volume of the buffer capacity is determined by the degree of unevenness of the instantaneous productivity of the plants in water. Given the possibility of turning off the energy for an oil treatment point with a water capacity of more than 1000 m ³ / day, this is already, as a rule, a reservoir.

В технологической цепи буферная емкость может быть расположена до блока глубокой очистки, параллельно ему и за ним. В первом случае вода на очистку подается насосом с регулируемым приводом из условия обеспечения баланса подачи воды на очистку и откачки очищенной воды на БКНС.In the technological chain, the buffer tank can be located up to the deep cleaning unit, parallel to it and behind it. In the first case, water for treatment is supplied by a pump with an adjustable drive from the condition of ensuring a balance of water supply for treatment and pumping of purified water to the water pumping station.

Во втором случае встает проблема обеспечения качества подготавливаемой воды в связи с параллельной блоку глубокой очистки очистке воды в резервуарах.In the second case, the problem arises of ensuring the quality of the prepared water in connection with the parallel purification unit for treating the water in the tanks.

Нефть в очищаемой воде распределена в виде множества микрокапель разных размеров, подчиняющихся определенному закону распределения. При этом во время отстоя успевают всплыть самые крупные капли нефти. Оставшиеся в сумме и дают остаточные нефтепродукты в воде. Так что при заданном законе распределения любому остаточному содержанию нефтепродуктов в воде соответствует определенный размер наиболее крупных сохранившихся микрокапель. Именно последнее накладывает ограничение на степень необходимой очистки воды перед закачкой ее в пласт - она ограничена диаметром пор пласта. Поэтому при смешении вод с разной степенью очистки для закачки ее в пласты лимитирующей является худшая по степени очистки из смешиваемых вод - иначе проницаемость пластов резко ухудшится вплоть до полной потери поглощающей способности. Следовательно, для реализации работы по этой схеме необходимо поднять уровень подготовки воды в резервуаре до требуемой кондиции. Дросселирование потока на входе в резервуар, работающий по обычной схеме, при восьмичасовом отстое позволяет снизить остаточное содержание нефтепродуктов в воде до 10-15 мг/л. Но при этом входящая в резервуар струя создает мощные конвективные токи, перемешивающие всю воду в резервуаре, поэтому для повышения качества очистки необходимо определенное время покоя.Oil in purified water is distributed in the form of many microdrops of different sizes, subject to a certain distribution law. At the same time, during the sludge, the largest drops of oil manage to surface. The remaining amount and give residual oil in water. So for a given distribution law, any residual oil content in the water corresponds to a certain size of the largest surviving microdrops. It is the latter that imposes a restriction on the degree of necessary water purification before pumping it into the formation — it is limited by the pore diameter of the formation. Therefore, when mixing water with a different degree of purification for pumping it into the formations, the worst one in terms of purification from the mixed waters is limiting — otherwise, the permeability of the formations will sharply deteriorate until the absorption capacity is completely lost. Therefore, to implement the work under this scheme, it is necessary to raise the level of water preparation in the tank to the required condition. The throttling of the flow at the inlet to the tank, working according to the usual scheme, with eight-hour sludge can reduce the residual oil content in water to 10-15 mg / l. But at the same time, the jet entering the tank creates powerful convective currents that mix all the water in the tank, so a certain rest time is necessary to improve the quality of cleaning.

Для обеспечения работы резервуара в режиме транзита необходимо защитить область, захваченную конвективными токами, порожденными струей на выходе из резервуара, от попадания микрокапель нефти. Модельные эксперименты показали, что при вводе вакуумобработанной воды в удаленный от дна слой жидкости донный слой остается чистым даже при организации донного слива той же производительности. Важно только избежать бурунов над входящей струей. Предлагается ввод вакуумобработанной воды в резервуар производить через внутреннюю свечу с диаметром, обеспечивающим скорость жидкости в нем не более 0,5 м/с. Тогда превышение поверхности над струей будет V²/2g=0,25/20=0,0125 м, что близко к напору, необходимому для растекания воды по поверхности, т.е. бурунов не будет. Высота свечи должна составлять не менее 1/3 максимального уровня воды в резервуаре. Это ограничит минимальный уровень воды высотой свечи, т.е. уменьшит буферную способность резервуара, но обеспечит значительно более высокое качество подготовки воды. В процессе эксплуатации необходим контроль за своевременным сбросом накопленного слоя нефти и образовавшегося в резервуаре пограничного слоя. Повышению качества очистки воды будет способствовать повышение времени пребывания жидкости в резервуаре за счет снижения расхода жидкости, подаваемой в резервуар. Возможно вместо свечи отгородить часть резервуара стенкой той же высоты. Это позволит вводить в образованную стенкой предкамеру не только рабочий поток, но и - с использованием байпаса - весь (например, при вынужденной остановке блока глубокой очистки). При нормальной работе блока очистки эффект обусловлен увеличением времени пребывания воды в резервуаре за счет подачи основной ее части на глубокую очистку (см. п.4 формулы изобретения)To ensure the operation of the tank in transit mode, it is necessary to protect the region captured by convective currents generated by the jet at the outlet of the tank from microdroplets of oil. Model experiments have shown that when vacuum-treated water is introduced into a liquid layer remote from the bottom, the bottom layer remains clean even with the organization of a bottom discharge of the same capacity. It is only important to avoid the breakers above the incoming stream. It is proposed that vacuum-treated water be introduced into the tank through an internal candle with a diameter that ensures the fluid velocity in it is not more than 0.5 m / s. Then the excess of the surface over the jet will be V ² / 2g = 0.25 / 20 = 0.0125 m, which is close to the pressure necessary for the water to spread over the surface, i.e. there will be no breakers. The height of the candle should be at least 1/3 of the maximum water level in the tank. This will limit the minimum water level to the height of the candle, i.e. will reduce the buffer capacity of the tank, but will provide a significantly higher quality of water treatment. During operation, it is necessary to monitor the timely discharge of the accumulated oil layer and the boundary layer formed in the reservoir. An increase in the quality of water purification will be facilitated by an increase in the residence time of the liquid in the tank by reducing the flow rate of the liquid supplied to the tank. It is possible, instead of a candle, to fence off part of the tank with a wall of the same height. This will allow to enter not only the working stream into the pre-chamber formed by the wall, but also - using bypass - the entire flow (for example, when the deep cleaning unit is forced to stop). During normal operation of the cleaning unit, the effect is due to an increase in the residence time of water in the tank due to the supply of its main part for deep cleaning (see paragraph 4 of the claims)

Буферная емкость за блоком глубокой очистки потребует либо обеспечения плавного регулирования вакуумобработки на входе в отстойник в широких пределах, либо использования нефтяных отстойников в качестве промежуточного буфера за счет резерва межфазного уровня нефть-вода.The buffer tank behind the deep cleaning unit will require either providing smooth regulation of vacuum treatment at the entrance to the sump in a wide range, or the use of oil sumps as an intermediate buffer due to the reserve of the oil-water interface.

3.1.3.5. (п.2.6). В сентябре 2003 удалось попасть в ОАО “РИТЕК”, где с июля 2000 г. находится в эксплуатации установка подготовки воды с дестабилизаторами и нефтесборными колпаками. Несмотря на изменение среднесуточной производительности установки с 870 м³/сут до 1940 м³/сут за это время в очищенной воде видимых следов нефти нет, а остаточное содержание мехпримесей составляет от 2 до 7 мг/л (допустимое - 20 мг/л). Этот экспериментальный факт, а также многолетняя эксплуатация дестабилизаторов с регулированием в ЗАО “Соболь” (г. Мегион) позволяет утверждать, что причина неэффективного регулирования в п.2.6 - низкое качество изготовления дестабилизаторов для Урая. И все-таки по своей сути регулируемый дестабилизатор из-за излишней турбулизации течения по зародышеобразовательному механизму может превращаться в обычный дроссель в зоне пониженного давления. Из-за неудовлетворительной регулировочной характеристики он мало приспособлен для автоматического поддержания постоянства давления на входе. К тому же, длинноходовой электропривод регулировочной иглы по стоимости превышает стоимость дестабилизатора. Поэтому предпочтительнее ступенчатое регулирование изменением числа работающих дестабилизаторов с использованием имеющегося резерва давления на входе. Оптимальное число дестабилизаторов для обеспечения симметричности ввода - три на каждый аппарат. Для плавного регулирования внутри ступеней можно использовать стандартный регулятор давления малого диаметра, смонтированный с параллельно дестабилизатору, полнопроходными кранами одинакового с регулятором диаметра, конфузором перед входным краном и диффузором за выходным.3.1.3.5. (Section 2.6). In September 2003, I managed to get to RITEK OJSC, where since July 2000 a water treatment plant with destabilizers and oil recovery caps has been in operation. Despite the change in the average daily productivity of the installation from 870 m ³ / day to 1940 m ³ / day, there are no visible traces of oil in the treated water, and the residual content of solids is from 2 to 7 mg / l (permissible - 20 mg / l). This experimental fact, as well as the long-term operation of destabilizers with regulation in Sobol CJSC (Megion), allows us to state that the reason for inefficient regulation in Section 2.6 is the poor manufacturing quality of destabilizers for Urai. And yet, inherently, an adjustable destabilizer due to excessive turbulization of the flow through the nucleating mechanism can turn into a regular throttle in the zone of low pressure. Due to the unsatisfactory adjusting characteristic, it is little adapted to automatically maintain a constant inlet pressure. In addition, the long-stroke electric needle of the adjustment needle exceeds the cost of the destabilizer at a cost. Therefore, it is preferable to stepwise control by changing the number of operating destabilizers using the existing pressure reserve at the inlet. The optimal number of destabilizers to ensure input symmetry is three for each device. For smooth regulation inside the steps, you can use a standard small diameter pressure regulator mounted parallel to the destabilizer, full bore valves of the same diameter as the regulator, a confuser in front of the inlet valve and a diffuser after the outlet.

Диаметр кранов и регулятора должен обеспечивать при полностью открытом регуляторе максимальный расход одного дестабилизатора при том же перепаде давления. Ввод этой части воды в емкость нужно производить над вводом из дестабилизаторов, чтобы она пронизывалась пузырьками и микрокаплями, а для гарантированного попадания в верхний слой можно выбрать место ввода и патрубок внутри емкости снабдить отводом (коленом) с вырезанной внутренней половиной (см. п.3 формулы изобретения).The diameter of the taps and the regulator should provide, with the regulator fully open, the maximum flow rate of one destabilizer with the same pressure drop. The introduction of this part of the water into the container must be performed over the input from the destabilizers so that it is penetrated by bubbles and microdrops, and for guaranteed penetration into the upper layer, you can choose the injection site and provide a branch (elbow) with a cut out inner half (see section 3) claims).

3.1.3.6. (п.2.7) У прототипа слив нефти осуществляется через нефтесливной карман с плоской вертикальной передней стенкой. Слив очищаемой воды производится через антизавихритель под плоским горизонтальным днищем кармана. При этом излишняя обводненность отводимой нефти может быть обусловлена двумя причинами:3.1.3.6. (Sec. 2.7) In the prototype, oil is drained through an oil drain pocket with a flat vertical front wall. The treated water is drained through an anti-swirl under a flat horizontal bottom of the pocket. In this case, excessive water cut of the discharged oil may be due to two reasons:

1) конструкция кармана неизбежно порождает перед передней стенкой вихревую область с составляющей скорости у стенки, направленной вверх. При этом нефтяной слой может оттесняться поднимающейся водой.1) the design of the pocket inevitably generates a vortex region in front of the front wall with a velocity component at the wall directed upward. In this case, the oil layer may be squeezed out by rising water.

2) при неохотной коалесценции взбухших микрокапель нефти в поверхностном слое в отстойнике возможна эмульсия типа плотной упаковки шаров с содержанием водной фазы 3/4π .2) with reluctant coalescence of swollen microdroplets of oil in the surface layer in the sump, an emulsion of the type of close packing of balls with a water phase content of 3 / 4π is possible.

Первая причина может быть устранена конструктивными мерами (см. п.3.3), вторая требует дополнительных либо механических, либо химических воздействий. Повышенные требования к качеству отводимой нефти обусловлены следующим.The first reason can be eliminated by constructive measures (see clause 3.3), the second requires additional either mechanical or chemical influences. Increased requirements for the quality of the discharged oil are due to the following.

Если нефть содержит мехпримеси, то всюду практикуемый возврат уловленной нефти в голову процесса вызывает накопление погранслоев в нефтяных отстойниках и ее лучше реализовать как топливо или же малыми дозами закачивать в товарную нефть, для чего последняя должна иметь запас качества. Оба способа возможны, если нефть обезвожена в достаточной степени.If the oil contains mechanical impurities, then the everywhere practiced return of the caught oil to the head of the process causes the accumulation of boundary layers in the oil sumps and it is better to sell it as fuel or to pump it into commercial oil in small doses, for which the latter should have a margin of quality. Both methods are possible if the oil is sufficiently dehydrated.

Причиной неохотной коагуляции микрокапель нефти может служить поверхностный слой ПАВ, сформировавшийся в результате подачи деэмульгатора в предшествующем процессе обезвоживания. Для интенсификации коагуляции необходимо подавать вещество, способствующее слиянию капель - коагулятор. Для дозировки вводимого коагулятора можно использовать капиллярный метод - помещать фитиль одним концом в ванну с коагулятором, а второй конец развернуть, например, по поверхности верхней перегородки, ограничивающей газовую шапку в отстойниках по пп.8 и 9 изобретения. В этом случае доза вводимого коагулятора будет определяться свойствами материала фитиля, его толщиной и шириной.The reason for the reluctant coagulation of oil microdroplets can be the surface layer of a surfactant formed as a result of the supply of a demulsifier in the previous dehydration process. To intensify coagulation, it is necessary to supply a substance that promotes the fusion of drops - a coagulator. For the dosage of the introduced coagulator, you can use the capillary method - place the wick at one end in the bath with the coagulator, and unfold the second end, for example, on the surface of the upper partition bordering the gas cap in the sumps according to claims 8 and 9 of the invention. In this case, the dose of the introduced coagulator will be determined by the properties of the wick material, its thickness and width.

Судя по изложенному в упомянутой на стр.11 книге Ю.Г.Фролова (стр.398-401), в качестве коагулятора можно применять деэмульгатор, противоположный по растворимости добавляемому в процессе обезвоживания нефти, (см. п.5 формулы изобретения).Judging by what is stated in the book mentioned on page 11 by Yu.G. Frolov (pp. 398-401), a demulsifier, which is opposite in solubility to that added during the dehydration of oil, can be used as a coagulator (see paragraph 5 of the claims).

3.2. Дестабилизатор3.2. Destabilizer

Знание точной характеристики дестабилизатора мало что дает. На любом промышленном объекте практически все влияющие на режим факторы переменны, причем в широком диапазоне. Поэтому единственно приемлемым средством обеспечения нормального функционирования блока очистки является создание надлежащих условий и обеспечение возможности корректировки характеристик дестабилизатора.Knowing the exact characteristics of the destabilizer does little. At any industrial facility, almost all factors affecting the regime are variable, and in a wide range. Therefore, the only acceptable means of ensuring the normal functioning of the cleaning unit is to create the proper conditions and to provide the ability to adjust the characteristics of the destabilizer.

Поэтому, несмотря на то, что геометрия проточной части дестабилизатора при испытаниях в Урае оправдала себя, необходимо изменить конструкцию дестабилизатора для обеспечения возможности ступенчатого изменения основного влияющего на параметры размера - диаметра горловины. С нею же связана опасность преждевременного выхода дестабилизатора из строя в результате кавитационного износа.Therefore, in spite of the fact that the geometry of the flow part of the destabilizer during the tests in Urai has proved itself, it is necessary to change the design of the destabilizer in order to provide the possibility of a stepwise change in the main size that affects the parameters - the neck diameter. The danger of premature failure of the destabilizer as a result of cavitation wear is associated with it.

Поскольку давление на выходе из сопла, а тем более внутри него, меньше давления насыщения воды газом, кавитации, точнее схлопывания пузырьков, в дестабилизаторе нет. Однако входная часть дестабилизатора, выполненная из качественной углеродистой стали, менее чем за полтора года круглосуточной эксплуатации установки дегазации сеноманской воды в ЗАО “Манойл” (г. Нефтеюганск) полностью пришла в негодность из-за глубоких язв на поверхности в месте сопряжения с регулировочной иглой. И это произошло несмотря на высокое газосодержание сеноманской воды (до 3 м³/м³). Следовательно, причиной кавитационного износа является разрыв сплошности жидкости, а не захлопывание микропузырьков. Последующие дестабилизаторы выполнялись из вязкой аустенитной нержавеющей стали, и их эксплуатация в течение более 3 лет не вызывала осложнений. Но нержавеющая сталь плохо обрабатывается и дорогая. Гораздо проще и дешевле выполнить из нее не все сопло, а только его входную сменную часть.Since the pressure at the exit of the nozzle, and even more so inside it, is less than the pressure of saturation of water with gas, cavitation, or rather collapse of the bubbles, there is no destabilizer. However, the inlet part of the destabilizer, made of high-quality carbon steel, in less than a year and a half round-the-clock operation of the Cenomanian water degassing unit at Manoil CJSC (Nefteyugansk) became completely unusable due to deep ulcers on the surface at the interface with the adjustment needle. And this happened despite the high gas content of Cenomanian water (up to 3 m ³ / m ³ ). Consequently, the cause of cavitation wear is a break in the continuity of the liquid, and not the collapse of microbubbles. Subsequent destabilizers were made of viscous austenitic stainless steel, and their operation for more than 3 years did not cause complications. But stainless steel is poorly crafted and expensive. It is much simpler and cheaper to carry out not all of the nozzle from it, but only its input replacement part.

При отсутствии регулировочной иглы разрыв жидкости происходит там, где поток получает возможность расширяться - на самом конце цилиндрической части (горловины), при этом из-за стеснения потока образующимися пузырьками на ближайших 1-2 см процесс приобретает лавинообразный самоускоряющийся характер. Именно в этом месте наиболее вероятно появление эрозионного износа. С введением регулировочной иглы место возможного эоррозионного износа перемещается на вход в горловину. Следовательно, сменной должна быть часть от конфузора до начальной части диффузора (см. п.6 формулы изобретения).In the absence of an adjusting needle, fluid rupture occurs where the flow gets the opportunity to expand - at the very end of the cylindrical part (neck), and due to the restriction of the flow by the resulting bubbles in the next 1-2 cm, the process acquires an avalanche-like self-accelerating character. It is in this place that erosion wear is most likely to occur. With the introduction of the adjusting needle, the place of possible erosion wear is moved to the entrance to the neck. Therefore, the part from the confuser to the initial part of the diffuser should be replaceable (see paragraph 6 of the claims).

3.3. Установка очистки пластовых вод3.3. Formation water treatment plant

Из-за возможности отказов звеньев технологической цепи блока очистки пластовых вод с насосами откачки очищенной воды в конце нее необходим резервный объем, достаточный для ликвидации отказа. Следовательно, в цепи с отстойниками постоянного уровня обязательна буферная емкость. Поскольку одновременно с очисткой идет дегазация воды, наличие газовой шапки в отстойниках обязательно. Следовательно, встает проблема поддержания уровня в отстойнике сравнительно в жестких пределах. Так как уровень в отстойнике тесно связан с уровнем в буферной емкости, необходимо совместное рассмотрение всей цепи.Due to the possibility of failures in the links of the technological chain of the formation water treatment unit with pumps for pumping purified water at the end of it, a reserve volume sufficient to eliminate the failure is necessary. Therefore, in a circuit with sedimentation tanks of a constant level, buffer capacity is required. Since water is degassed at the same time as cleaning, the presence of a gas cap in the sumps is mandatory. Consequently, the problem arises of maintaining the level in the sump relatively tightly. Since the level in the sump is closely related to the level in the buffer tank, a joint review of the entire circuit is necessary.

3.3.1. Установка с емкостными отстойниками3.3.1. Installation with tank sumps

Для повышения надежности прототипа необходимо:To increase the reliability of the prototype it is necessary:

- исключить попадание недестабилизированной нефти в отстойник;- eliminate the ingress of unstabilized oil into the sump;

- исключить промежуточную перегородку в предкамере, обеспечив формирование придонного слоя предварительно отстоявшейся воды другими средствами;- to exclude the intermediate partition in the antechamber, ensuring the formation of the bottom layer of previously settled water by other means;

- обеспечить ввод жидкости в основной отсек в спутном потоке окружающей воды;- to ensure the introduction of fluid into the main compartment in a satellite stream of surrounding water;

- обеспечить надежное поддержание уровня в необходимых пределах;- ensure reliable maintenance of the level within the necessary limits;

- обеспечить надежный контролируемый сбор и отвод уловленной нефти. Для решения этих задач предлагается следующее.- to ensure reliable controlled collection and disposal of oil caught. To solve these problems, the following is proposed.

- Заменить входные задвижки дестабилизаторов на краны и разместить их на горизонтальном участке подводящего трубопровода на уровне оси коллектора. Это предотвратит накопление нефти перед остановленным дестабилизатором и прохождение через него нефтяных включений до выхода на режим - конечно при условии, что кран открывается быстро.- Replace the inlet valves of the destabilizers with taps and place them on a horizontal section of the supply pipe at the level of the collector axis. This will prevent the accumulation of oil in front of the stopped destabilizer and the passage of oil inclusions through it before entering the regime - of course, provided that the valve opens quickly.

- Заменить прямой удар входящей струи о перегородку на косой, наклоненный в сторону выхода воды из предкамеры. Для этого можно входные патрубки продолжить внутрь емкости, и загнуть внутренний конец вверх, и удалить внутреннюю половину полуколена.- Replace the direct impact of the incoming jet against the baffle by an oblique, inclined towards the exit of water from the chamber. To do this, you can continue the inlet pipes into the tank, and bend the inner end up, and remove the inner half of the half-elbow.

- Снабдить основной отсек отстойника дополнительным сливом сразу за стенкой предкамеры. Благодаря инерции жидкости этот слив в верхней половине емкости образует водоворотную область со скоростью в верхней части в нужном направлении.- Equip the main compartment of the sump with an additional drain immediately after the chamber wall. Due to the inertia of the liquid, this drain in the upper half of the tank forms a whirlpool at a speed in the upper part in the desired direction.

- Диапазон возможного изменения уровня жидкости в отстойнике можно ограничить снизу, если ввод очищенной воды в буферную емкость производить через внутреннюю незатапливаемую свечу со срезом на необходимом минимальном уровне в отстойнике. Тогда при условии прохождения всего потока через буферную емкость максимальный уровень в отстойнике будет отличаться от минимального на величину суммы гидравлических и инерционных потерь на пути движения от отстойника до выхода из свечи и скоростного напора на выходе из последней. Скорость на выходе из свечи должна исключать бурунообразование, т.е. должна быть не более 0,5 м/с. Водопад на выходе из свечи при низких уровнях в буферной емкости можно устранить двумя наклонными пластинами, сваренными в верхней части и имеющими нижние кромки у стенок в нижней половине емкости с малым зазором, образующим затопленный слив. Гидродинамическую обстановку в буферной емкости можно успокоить, а верхний уровень в отстойнике сделать регулируемым, если снабдить буферную емкость байпасом с расположенным на нем клапаном, управляемым датчиком уровня в отстойнике. При приближении к статическому (минимальному) уровню клапан должен закрываться полностью.- The range of possible changes in the liquid level in the sump can be limited from below, if the purified water is introduced into the buffer tank through an internal non-heated candle with a cut at the required minimum level in the sump. Then, provided that the entire flow passes through the buffer tank, the maximum level in the sump will differ from the minimum by the sum of the hydraulic and inertial losses along the path from the sump to the exit of the plug and the pressure head at the outlet of the latter. The speed at the exit of the candle should exclude the formation of a hole, i.e. should be no more than 0.5 m / s. The waterfall at the outlet of the candle at low levels in the buffer tank can be eliminated by two inclined plates welded in the upper part and having lower edges at the walls in the lower half of the tank with a small gap forming a flooded drain. The hydrodynamic situation in the buffer tank can be reassured, and the upper level in the sump can be made adjustable by equipping the buffer tank with a bypass with a valve located on it and controlled by a level sensor in the sump. When approaching the static (minimum) level, the valve should close completely.

- Гидростатическое ограничение уровня в отстойнике приводит к тому, что с накоплением нефти межфазная граница нефть - газ повышается, а уровень нефть - вода снижается. Поскольку нефтесливной карман излишне захватывает воду, предлагается слив нефти производить через верхнюю прорезь горизонтальной трубы, расположенную на минимальном уровне в отстойнике. Контроль за накоплением нефти можно осуществлять через зонд-поворотник.- The hydrostatic restriction of the level in the sump leads to the fact that with the accumulation of oil, the oil-gas interface rises, and the oil-water level decreases. Since the oil-draining pocket unnecessarily captures water, it is proposed to drain the oil through the upper slot of a horizontal pipe, located at a minimum level in the sump. Control over the accumulation of oil can be carried out through the probe-indicator.

Гидростатический способ ограничения минимального уровня в отстойнике практически не применим, когда в качестве буферной емкости используется резервуар. Существует еще один способ управления уровнем - изменением давления в отстойнике. Он позволяет поддерживать давление в отстойнике на минимальном необходимом в данный момент уровне, что углубляет вакуумобработку и порождает проблему поддержания уровня постоянным.The hydrostatic method of limiting the minimum level in the sump is practically not applicable when a reservoir is used as a buffer tank. There is another way to control the level - by changing the pressure in the sump. It allows you to maintain the pressure in the sump at the minimum level necessary at the moment, which deepens the vacuum treatment and raises the problem of maintaining the level constant.

Такое регулирование можно осуществить поплавковым регулятором с радиальным входом отводимого газа через окна (или отверстия) на цилиндрической поверхности отвода (он разгружен от окружающего давления). В качестве условий работоспособности этого способа регулирования можно использовать два условия. Первое - при полностью перекрытых выходных окнах темп нарастания давления должен превышать наибольший темп нарастания уровня в буферной емкости при постоянном давлении в нем. И второе - темп убывания давления при полностью открытых окнах должен превышать темп наибольшего убывания уровня Zo при массовом расходе отводимого газа, превышающем массовый расход выделяющегося (подводимого) газа. Аналитически эти условия могут быть записаны одинаковоSuch regulation can be carried out by a float regulator with a radial inlet of the exhaust gas through the windows (or openings) on the cylindrical surface of the outlet (it is unloaded from the ambient pressure). As the working conditions of this regulation method, two conditions can be used. The first is that when the exit windows are completely blocked, the rate of increase in pressure should exceed the highest rate of increase in the buffer tank at a constant pressure in it. And the second - the rate of decrease in pressure with fully open windows should exceed the rate of greatest decrease in the Zo level at the mass flow rate of the exhaust gas exceeding the mass flow rate of the released (supplied) gas. Analytically, these conditions can be written in the same way.

Можно показать, что в предположении об идеальности газа темп изменения давления в отстойникеIt can be shown that under the assumption of gas ideality, the rate of change of pressure in the sump

т.е. зависит от дисбаланса массового количества газа, поступающего в объем газового пространства отстойника G₊ и отводимого из него G_ (R - газовая постоянная, Т - абсолютная температура, V_г - объем газового пространства в отстойнике, t - время).those. depends on the imbalance of the mass amount of gas entering the gas space of the sump G ₊ and the discharge G_ from it (R is the gas constant, T is the absolute temperature, V _g is the volume of gas space in the sump, t is time).

Следовательно, при большом объеме газового пространства V_г и сравнительно малом количестве растворенного газа такое регулирование возможно только при подпитке газа от постороннего источника. Вышеизложенное составило п.7 формулы изобретения. Подпитка газом не всегда возможна. Для применимости способа управления уровнем изменением давления в отстойнике необходимо многократно сократить объем газового пространства прототипа. Но при лотковом незатопленном сливе это невозможно.Therefore, with a large volume of gas space V _g and a relatively small amount of dissolved gas, such regulation is possible only when the gas is fed from an external source. The foregoing amounted to claim 7. Gas recharge is not always possible. For the applicability of the method of controlling the level of pressure change in the sump, it is necessary to repeatedly reduce the volume of the gas space of the prototype. But with a tray-free flooding, this is not possible.

Кроме того, у установки-прототипа имеется и принципиальный недостаток: накопление уловленной нефти идет на поверхности воды в зоне наивысших скоростей жидкости в отстойнике. Это создает угрозу уноса уловленного вглубь очищаемой воды. Изложенное применимо при ограниченном диапазоне возможного изменения уровня в буферной емкости.In addition, the installation of the prototype has a fundamental drawback: the accumulation of trapped oil occurs on the surface of the water in the zone of the highest liquid velocities in the sump. This poses a threat of entrained deep into the treated water. The above applies with a limited range of possible level changes in the buffer tank.

Учитывая проблемы со сбором и отводом нефти, в конструкцию прототипа предлагается ввести следующие дополнительные изменения, позволяющие затопить горизонтальную цилиндрическую емкость отстойника полностью. Сохранив перегородку, образующую предкамеру подъемного движения, сливной лоток предлагается заменить струеформирующим козырьком так, чтобы изливающаяся струя контактировала снизу со спутным потоком жидкости благодаря дополнительному сливу. Емкость снабдить на верхней образующей как минимум двумя колпаками, соединенными друг с другом самотечным трубопроводом достаточно большого диаметра. В наиболее удаленном от входа колпаке разместить поплавковый клапан-регулятор уровня, обеспечивающий самотечное движение жидкости в трубопроводе со свободной поверхностью, датчик межфазного уровня нефть - вода и сливное устройство для отвода нефти с регулятором на выходе. При достаточном количестве отводимого газа поплавковый клапан-регулятор может быть заменен датчиком уровня нефть - газ, управляющим обычным регулятором на выходе газа из емкости.Given the problems with the collection and diversion of oil, the following additional changes are proposed to be introduced into the prototype design, allowing to completely flood the horizontal cylindrical tank of the sump. Having retained the partition forming the pre-chamber of the lifting movement, it is proposed to replace the drain tray with a jet-forming visor so that the pouring jet contacts the bottom with a fluid flow due to an additional drain. On the upper generatrix, supply the tank with at least two caps connected to each other by a gravity pipe of a sufficiently large diameter. In the cap farthest from the inlet, place a float-level control valve that provides gravity fluid movement in the pipeline with a free surface, an oil-water interface level sensor and a drain device for oil drainage with an outlet regulator. With a sufficient amount of exhaust gas, the float control valve can be replaced by an oil-gas level sensor that controls a conventional regulator at the gas outlet from the tank.

У предлагаемой конструкции несколько преимуществ по сравнению с рассмотренной выше:The proposed design has several advantages compared to the above:

- накопление нефти вынесено за пределы области больших скоростей и поэтому снижен риск захвата загрязнений отводимой водой.- the accumulation of oil is taken outside the region of high speeds and therefore the risk of capture of contaminants by the discharged water is reduced.

- в отстойнике поддерживается минимальное давление, необходимое для дальнейшего транспорта очищенной воды, благодаря чему углубляется дегазация жидкости;- the minimum pressure necessary for further transport of purified water is maintained in the sump, due to which the degassing of the liquid is deepened;

- улучшены условия отстоя накопленной нефти; из-за увеличения допустимой толщины слоя накопления обеспечена возможность спокойной работы датчика межфазного уровня нефть - вода, управляющего сбросом нефти.- Improved conditions for sludge accumulated oil; due to the increase in the permissible thickness of the accumulation layer, the possibility of quiet operation of the oil-water interface sensor controlling the oil discharge is ensured.

Намечающаяся схема отстойника приведена на фиг.3 А. У этой схемы есть два изъяна. Первый - прохождение снарядов газа вдоль верхней образующей будет срывать уже прошедшее частичное расслоение фаз, вызывая повторное перемешивание. Поэтому схема приемлема при ограниченном газосодержании очищаемой воды. Второй связан с тем, что поток при смене направления с вертикального в предкамере на горизонтальное в цилиндрической части емкости неизбежно будет прижиматься к верхней образующей, что угрожает теми же последствиями. При этом практически зоной свободного отстоя будут только объемы колпаков, что может оказаться недостаточным.The proposed scheme of the sump is shown in figure 3 A. This scheme has two flaws. The first - the passage of gas shells along the upper generatrix will disrupt the already past partial phase separation, causing re-mixing. Therefore, the scheme is acceptable with a limited gas content of treated water. The second is due to the fact that when the direction changes from vertical in the prechamber to horizontal in the cylindrical part of the tank, it will inevitably be pressed against the upper generatrix, which threatens the same consequences. In this case, only the volume of caps will be practically the zone of free sludge, which may be insufficient.

Оба эти недостатка можно устранить, если над козырьком, завершающим вертикальную перегородку камеры подъемного движения, уже после организации горизонтального движения жидкости установить вторую перегородку (см. фиг.3 В), создающую перед ней еще одну газовую шапку для организации поверхности спада. За перегородкой отстойник сохраняется полностью затопленным. При этом газоотделяющее действие перегородок, обтекаемых снизу, усиливается барбатажом выделившегося на поверхности спада газа. Высота этой перегородки отодвигает от верхней образующей струю очищаемой воды, над которой создается область спокойного динамического отстоя. В случае если возникнут проблемы из-за малого количества выделяющегося газа, возможна подпитка газового пространства от постороннего источника. Если же газа слишком много, то его можно пропускать через треугольные вырезы внизу перегородки для предотвращения образования излишне крупных пузырей (фиг.3В).Both of these drawbacks can be eliminated if a second partition is installed above the visor that completes the vertical partition of the lifting chamber, after organizing the horizontal movement of the liquid (see FIG. 3B), which creates another gas cap in front of it for organizing the decay surface. Beyond the septum, the sump remains completely flooded. In this case, the gas-separating effect of the partitions streamlined from below is enhanced by the bubbling of the gas released on the surface of the decline. The height of this septum moves away from the upper forming stream of purified water, over which an area of quiet dynamic sediment is created. In the event that problems arise due to the small amount of gas released, it is possible to replenish the gas space from an external source. If too much gas, then it can be passed through triangular cutouts at the bottom of the partition to prevent the formation of excessively large bubbles (pigv).

При достаточном количестве отводимого газа регулирование уровня можно производить обычным регулятором на газовой линии вне отстойника. Допустимую зону возможного изменения уровня при этом можно обеспечить, увеличив высоту колпака и снабдив ввод трубопровода в нефтесборный колпак в верхней его части перегородкой по фиг.3В. В этом случае все остальные колпаки можно выполнить как ответвления от нефтесборного трубопровода с переходниками на больший диаметр в месте присоединения к емкости (фиг.3 В, Д).With a sufficient amount of exhaust gas, the level can be regulated by a conventional regulator on the gas line outside the sump. The permissible zone of possible level changes can be ensured by increasing the cap height and providing the pipeline entry into the oil cap in the upper part with a partition in FIG. 3B. In this case, all other caps can be performed as branches from the oil pipeline with adapters for a larger diameter at the point of connection to the tank (Fig. 3 B, D).

Емкостной отстойник допускает возможность выполнить приемные камеры с обоих торцов емкости (фиг.3 Д). Это позволяет удвоить число дестабилизаторов и, следовательно, практически решить проблему плавного регулирования производительности за счет использования резерва давления на входе (фиг.2). В этом случае нефтесборный колпак выполняется над центром емкости. Установка с затопленным отстойником и с колпаками предлагается в п.8 формулы изобретения.Capacitive sump allows the ability to perform the receiving chamber from both ends of the tank (Fig.3 D). This allows you to double the number of destabilizers and, therefore, practically solve the problem of smooth regulation of performance through the use of a pressure reserve at the inlet (figure 2). In this case, the oil cap is made above the center of the tank. Installation with a flooded sump and with caps is proposed in paragraph 8 of the claims.

3.3.2. Установка, включающая емкостной отстойник с выносным лотком3.3.2. Installation including a capacitive sump with a remote tray

В п.3.1.1. была высказана идея использовать концевой делитель фаз (далее “КДФ”) для предварительного расслоения вакуумобработанного потока, а окончательную очистку воды производить в емкости, разделенной на две секции: секцию приема и предварительного разделения фаз и секцию доотстоя с промежуточным подъемным движением очищаемой воды между перегородками. (фиг.4)In clause 3.1.1. The idea was put forward to use an end phase divider (hereinafter referred to as “KDF”) for preliminary separation of the vacuum-treated stream, and final water purification in a container divided into two sections: a receiving and preliminary phase separation section and a retention section with intermediate lifting movement of the purified water between the partitions. (figure 4)

Требование сохранить разделенный в КДФ поток без перемешивания при вводе его в емкость вынуждает поднять КДФ до уровня ввода, т.е проложить его на эстакаде. Чтобы в КДФ произошло расслоение потока, нужно время, т.е. достаточная длина КДФ. Ее можно сократить, если на вход в КДФ вводить уже частично расслоенный поток, например, при стекании по лотку с оптимальным углом наклона к горизонту (около 15°). Дополнительный эффект может дать предварительное укрупнение микропузырьков и взбухших в результате вакуумобработки микрокапель нефти в процессе подъема к поверхности раздела фаз в умеренном турбулентном режиме и формирование придонного очищенного слоя при подготовке поверхности спада. Так как увеличение диаметра КДФ ведет к росту времени для всплытия загрязнений, оптимальное число КДФ на входе в емкость - два. Трубопровод для подъема газожидкостной среды к поверхности спада - один (см. ниже). Но оптимальное число дестабилизаторов - три, значит, в начале подъема необходим разветвленный участок, собирающий потоки вакуумобработанной среды воедино. Важно только, чтобы величина этого участка была достаточно мала по сравнению с общей высотой подъема (п.9 формулы изобретения).The requirement to keep the stream separated in the KDF without mixing when entering it into the tank forces to raise the KDF to the input level, i.e., lay it on the overpass. In order for a stratification of the flow to occur in the CDF, time is needed, i.e. sufficient length of the KDF. It can be reduced if a partially stratified flow is introduced at the entrance to the CDF, for example, when draining along a tray with an optimal angle of inclination to the horizon (about 15 °). An additional effect can be obtained by the preliminary enlargement of microbubbles and microdroplets of oil swollen as a result of vacuum treatment during ascent to the interface in a moderate turbulent mode and the formation of a bottom cleaned layer during preparation of the decay surface. Since an increase in the diameter of the KDF leads to an increase in the time for the emergence of contaminants, the optimal number of KDF at the entrance to the tank is two. The pipeline for raising a gas-liquid medium to the surface of the recession is one (see below). But the optimal number of destabilizers is three, which means that at the beginning of the rise, a branched section is needed that collects the flows of the vacuum-treated medium together. It is only important that the size of this section is sufficiently small in comparison with the total height of the rise (claim 9 of the claims).

3.3.3. Установка с трубным отстойником воды3.3.3. Installation with a pipe sump of water

У емкостных отстойников имеются ограничения, накладываемые формой стандартных емкостей. Так, сливной лоток необходимых размеров уменьшает полезный объем емкости и делает практически невозможным регулирование уровня клапанами-отсекателями. При наличии затопленных струй в излишне большой емкости неизбежно появление конвективных токов, управление которыми затруднено как из-за переменности производительности отстойника, так и из-за переменности самих токов. И, наконец, рабочее пространство, в частности, его поперечный размер, строго ограничен диаметром емкости, поэтому удалить место слива и связанную с ним зону возмущения от границы возможного захвата микропузырьков и микрокапель практически невозможно.Tank sumps have limitations imposed by the shape of standard tanks. So, the drain tray of the required size reduces the useful volume of the tank and makes it almost impossible to regulate the level with shutoff valves. In the presence of flooded jets in an excessively large capacity, the appearance of convective currents is inevitable, the control of which is difficult both because of the variability of the capacity of the sump, and because of the variability of the currents themselves. And, finally, the working space, in particular, its transverse size, is strictly limited by the diameter of the container; therefore, it is practically impossible to remove the drain site and the associated disturbance zone from the boundary of the possible capture of micro bubbles and micro droplets.

От всех этих недостатков свободен трубный отстойник, обеспечивающий практически полную свободу принимаемых решений. Кроме того, он может быть изготовлен непосредственно на месте монтажа, т.е. снимаются проблемы, связанные с его доставкой. Трубный отстойник занимает меньшую площадь и может быть смонтирован над имеющимися емкостями, что неоценимо для очистки воды на морских платформах.From all these shortcomings a pipe sump is free, which provides almost complete freedom of decision-making. In addition, it can be made directly at the installation site, i.e. removed the problems associated with its delivery. The pipe sump occupies a smaller area and can be mounted over existing tanks, which is invaluable for treating water on offshore platforms.

Он обещает быть дешевле емкостного отстойника, может иметь в три раза большую производительность, чем емкостной, и легко объединяется в блоки практически неограниченной производительности.It promises to be cheaper than a capacitive sump, can have three times more capacity than a capacitive sump, and can easily be combined into blocks of almost unlimited performance.

В основе конструкции отстойника лежат идеи, перечисленные в п.3.3.1, в частности он содержит секцию выноса пузырьков на поверхность в попутном потоке жидкости при наличии двух ограничений: отсутствии обратных токов и умеренной турбулентности подъемного потока без дробления флотокомплексов; секцию формирования поверхности спада, секцию тонкослойного динамического отстаивания при спуске по лотку, секцию разделения фаз, доотстоя и сброса отделенной нефти, секцию опускного движения, сбора и отвода очищенной воды.The design of the sump is based on the ideas listed in clause 3.3.1, in particular, it contains a section for the removal of bubbles on the surface in the associated fluid stream in the presence of two restrictions: the absence of reverse currents and moderate turbulence of the lift stream without fragmentation of the fleet complexes; section of the formation of the surface of the recession, section of thin-layer dynamic sedimentation during descent along the tray, section of separation of phases, sediment and discharge of separated oil, section of downward movement, collection and discharge of purified water.

При разработке конструкции трубного отстойника приходится учитывать следующие факты. Поскольку источником движения служит перепад давления, зависящий как от высоты столба жидкости, так и от плотности среды, заполняющей этот столб, подъемное движение пузырьковой среды по параллельным трубам неизбежно вызывает переменность их загрузки вплоть до возможности обратного движения по некоторым из них: случайное неравномерное распределение газовой фазы вызывает снижение противодавления, ускорение потока и, следовательно, еще больший захват газовой фазы. В это же время в других трубопроводах наблюдается повышение противодавления за счет снижения газовой фазы до появления противотока, приводящее к захвату газовой фазы сверху, снижающему противодавление до нового возобновления движения, и т.д. Опускное движение по параллельным трубам с умеренной скоростью вызывает обратный эффект. Случайный захват газовой фазы снижает давление на входе в трубопровод, скорость движения по нему замедляется до прекращения захвата.When developing the design of a pipe sump, the following facts have to be considered. Since the source of motion is the pressure drop, which depends both on the height of the liquid column and on the density of the medium filling this column, the lifting movement of the bubble medium along parallel pipes inevitably causes their loading to vary up to the possibility of reverse movement along some of them: random uneven distribution of gas phase causes a decrease in back pressure, acceleration of flow and, therefore, even greater capture of the gas phase. At the same time, in other pipelines, an increase in backpressure is observed due to a decrease in the gas phase until a countercurrent appears, leading to a capture of the gas phase from above, reducing backpressure until a new resumption of movement, etc. Lowering movement along parallel pipes at a moderate speed causes the opposite effect. Accidental capture of the gas phase reduces the pressure at the inlet to the pipeline, the speed of movement along it slows down until the capture ceases.

Поэтому подъем жидкости к поверхности раздела фаз необходимо осуществлять по одиночному каналу, а спуск очищенной воды можно осуществлять и по нескольким трубам. В то же время оптимальное число дестабилизаторов - три. При этом разветвление в приемной секции неизбежно. Важно только чтобы доля раздельного движения была много меньше, чем полная высота подъема (см. п.10 формулы изобретения).Therefore, the rise of liquid to the interface is necessary to carry out through a single channel, and the discharge of purified water can be carried out through several pipes. At the same time, the optimal number of destabilizers is three. At the same time, branching in the receiving section is inevitable. It is only important that the fraction of the separate movement be much less than the total lift height (see paragraph 10 of the claims).

3.3.4. Обоснование формулы изобретения3.3.4. Justification of the claims

Во всех конструкциях отстойников использованы одни и те же идеи. Судя по испытаниям в Урае, они могут полноценно работать только на дестабилизированной воде, следовательно, они образуют вместе со способом единый изобретательский замысел.The same ideas are used in all sump designs. Judging by the tests in Urai, they can fully work only on destabilized water, therefore, they form together with the method a single inventive concept.

Все конструкции могут быть рассмотрены как ВАРИАНТЫ реализации одних и тех же идей. По сравнению с прототипом они позволяют решить одни и те же задачи:All designs can be considered OPTIONS for the implementation of the same ideas. Compared with the prototype, they allow us to solve the same problems:

- повышение помехоустойчивости;- increase noise immunity;

- оптимизация условий самофлотационной очистки, в частности за счет минимизации давления в отстойнике;- optimization of the conditions of self-flotation treatment, in particular by minimizing the pressure in the sump;

- улучшение условий накопления и отвода нефти.- improving the conditions of accumulation and removal of oil.

Независимый пункт 7 формулы изобретения имеет альтернативу: либо конструкция, позволяющая реализовать гидравлический путь поддержания уровня, либо регулирование уровня осуществляется изменением давления в отстойнике. Первая конструкция предпочтительней, когда буферная емкость - горизонтальная цилиндрическая. Вторая предпочтительней, когда в роли буферной емкости применен резервуар. Эти два направления развиваются в пп.9 и 8,10 соответственно.Independent claim 7 of the claims has an alternative: either a design that allows the implementation of a hydraulic path to maintain the level, or level control is carried out by changing the pressure in the sump. The first design is preferable when the buffer tank is horizontal cylindrical. The second is preferable when a reservoir is used as a buffer tank. These two directions are developing in paragraphs 9 and 8.10, respectively.

Альтернатива уместна, т.к. она при любом выборе обеспечивает одну и ту же цель - поддержание уровня в отстойнике постоянным, и в то же время позволяет рассматривать дальнейшие пункты формулы изобретения 8 - 10, имеющие разные поддержания уровня как зависимые.The alternative is appropriate because with any choice, it provides the same goal - maintaining the level in the sump constant, and at the same time allows us to consider further claims 8 to 10, having different level maintenance as dependent.

Варианты по п.7 и п.9 наиболее уместны, когда имеется возможность очистки под атмосферным давлением. При этом более сложный вариант 9 имеет и большую степень защиты от случайного прорыва загрязнений в магистраль.The options according to claim 7 and claim 9 are most appropriate when it is possible to clean under atmospheric pressure. Moreover, the more complex option 9 has a greater degree of protection against accidental breakthrough of pollution into the highway.

Варианты по п.8 и п.10 применимы, когда в качестве буферной емкости используется резервуар. Оба варианта позволяют сбрасывать менее обводненную нефть, чем варианты 7 и 9. При этом более простой вариант 8 уступает варианту 10 как по транспортабельности, так и по месту, необходимому для очистных сооружений.The options of claim 8 and claim 10 are applicable when a reservoir is used as a buffer tank. Both options allow you to discharge less waterlogged oil than options 7 and 9. Moreover, the simpler option 8 is inferior to option 10 both in transportability and in the place required for treatment facilities.

4. СПИСОК ПОДРИСУНОЧНЫХ ПОДПИСЕЙ4. LIST OF FIGURE SIGNATURES

Фиг.1. График зависимости производительности дестабилизатора от давления на входе. Фиг.2. Рабочая зона группы дестабилизаторов. Фиг.3. Варианты выполнения установки, включающей заполненный отстойник с колпаками. Фиг.4. Установка, включающая отстойник с вынесенным лотком. Фиг.5. Сочетание дестабилизации с дросселированием на входе в отстойники. Фиг.6. Сочетание дестабилизации с дросселированием на входе в резервуары. Фиг.7. Варианты выполнения сменной детали дестабилизатора. Фиг.8 Модернизация прототипа. Фиг.9. Установка с трубным отстойником.Figure 1. Graph of the destabilizer performance versus inlet pressure. Figure 2. The working area of the group of destabilizers. Figure 3. Options for the installation, including a filled sump with caps. Figure 4. Installation including a sump with a remote tray. Figure 5. The combination of destabilization with throttling at the entrance to the settlers. 6. The combination of destabilization with throttling at the entrance to the tanks. 7. Options for performing interchangeable parts of the destabilizer. Fig. 8 Modernization of the prototype. Fig.9. Installation with a pipe sump.

Фиг.10. Процессы при подныривании газа под перегородку: А - формирование пузырьков, Б - коалесценция.Figure 10. Processes when diving gas under the septum: A - formation of bubbles, B - coalescence.

5. СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ5. INFORMATION CONFIRMING THE POSSIBILITY OF CARRYING OUT THE INVENTION

5.1. Первый пункт формулы изобретения посвящен установлению условий осуществления самофлотационной очистки независимо от вида отстойника. Он утверждает, что для самофлотационной очистки необходимы ограничения давления на входе и выходе дестабилизатора.5.1. The first claim is devoted to establishing the conditions for the implementation of self-flotation treatment, regardless of the type of sump. He argues that self-flotation cleaning requires pressure limits at the inlet and outlet of the destabilizer.

Первое из неравенств выражает условие достаточности давления на входе для разгона жидкости до скоростей, обеспечивающих разрыв жидкости на входе в диффузор при заданном противодавлении. Оно позволяет установить минимальное давление на входе в дестабилизатор при известном давлении в отстойнике Р₀ или же, наоборот, максимальное давление в отстойнике при заданном минимальном давлении на выходе, необходимое для самофлотационной очистки. Так, например, при известных коэффициентах (так как рабочий режим сопровождается треском разрываемой жидкости, их можно определить экспериментально при работе с двумя значениями противодавления, в т.ч., и на модели устройства) без труда можно определить минимально необходимое давление на входе для любой из приведенных на фиг.4-10 схем. Или же по известному минимальному давлению на входе - максимально допустимый уровень воды в резервуаре на выходе из отстойника для самофлотационной очистки при работе по схеме фиг.6, 9.The first of the inequalities expresses the condition of sufficiency of the inlet pressure for accelerating the fluid to speeds that ensure fluid discontinuity at the inlet to the diffuser for a given backpressure. It allows you to set the minimum pressure at the inlet to the destabilizer at a known pressure in the sump P ₀ or, conversely, the maximum pressure in the sump at a given minimum pressure at the outlet, necessary for self-flotation cleaning. So, for example, at known coefficients (since the operating mode is accompanied by a crack of the fluid being disrupted, they can be determined experimentally when working with two backpressure values, including those on the device model), it is easy to determine the minimum required inlet pressure for any from the figures 4-10 schemes. Or according to the known minimum pressure at the inlet - the maximum allowable water level in the tank at the outlet of the sump for self-flotation cleaning when working according to the scheme of Fig.6, 9.

Второе неравенство распадается на два: условие, гарантирующее отсутствие кавитации Р_вых<P_s и условие, связывающее минимальную скорость в горловине дестабилизатора и давление на входе. Кавитация прослушивается как щелчки от захлопывания пузырей и совершенно не допустима для самофлотационной очистки. Второе неравенство дает направление необходимой коррекции для его осуществления. Рассмотрим это на примере.The second inequality splits into two: a condition guaranteeing the absence of cavitation P _{o out} <P _s and a condition relating the minimum velocity in the neck of the destabilizer and the inlet pressure. Cavitation is heard as clicks from the collapse of bubbles and is completely inadmissible for self-flotation cleaning. The second inequality gives the direction of the necessary correction for its implementation. Consider this as an example.

Пример. Блок очистки, удовлетворительно работавший в летнее время, стал периодически плохо очищать воду зимой. Выявить и устранить причины плохой работы.Example. The cleaning unit, which worked satisfactorily in the summer, began to periodically poorly treat water in the winter. Identify and eliminate the causes of poor performance.

Наиболее вероятной причиной может быть нарушение второго условия, связанное с возрастанием давления в отстойнике из-за выпадения конденсата в линии отвода газа с установки. Попавшая в отстойник недестабилизированная нефть перемешивается. В дальнейшем нормализация обстановки требует значительного времени для разбавления загрязненной воды.The most probable cause may be a violation of the second condition, associated with an increase in pressure in the sump due to condensation in the gas exhaust line from the installation. An unstabilized oil that has got into the sump is mixed. In the future, the normalization of the situation requires considerable time for the dilution of contaminated water.

Возможны следующие меры. 1) Врезать в газоотвод конденсатоотделитель для нормализации давления в отстойнике. 2) В соответствии со вторым неравенством можно обеспечить работоспособность блока очистки, подняв допустимое Р_вых, например, увеличив V_r. Для этого необходимы резерв давления в отстойнике по сравнению с P_s и резерв Р_вх. Осуществляется это введением регулировочной иглы в горловину. Количественно все эти мероприятия могут быть рассчитаны при известных коэффициентах А, В, С и Р_кр.The following measures are possible. 1) Insert a condensate trap into the gas outlet to normalize the pressure in the sump. 2) In accordance with the second inequality, it is possible to ensure the operability of the cleaning unit by raising the permissible P _o , for example, by increasing V _r . This requires a pressure reserve in the sump compared with P _s and a reserve P _in . This is done by introducing an adjustment needle into the neck. Quantitatively, all these measures can be calculated with known coefficients A, B, C and P _cr .

Подтвержденная промышленными испытаниями потенциальная глубина очистки дестабилзированной воды от нефтепродуктов по этому способу составляетConfirmed by industrial tests, the potential depth of purification of destabilized water from oil products by this method is

Остаточное содержание мехпримесей - менее 10 мг/л.The residual content of solids is less than 10 mg / l.

Практическая реализация потенциала зависит от мер по обеспечению выноса загрязнений в поверхностный слой и предотвращению повторного загрязнения очищенной воды всплывшей нефтью, т.е. зависит от конструкции аппарата и от режима его эксплуатации.The practical realization of the potential depends on measures to ensure the removal of contaminants into the surface layer and to prevent re-contamination of treated water with floating oil, i.e. depends on the design of the device and on the mode of its operation.

5.2. Второй пункт формулы изобретения посвящен созданию наиболее благоприятных условий для отделения нефти при сохранении возможности очистки под атмосферным давлением и по сути дела представляют собой 3-ступенчатую очистку пластовой воды, обеспечивающую наивысшую степень очистки.5.2. The second claim is devoted to creating the most favorable conditions for the separation of oil while maintaining the possibility of cleaning under atmospheric pressure and, in fact, are a 3-stage treatment of produced water, providing the highest degree of purification.

При обычном отстое всегда имеется опасность накопления загрязнений в зонах циркуляции отстаивающейся жидкости с периодическим захватом накопленных загрязнений отводимой водой. Здесь эта опасность уменьшается и ее вредные последствия снижаются.In normal sludge, there is always a risk of accumulation of contaminants in the circulation zones of the settling liquid with periodic capture of accumulated contaminants by the discharged water. Here this danger is reduced and its harmful effects are reduced.

Неизбежный при наземной прокладке участок подъема к аппарату благодаря ограничению скорости дестабилизированная вода преодолевает при умеренной турбулентности, гарантирующей сохранение флотокомплексов и возможность их коалесценции. В концевом делителе фаз формируется подошвенный слой очищаемой воды, который при вхождении в емкость в верхней ее части контактирует со спутным потоком воды, появляющимся благодаря эллиптическому днищу и дополнительному сливу, например, в установке по п.9. Графическое изображение соответствующей установки приведено на фиг.4, а описание в 5.9.Due to the speed limit, destabilized water overcomes the inevitable during ground laying during ground laying with moderate turbulence, which guarantees the preservation of the flotation complexes and the possibility of their coalescence. In the terminal phase divider, a plantar layer of purified water is formed, which, when it enters the tank in its upper part, is in contact with a satellite stream of water that appears due to the elliptical bottom and additional discharge, for example, in the installation according to claim 9. A graphic image of the corresponding installation is shown in figure 4, and the description in 5.9.

По этому способу прошедшая через дестабилизаторы очищаемая вода подводится по одиночной вертикальной трубе 25 со скоростью 0,5 м/с к Т-образному оголовку 26, затем по наклонному лотку 21 переходит в самотечный трубопровод 27, присоединенный к верхнему входному патрубку емкости отстойника 4. В первой секции отстойника производится первичный отстой, затем перелив через промежуточные перегородки в секцию доочистки того же отстойника. Обе секции доотстойника снабжены дополнительными сливами 7 и в начале секции с пробоотборными кранами на верхней образующей и основным сливом 6 в конце. Основной выход соединен с буферной емкостью через свечу, снабженную снаружи наклонными пластинами для предотвращения водопада.In this method, the purified water passing through the destabilizers is supplied through a single vertical pipe 25 at a speed of 0.5 m / s to the T-shaped head 26, then through an inclined tray 21 it passes to a gravity pipe 27 connected to the upper inlet pipe of the sump tank 4. B the first section of the sump is primary sludge, then overflowing through intermediate partitions into the tertiary treatment section of the same sump. Both sections of the sump are equipped with additional drains 7 and at the beginning of the section with sampling taps on the upper generatrix and the main drain 6 at the end. The main outlet is connected to the buffer tank through a candle provided with inclined plates on the outside to prevent a waterfall.

Во время подъемного движения благодаря турбулентности происходит коалесценция мельчайших капель нефти, и в то же время благодаря ограничению скорости (менее 0,5 м/с) флотокомплексы не дробятся. При этом скоростной напор меньше 0,0125 м и не создает бурунов на свободной поверхности над участком подъема. Благодаря Т-образному оголовку и отсутствию бурунов поток растекается с сохранением всплывших загрязнений. Слив по наклонным лоткам равносилен тонкослойному динамическому отстаиванию. Постепенное углубление сливов рассчитывается так, чтобы у дна не образовывался продольный вихрь (т.е. не происходил отрыв пограничного слоя) и замедление потока было плавным, без перемешивания поверхностного слоя. Наклон трубы подбирается так, чтобы скорость движения не превышала 0,5 м/с (условие свободного всплытия флотокомплексов - см., например, упомянутую на стр.6 диссертацию Махмудова Р.Х.).During the lifting movement, due to turbulence, coalescence of the smallest drops of oil occurs, and at the same time, due to the speed limit (less than 0.5 m / s), the fleet complexes are not fragmented. In this case, the pressure head is less than 0.0125 m and does not create breakers on the free surface above the lifting site. Due to the T-shaped tip and the absence of breakers, the flow spreads with the preservation of emerging pollution. Drain on inclined trays is equivalent to thin-layer dynamic sedimentation. The gradual deepening of the drains is calculated so that a longitudinal vortex does not form at the bottom (i.e., the boundary layer does not tear off) and the flow slows down smoothly, without mixing the surface layer. The slope of the pipe is selected so that the speed does not exceed 0.5 m / s (condition for the free floatation of flotation complexes - see, for example, Makhmudov R.Kh. the dissertation mentioned on page 6).

При попадании очищаемой воды в емкость отстойника благодаря дополнительному сливу под входящей струей создается спутный поток жидкости, а благодаря предварительному отстою - придонный слой очищенной воды. Поэтому при выравнивании поля скоростей размыв всплывших загрязнений существенно снижен. После доотстоя в первой секции при подныривании под первую перегородку как не успевшие всплыть загрязнения, так и захваченные с поверхности отводимой струей оказываются в верхней части потока в водоворотной области непосредственно за перегородкой. В процессе дальнейшего подъема в вертикальном направлении между перегородками загрязнения сохраняются в верхней части, гарантируя чистую воду в донной части струи. В секции доотстоя процессы повторяются при гораздо более благоприятный условиях.When purified water enters the tank of the sump due to the additional discharge under the incoming stream, a tangled liquid flow is created, and due to preliminary sediment, a bottom layer of purified water is created. Therefore, when leveling the velocity field, the erosion of the emerging contaminants is significantly reduced. After retention in the first section, when diving under the first baffle, both the contaminants that did not have time to emerge, and those captured from the surface by a diverted stream appear in the upper part of the stream in the whirlpool immediately beyond the baffle. In the process of further lifting in the vertical direction between the partitions, the pollution remains in the upper part, guaranteeing clean water in the bottom of the jet. In the pre-settling section, the processes are repeated under much more favorable conditions.

В отличие от известных сливов очищенной воды, рассредоточенных по дну, предлагаемые сливы регулируемые и подконтрольные. Обе секции отстойника снабжены средствами контроля поверхностного слоя (поворотными зондами) и имеют усовершенствованный слив нефти, исключающий захват очищенной воды снизу. Решена и проблема поддержания уровня. Недостаток поплавковых датчиков уровня - нарушение регулировки при накоплении слоя нефти и неопределенность положения из-за неопределенности плотности окружающей среды. Здесь же, благодаря вводу воды в буферную емкость через внутреннюю свечу ограниченной высоты, уровень в отстойнике не может быть ниже верхней кромки свечи, а превышать его может только на величину гидравлических потерь от одной поверхности к другой, которые всегда можно сделать достаточно малыми, Снабдив буферную емкость байпасом с клапаном, можно сделать и это превышение регулируемым, например, снабдив отстойник сенсорным датчиком уровня для управления клапаном на байпасе буферной емкости. Благодаря расширению диапазона работы регулятора (от полностью открыт до полностью закрыт) точность такого регулирования много выше обычного.In contrast to the well-known purified water discharges dispersed along the bottom, the proposed plums are adjustable and controlled. Both sections of the sump are equipped with surface layer control devices (rotary probes) and have an improved oil drain to prevent the capture of purified water from below. The problem of maintaining the level has also been solved. The disadvantage of float level sensors is a violation of the regulation during the accumulation of the oil layer and the uncertainty of position due to the uncertainty of the density of the environment. Here, thanks to the introduction of water into the buffer tank through an internal candle of limited height, the level in the sump can not be lower than the upper edge of the candle, and can only exceed it by the amount of hydraulic losses from one surface to another, which can always be made quite small, equipping the buffer capacity bypass with valve, you can make this excess adjustable, for example, by equipping the sump with a touch level sensor to control the valve on the bypass of the buffer tank. Due to the expansion of the range of operation of the regulator (from fully open to completely closed), the accuracy of such regulation is much higher than usual.

Способ обеспечивает наивысшее качество очистки в соответствии с таблицей п.5.1.The method provides the highest quality of cleaning in accordance with the table of clause 5.1.

5.3. Третий пункт формулы изобретения развивает способ, изложенный в п.1 в случае переменности мгновенной производительности очистных сооружений тонкой очистки в значительных пределах, превышающих возможности самонастройки при изменении давления на входе и при сниженных требованиях к качеству подготовки воды.5.3. The third paragraph of the claims develops the method described in claim 1 in the case of variability of the instantaneous productivity of treatment plants of fine treatment within significant limits exceeding the possibilities of self-adjustment when the pressure at the inlet changes and with reduced requirements for the quality of water treatment.

По этому пункту формулы изобретения излишек мгновенной производительности сверх пропускной способности дестабилизаторов при данном давлении на входе допускается пропускать в тот же отстойник через регулятор давления “до себя” при сниженном давлении в месте дросселирования за счет переходов потенциальной и кинетической энергий друг в друга и при условии, что прошедшая регулятор вода будет пронизываться пузырьками и вскипевшими микрокаплями нефти, образовавшимися при полноценной дестабилизации основного количества очищаемой воды, и будет обеспечено попадание сдросселированной воды в верхний слой.According to this claim, excess instantaneous productivity in excess of the capacity of the destabilizers at a given inlet pressure is allowed to pass into the same sump through the pressure regulator “to itself” at a reduced pressure at the throttle point due to transitions of potential and kinetic energies into each other and provided that the water passed through the regulator will be penetrated by bubbles and boiling micro-droplets of oil formed during complete destabilization of the main amount of purified water, and throttled water will be allowed to enter the top layer.

Условие снижения давления в месте дросселирования реализуется при пропуске потока через цепь, приведенную на фиг.5. Диаметр основного трубопровода D должен обеспечивать скорость жидкости менее 1 м/с, диаметр d выбирается минимально возможным и определяется из условия пропуска максимального приращения расхода при максимально возможном перепаде давления на входе с учетом вскипания жидкости. Конфузор цепи предпочтительнее изготавливать из круто изогнутого переходника по ГОСТ 17378-83, диффузор - с минимально возможным углом расширения (желательно менее 15° ) в начальной высокоскоростной части и порядка 20° в конце.The condition for reducing pressure at the throttling point is realized when the flow passes through the circuit shown in Fig.5. The diameter of the main pipeline D should provide a fluid velocity of less than 1 m / s, the diameter d is selected as minimal as possible and is determined from the condition that the maximum flow increment is skipped with the maximum possible pressure drop at the inlet, taking into account the boiling of the liquid. It is preferable to make the circuit confuser from a steeply curved adapter according to GOST 17378-83, the diffuser with the smallest possible expansion angle (preferably less than 15 °) in the initial high-speed part and about 20 ° at the end.

Пример выполнения условий ввода дросселируемой жидкости в отстойник со встроенной предкамерой (см. пп.5.7, 5.8) приведен на фиг.5А. Благодаря вводу жидкости через отвод (колено) с удаленной внутренней половиной в центре эллиптического днища образуется струя вдоль верхней половины днища, попадающая при повороте потока на 90° в верхний слой, пронизываемый всплывающими микропузырьками и микрокаплями дестабилизированной воды.An example of fulfilling the conditions for introducing a throttled liquid into a sump with a built-in pre-chamber (see paragraphs 5.5, 5.8) is shown in Fig. 5A. Due to the introduction of fluid through the outlet (elbow) with the inner half removed, a jet is formed along the upper half of the bottom at the center of the elliptical bottom, which, when the flow rotates 90 °, enters the upper layer penetrated by pop-up micro bubbles and micro-drops of destabilized water.

Ввод в отстойники с вынесенной предкамерой (см. пп.5.9, 5.10) приведены на фиг.5Б. При наличии значительного участка турбулентного движения возможен и совместный ввод.The input to the settling tanks with a remote pre-chamber (see paragraphs 5.9, 5.10) is shown in Fig.5B. In the presence of a significant section of turbulent motion, joint input is also possible.

Качество очистки при сочетании вакуумобработки в дестабилизаторах и дросселирования в зоне пониженного давления зависит от многих факторов, включающих в себя степень загрузки, зависящую от мгновенной производительности дросселя. Однако опыт эксплуатации такого дросселя в Урае позволяет утверждать, что остаточное содержание нефтепродуктов в воде не превысит 15 мг/л.The quality of cleaning with a combination of vacuum treatment in destabilizers and throttling in the reduced pressure zone depends on many factors, including the degree of loading, which depends on the instantaneous throttle performance. However, the operating experience of such a throttle in Urai suggests that the residual oil content in the water will not exceed 15 mg / l.

5.4. В четвертом пункте формулы изобретения по сути дела предлагается параллельная очистка - глубокая, с дестабилизаторами на входе - в отстойниках тонкой очистки и более грубая - в резервуарах.5.4. In the fourth paragraph of the claims, in essence, parallel cleaning is proposed — deep cleaning, with destabilizers at the inlet — in fine clarifiers and coarser in tanks.

Эта схема наиболее применима при откачке очищенной воды на разные кустовые насосные станции с разными требованиями к качеству очистки воды, но при наличии резервуаров в пункте внедрения и при откачке очищенной воды на значительные расстояния, достаточные для осреднения качества очистки смешиваемых вод вследствие коалесценции и дробления микрокапель при транспорте в турбулентном режиме, она может применяться и в других случаях.This scheme is most applicable when pumping purified water to different cluster pumping stations with different requirements for the quality of water treatment, but if there are reservoirs at the introduction point and when pumping purified water over significant distances sufficient to average the quality of treatment of the mixed water due to coalescence and crushing of microdrops at transport in turbulent mode, it can be used in other cases.

Предложение прежде всего открывает возможность эксплуатации сооружений тонкой очистки в постоянном, наиболее оптимальном режиме, обеспечиваемом постоянством давления на входе в дестабилизатор за счет отвода переменной части суммарной мгновенной производительности очистных сооружений через регулятор давления “до себя” в резервуары. При этом в зависимости от конкретных условий, в частности от предсказуемости поведения мгновенного расхода (для обеспечения своевременности изменения числа работающих дестабилизаторов), возможен сброс нефти в резервуары и через дополнительные дестабилизаторы, т.е. эксплуатация резервуаров по способу, изложенному в п.3 формулы изобретения. Следовательно, открывается возможность улучшить и качество подготовки воды в резервуарах. Для этого достаточно обеспечить вынос дестабилизированной воды к поверхности разделения с сохранением флотокомплексов и принять меры к предотвращению повторного загрязнения очищенной воды.The proposal first of all opens up the possibility of operating fine treatment facilities in a constant, most optimal mode, provided by a constant pressure at the inlet of the destabilizer due to the removal of a variable part of the total instantaneous capacity of the treatment facilities through the pressure regulator “to itself” into the tanks. Moreover, depending on specific conditions, in particular on the predictability of the behavior of the instantaneous flow rate (to ensure timely changes in the number of operating destabilizers), it is possible to dump oil into reservoirs and through additional destabilizers, i.e. operation of the tanks according to the method described in paragraph 3 of the claims. Consequently, there is an opportunity to improve the quality of water treatment in tanks. To do this, it is enough to ensure the removal of destabilized water to the separation surface while preserving the flotation complexes and take measures to prevent re-contamination of purified water.

Для сохранения флотокомплексов в 4 пункте формулы изобретения предлагается ограничить скорость подъемного движения дестабилизированной воды величиной 0,5 м/с. Косвенным подтверждением этого ограничения служит результат, полученный Махмудовым р.Х. (см. его диссертацию на соискание ученой степени к.т.н. по специальности 051506 “Технология сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения и раздельного отбора фаз”): если турбулентность не препятствует разделению фаз при этой скорости в горизонтальном потоке, не повлияет она и не последующее разделение и в вертикальном потоке. Кроме того, подъемное движение ограничено условием отсутствия бурунов на свободной поверхности над затопленной струей. Буруны способствуют выходу свободного газа из жидкости и уносу потерявших газ микрокапель нефти вглубь очищаемой воды. Буруны появляются, когда кинетическая энергия поднимающейся воды превышает потенциальную энергию, необходимую для ее растекания по свободной поверхности. Опыты с дестабилизированной водопроводной водой показали, что предельно допустимая скорость подъемного движения близка к 0,5 м/с.To preserve the flotation complexes in paragraph 4 of the claims, it is proposed to limit the lifting speed of the destabilized water to 0.5 m / s. An indirect confirmation of this limitation is the result obtained by Makhmudov R.Kh. (see his dissertation for the degree of candidate of technical sciences in specialty 051506 “Technology of separation of well production using the effect of preliminary separation and separate selection of phases”): if turbulence does not prevent phase separation at this speed in a horizontal flow, it will not affect it is not a subsequent division in a vertical flow. In addition, the lifting movement is limited by the condition that there are no breakers on the free surface above the flooded stream. Buruns contribute to the release of free gas from the liquid and the removal of gas droplets of oil that have lost gas deep into the water to be purified. Buruns appear when the kinetic energy of rising water exceeds the potential energy necessary for it to spread over a free surface. Experiments with destabilized tap water showed that the maximum permissible speed of lifting is close to 0.5 m / s.

Кроме того, в рассматриваемом пункте утверждается возможность ввода дестабилизированной воды через внутреннюю свечу (см. фиг.6А) или изолированный отсек (фиг.6Б) высотой не менее трети максимального уровня взлива воды в резервуаре. Дестабилизированная водопроводная вода из-за множества образовавшихся в ней микропузырьков непрозрачна. Это открывает возможность моделирования конвективных токов в резервуарах. Исследования на прозрачной модели резервуара показали, что из-за конвективных токов и малой скорости всплытия микропузырьков все пространство сосуда над вводом дестабилизированной воды вскоре становилось непрозрачным. Но, несмотря на донный слив, нижняя граница непрозрачной воды стабилизировалась примерно на уровне ввода. Процесс всплытия микропузырьков и микрокапель целиком определяется их размерами и поэтому не моделируется. Однако если в сравнительно малом объеме микропузырьки не уносятся ниже границы затопленного ввода, то не будут уноситься они и в большом объеме. Следовательно, минимальный уровень ввода жидкости в резервуар определяется условием незахвата всплывших загрязнений отводимой водой. В горизонтальных отстойниках это условие выполняется на их диаметре (от 2,4 до 3,4 м). Поэтому и здесь принята эта же величина: высота водяных резервуаров обычно лежит в пределах 9-12 м.In addition, the item under consideration affirms the possibility of introducing destabilized water through the inner candle (see FIG. 6A) or an isolated compartment (FIG. 6B) with a height of at least a third of the maximum level of water inflow in the tank. Destabilized tap water is opaque due to the many microbubbles formed in it. This opens up the possibility of modeling convective currents in tanks. Studies on a transparent reservoir model showed that due to convective currents and the low ascent rate of microbubbles, the entire space of the vessel above the inlet of destabilized water soon became opaque. But, despite the bottom discharge, the lower boundary of the opaque water stabilized at about the input level. The process of the emergence of microbubbles and microdrops is entirely determined by their size and therefore is not modeled. However, if in a relatively small volume microbubbles are not carried away below the boundary of the flooded input, then they will not be carried away in a large volume either. Consequently, the minimum level of fluid injection into the tank is determined by the condition of non-capture of the emerging pollution by the discharged water. In horizontal sedimentation tanks, this condition is fulfilled on their diameter (from 2.4 to 3.4 m). Therefore, here the same value is accepted: the height of the water reservoirs usually lies in the range of 9-12 m.

Пример. Рассмотрим применение указанного способа на схеме, приведенной на фиг.6С. Вода, сбрасываемая из нефтяных отстойников НО под давлением 3 ати через регулятор межфазного уровня со среднесуточным расходом Q_s должна откачиваться на две блочные насосные станции для закачки в пласты с производительностью Q₁ при повышенном требовании к качеству очистки (допустим, до остаточного содержания нефтепродукта в воде менее 10 мг/л), остальное количество воды должно закачиваться в пласты, допускающие остаточное содержание нефтепродуктов в воде 40 мг/л, насосной станцией со среднесуточной производительностью (Q_s-Q₁). Мгновенный расход сбрасываемой воды стабильно изменяется в диапазоне от Q_{s min} до Q_{s max}. Подготовка воды в двух имеющихся резервуарах (один - на заполнении, второй - на откачке) обеспечивает качество очистки до 50 мг/л, что неудовлетворительно, из-за чего и был поставлен вопрос о повышении качества очистки. Практика показывает, что остановленные надолго резервуары быстро приходят в негодность из-за коррозии в результате попадания кислорода воздуха при малых дыханиях. Поэтому и была применена приведенная на фиг.6С схема с использованием резервуаров.Example. Consider the application of this method in the diagram shown in figs. Water discharged from oil sedimentation tanks with a pressure of 3 atm through an interphase level regulator with an average daily flow rate of Q _s must be pumped to two block pumping stations for injection into reservoirs with a capacity of Q ₁ with an increased requirement for the quality of treatment (for example, to a residual oil content in water less than 10 mg / l), the remaining amount of water should be pumped into the reservoirs, allowing a residual oil content of 40 mg / l in water, by a pumping station with an average daily capacity (Q _s -Q ₁ ). The instantaneous discharge rate of water discharged stably varies in the range from Q _{s min} to Q _{s max} . Water treatment in two existing tanks (one on filling, the second on pumping) ensures the quality of treatment up to 50 mg / l, which is unsatisfactory, which is why the question was raised about improving the quality of treatment. Practice shows that tanks that are stopped for a long time quickly become unusable due to corrosion as a result of ingress of atmospheric oxygen during short breaths. Therefore, the scheme shown in FIG. 6C using tanks was applied.

Очистные сооружения тонкой очистки рассчитываются на пропуск очищенной воды с расходом Q_то при Q₁≤ Q_то<Q_{s min} и включают два отстойника с тремя дестабилизаторами на входе в каждый. Дестабилизаторы рассчитываются на пропуск расхода Q_то: 4 (по 2 дестабилизатора на отстойник рабочие, по 1 - в резерве) при давлении на входе, равном 3-0,5=2,5 ати (0,5 ати расходуется на пути движения от нефтяных отстойников до входа в дестабилизаторы).Fine treatment plants are designed for the passage of purified water with a flow rate of Q _then for Q ₁ ≤ Q _then <Q _{s min} and include two sumps with three destabilizers at the entrance to each. Destabilizers are calculated on a flow pass Q _then : 4 (2 destabilizers per sump, 1 each in reserve) with an inlet pressure of 3-0.5 = 2.5 ati (0.5 ati is consumed on the way from oil sedimentation tanks before entering the destabilizers).

Пусть колебания расхода случайны. Производительность резервуара будет изменяться от Q_{p min}=Q_{s min} - Q_to до Q_{P max}=Q_{s max} - Q_тo. Целесообразность установки дополнительного дестабилизатора на входе в резервуар устанавливаем, сопоставляя Q_{s max} - Q_{s min} и Q_P. Тогда установка дополнительного дестабилизатора на входе в резервуар допустима при Q_{P min} > 36 м³/ч (условие простоты изготовления дестабилизатора). В этом случае регулятор давления “до себя” на входе в резервуар рассчитывается на пропуск расхода (Q_{P max} - Q_{P min}) при перепаде давления (2,5 - 0,1 H_max) ати в полностью открытом состоянии, дестабилизатор - на Q_{P min} при Р_вх=2,5 ати, а регулятор давления “до себя” между резервуарами - на пропуск Q_{P max}.Let flow fluctuations be random. The capacity of the tank will vary from Q _{p min} = Q _{s min} - Q _to to Q _{P max} = Q _{s max} - Q _to . The expediency of installing an additional destabilizer at the entrance to the tank is established by comparing Q _{s max} - Q _{s min} and Q _P. Then the installation of an additional destabilizer at the inlet to the tank is acceptable at Q _{P min} > 36 m ³ / h (the condition for the simplicity of the manufacture of the destabilizer). In this case, the pressure regulator “to oneself” at the inlet to the tank is calculated for a flow pass (Q _{P max} - Q _{P min} ) with a pressure drop (2.5 - 0.1 H _max ) at and in a fully open state, the destabilizer - for Q _{P min} at P _in = 2.5 ati, and the pressure regulator “to itself” between the tanks - to the pass Q _{P max} .

Качество очистки дестабилизированной воды в резервуарах зависит от удельной загрузки и способа использования резервуаров:The quality of treatment of destabilized water in tanks depends on the specific load and method of using the tanks:

1) 1 Н=var: резервуар на транзите. Поведение уровня определяется дисбалансом поступления и откачки.1) 1 N = var: tank in transit. The behavior of the level is determined by the imbalance of receipt and pumping.

2) 3 Н=var: работа по схеме “один резервуар на приеме, один на отстое, один на откачке”.2) 3 N = var: work according to the scheme “one tank for receiving, one for sediment, one for pumping”.

3) 1 Н=const + nH=var: последовательное подключение резервуаров. Первый по ходу жидкости резервуар оборудован на выходе клапаном, поддерживающим стабильность уровня взлива в резервуаре, n - число резервуаров на второй ступени. При соблюдении оптимальных условий для оценки качества подготовки воды в резервуарах с дестабилизацией очищаемой воды можно рекомендовать таблицу (ОСНП - остаточное содержание нефтепродуктов в воде)3) 1 N = const + nH = var: serial connection of tanks. The first reservoir along the liquid is equipped at the outlet with a valve that maintains the stability of the level of flooding in the reservoir, n is the number of reservoirs in the second stage. Subject to the optimal conditions for evaluating the quality of water treatment in tanks with destabilization of the treated water, we can recommend the table (SNPP - residual oil content in water)

В частности, в рассмотренном примере в резервуарах будет обеспечено качество очистки до 20 мг/л, что вполне приемлемо.In particular, in the considered example in the tanks, the purification quality of up to 20 mg / l will be ensured, which is quite acceptable.

5.5. Пятый пункт формулы изобретения посвящен решению еще одной проблемы самофлотационной очистки пластовой воды. Поскольку при самофлотационной очистке параллельно с очисткой от нефтепродуктов идет очистка воды от мехпримесей, удерживаемых нефтью, уловленная нефть обогащена мехпримесями и ее лучше не возвращать в голову процесса, как это обычно делается в настоящее время, а либо реализовывать в качестве топлива, либо закачивать малыми дозами в товарную нефть. Но собранная всплывающими микрокаплями нефть при неохотной коалесценции последних может быть сильно обводнена и не гореть, а закачка ее в товарную нефть связана с риском нарушения качества подготовки товарной нефти как по водосодержанию, так и по мехпримесям.5.5. The fifth claim is devoted to solving another problem of self-flotation treatment of produced water. Since during self-flotation cleaning, water is purged from oil-retained solids in parallel with oil purification, the trapped oil is enriched with mechanical impurities and it is better not to return it to the process head, as is usually done at present, but either sell it as fuel or pump it in small doses into marketable oil. But the oil collected by the pop-up microdroplets during the reluctant coalescence of the latter can be heavily flooded and not burn, and its injection into marketable oil is associated with a risk of compromising the quality of preparation of marketable oil both in water content and in solids.

Отсюда чрезвычайно важной проблемой водоочистки является обезвоживание уловленной нефти. Конструкции, предложенные в п.9 и 10 формулы изобретения, позволяют накапливать и отводить полностью обезвоженную нефть при условии, что всплывшая нефть образует сплошную фазу. Причиной неохотной коалесценции нефтяных капель может быть передозировка деэмульгатора, добавляемого в сырую нефть перед обезвоживанием. Факт влияния деэмульсаторов на последующую очистку пластовой воды известен давно. Нам не известен и здесь предлагается способ исправления недостатка в процессах водоподготовки на промыслах: добавка деэмульгатора, противоположного по растворимости введенному ранее. Так, если в процессе деэмульсации нефти добавлялся водорастворимый деэмульгатор, то в процессах водоочистки следует добавлять нефтерастворимый и наоборот.Hence, an extremely important problem of water treatment is the dehydration of trapped oil. The designs proposed in paragraphs 9 and 10 of the claims, allow you to accumulate and drain completely dehydrated oil, provided that the surfaced oil forms a continuous phase. The reason for the reluctant coalescence of oil droplets may be an overdose of the demulsifier added to the crude oil before dehydration. The fact of the influence of demulsifiers on the subsequent treatment of produced water has long been known. We do not know, and here we propose a way to correct the deficiency in the water treatment processes in the fields: the addition of a demulsifier, which is the opposite in solubility introduced earlier. So, if a water-soluble demulsifier was added in the process of oil demulsification, then oil-soluble and vice versa should be added in the water treatment processes.

В соответствии с п.5 формулы изобретения место ввода коагулятора - либо традиционное (перед вводом в аппарат), либо в место, гарантирующее попадание в поверхностный слой и перемешивание. На фиг.3, 9 эти места обозначены стрелкой К.In accordance with paragraph 5 of the claims, the place of introduction of the coagulator is either traditional (before entering the apparatus), or to a place guaranteeing entry into the surface layer and mixing. In figures 3, 9, these places are indicated by arrow K.

5.6. В шестом пункте формулы изобретения предлагается дестабилизатор делать со сменной деталью, выполняемой из кавитационно стойкой стали в области возможного появления кавитации для решения двух задач: первая - обеспечение долговечности при умеренных затратах, и вторая - обеспечение возможности корректировки характеристик дестабилизатора.5.6. In the sixth paragraph of the claims, it is proposed to make the destabilizer with a replaceable part made of cavitation resistant steel in the field of possible occurrence of cavitation to solve two problems: the first is to ensure durability at moderate cost, and the second is to provide the ability to adjust the characteristics of the destabilizer.

Вообще говоря, дестабилизаторы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Нерегулируемый дестабилизатор представляет собой сопло с конфузором, горловиной и диффузором, снабженное фланцами для присоединения к подводящему и отводящему трубопроводам. Регулируемый дестабилизатор содержит дополнительно предкамеру с регулировочной иглой, вводимой в горловину при перемещении вдоль оси сопла. Поскольку предкамера на стороне, противоположной соплу, закрывается крышкой с приводом, входной патрубок с фланцем для присоединения подводящего трубопровода выполняется на боку предкамеры либо перпендикулярно оси сопла, либо с наклоном к оси на острый угол. У регулируемых дестабилизаторов делается сменной из кавитационностойкой стали и игла.Generally speaking, destabilizers can be regulated and unregulated. An unregulated destabilizer is a nozzle with a confuser, a neck and a diffuser, equipped with flanges for connection to the inlet and outlet pipelines. The adjustable destabilizer additionally contains a pre-chamber with an adjustment needle inserted into the neck when moving along the axis of the nozzle. Since the prechamber on the side opposite the nozzle is closed by a cap with an actuator, the inlet pipe with a flange for connecting the supply pipe is made on the side of the prechamber either perpendicular to the axis of the nozzle or with an acute angle to the axis. For adjustable destabilizers, a needle is also made of cavitation-resistant steel.

Поскольку регулировочная игла делается сменной всегда, на фиг.7 изображены в качестве примеров варианты выполнения сопла по предложенному пункту формулы изобретения. Вариант 1, в котором сменной делается входная часть сопла целиком, наиболее прост и совершенен конструктивно, но труден и дорог в изготовлении, т.к. требует заготовки больших размеров из плохо обрабатываемой стали,Since the adjusting needle is always removable, Fig. 7 shows, by way of example, embodiments of the nozzle according to the proposed claim. Option 1, in which the entire inlet part of the nozzle is made replaceable, the most simple and perfect structurally, but difficult and expensive to manufacture, because requires large workpieces from poorly machined steel,

Вариант 2, в котором сменным делается внутренняя часть конфузора, горловины и начальная часть диффузора, благодаря постоянству внешней конфигурации сменной части сопла имеет ограниченную возможность коррекции характеристик дестабилизатора, к тому же - только при изменении и длины горловины, что не всегда оправдано. Такие же возможности, как и вариант 1, имеет и вариант 3 со съемной внешней частью конфузора, но он и наиболее сложен.Option 2, in which the inner part of the confuser, the neck and the initial part of the diffuser are made replaceable, due to the constancy of the external configuration of the replaceable part of the nozzle, there is a limited possibility of correcting the characteristics of the destabilizer, moreover, only when changing the neck length, which is not always justified. The same possibilities as option 1 are available for option 3 with a removable external part of the confuser, but it is also the most complex.

При работе сопла дестабилизатора весь имеющийся на входе напор переходит в кинетическую энергию. В конфузоре жидкость разгоняется до десятков метров в секунду, создавая на выходе из горловины разряжение, достаточное для разрыва жидкости. В диффузоре благодаря расширению канала происходит возврат кинетической энергии в потенциальную, т.е. давление. Источником силы, прижимающей поток к стенкам, является противодавление. Если оно окажется недостаточным, поток оторвется от стенок и струя проскочит сопло без снижения скорости. При этом давление на входе в диффузор практически равно противодавлению, т.е. эффект вакуумобработки исчезает. Наиболее ответственным участком является начальная часть диффузора, где скорости максимальны. Максимален и темп восстановления давления. Именно поэтому в прототипе - патенте РФ №2179533 автор предложил выполнить диффузор с переменной конусностью, возрастающей либо непрерывно, либо ступенчато.When the destabilizer nozzle is operating, all the pressure available at the inlet passes into kinetic energy. In the confuser, the liquid accelerates to tens of meters per second, creating a vacuum at the outlet of the neck, sufficient to rupture the liquid. Due to the expansion of the channel, the kinetic energy returns to the potential in the diffuser, i.e. pressure. The source of force that presses the flow against the walls is counter-pressure. If it turns out to be insufficient, the flow will break away from the walls and the jet will slip through the nozzle without slowing down. The pressure at the inlet to the diffuser is almost equal to the back pressure, i.e. the vacuum effect disappears. The most critical part is the initial part of the diffuser, where the speeds are maximum. The maximum rate of pressure recovery. That is why in the prototype - RF patent No. 2179533, the author proposed to perform a diffuser with a variable taper, increasing either continuously or stepwise.

В предлагаемой здесь конструкции дестабилизатора диффузор содержит стык деталей в высокоскоростной части потока. При этом малейший выступ навстречу потока будет способствовать отрыву струи от стенок. Провоцирует отрыв и впадина. Чтобы избежать отрыва, необходимо изготовить диффузор, обеспечив центровку посадочной поверхности сменной детали и внутренней конусности, затем точно измерить диаметр выхода конусной поверхности диффузора, после чего с одной установки сменной детали на станок изготовить наружную посадочную поверхность сменной детали и конусную поверхность с отрицательным допуском отверстия на выходе конусной части не более 0,05 мм.In the design of the destabilizer proposed here, the diffuser contains a joint of parts in the high-speed part of the flow. In this case, the slightest protrusion towards the flow will contribute to the separation of the jet from the walls. Provokes separation and depression. To avoid separation, it is necessary to manufacture a diffuser by aligning the seating surface of the replacement part and internal taper, then accurately measure the exit diameter of the diffuser conical surface, and then, from one installation of the replacement part on the machine, make the outer landing surface of the replacement part and the conical surface with a negative hole tolerance on the exit of the conical part is not more than 0.05 mm.

Имеющийся опыт промышленной эксплуатации позволяет утверждать, что срок беспрерывной работы дестабилизатора при реализации предложения возрастает по меньшей мере в пять раз, а с заменой детали становится практически неограниченным. Особенно большой эффект предложение даст на стареющих месторождениях с растущей обводненностью нефти.The existing experience in industrial operation suggests that the term of continuous operation of the destabilizer during the implementation of the proposal increases by at least five times, and with the replacement of a part, it becomes almost unlimited. The proposal will have a particularly large effect on aging fields with increasing oil cut.

5.7. Пример осуществления конструкции установки по пункту 7 формулы изобретения приведен на фиг.8. Установка состоит из дестабилизаторов 3 с входным краном 2 на горизонтальном участке отстойника 4, с входным патрубком, продолженным внутри емкости в виде слабо изогнутого вверх колена с удаленной верхней половиной, перегородки 5, образующей предкамеру подъемного движения перед ней и снабженной в верхней части лотком 21. В конце отстойника расположен поворотный зонд 9 и горизонтальная нефтесборная труба с продольной прорезью в верхней своей части и заваренным концом 10. Вблизи торца в донной части нефтесливной трубы монтируется либо малый обратный клапан, либо высверливается малое отверстие для выравнивания давлений внутри и снаружи трубы. Отстойник снабжен двумя сливами: основным 6, в конце емкости, и дополнительным, примерно вдвое меньшего диаметра 7 - непосредственно за перегородкой 5, под лотком 21. Сливы на входе снабжены антизавихрителями. На горизонтальных участках на верхней образующей обоих сливов до их слияния имеются пробоотборные краны. После слияния на сливном трубопроводе установлен регулирующий клапан уменьшенного диаметра. Диаметр трубопровода до клапана обеспечивает скорость жидкости около 0,5 м/с, за клапаном - 1 м/с. До клапана в трубопровод в верхнюю его часть врезается ввод в буферную емкость с внутренней свечой, высотой чуть выше предельного уровня в буферной емкости такого же диаметра, что и водосливной трубопровод до регулятора. За регулятором в трубопровод врезается отводная линия от буферной емкости. Участок трубопровода от последнего места врезки до насосной станции выполняется с небольшим подъемом к насосной станции, врезки от отстойника и буферной емкости поднимаются к емкостям. В покое вся система водосбора должна быть затоплена водой, а пузыри должны из нее удаляться путем всплытия в отстойник, буферную емкость, насос.5.7. An example implementation of the design of the installation according to paragraph 7 of the claims is shown in Fig. 8. The installation consists of destabilizers 3 with an inlet crane 2 on a horizontal section of the settler 4, with an inlet pipe extended inside the tank in the form of a slightly bent upward elbow with the upper half removed, a partition 5 forming a pre-chamber for lifting movement in front of it and equipped with a tray 21 in the upper part. At the end of the sump there is a rotary probe 9 and a horizontal oil collecting pipe with a longitudinal slot in its upper part and a welded end 10. Near the end in the bottom of the oil drain pipe, either a small sister valve, or a small hole is drilled to equalize the pressure inside and outside the pipe. The sump is equipped with two drains: the main 6, at the end of the tank, and an additional one, approximately half the diameter 7, directly behind the partition 5, under the tray 21. The drains at the inlet are equipped with anti-swirls. In horizontal sections on the upper generatrix of both sinks, sampling taps are present before they merge. After merging, a reduced diameter control valve is installed on the drain pipe. The diameter of the pipeline to the valve provides a fluid velocity of about 0.5 m / s, behind the valve - 1 m / s. An input into a buffer tank with an internal candle, a height slightly higher than the limit level in the buffer tank of the same diameter as the drainage pipe to the regulator, cuts into the pipeline into its upper part before the valve. Behind the regulator, a bypass line from the buffer tank cuts into the pipeline. The pipeline section from the last insertion point to the pumping station is carried out with a slight rise to the pumping station, the inserts from the sump and buffer tank rise to the tanks. At rest, the entire catchment system should be flooded with water, and bubbles should be removed from it by surfacing into a sump, buffer tank, pump.

Газовое пространство отстойника и буферной емкости постоянно сообщаются друг с другом. Отвод газа осуществляется в свечу рассеивания, а при наличии сероводорода в очищаемой воде - в факельную линию низкого давления. Роль средства контроля за состоянием свободной поверхности выполняет зонд-поворотник 9, позволяющий производить отбор проб на уровнях от предельно допустимого до половины рабочего уровня в емкостях. Роль средства обновления поверхностного слоя выполняет в отстойнике нефтесливная труба 10, соединенная с дренажной емкостью, в буферной емкости - зонд-поворотник 9 при сливе в воронку, соединенную с дренажом. Нижняя кромка лотка, верх нефтесборной трубы и верхняя кромка свечи в буферной емкости выполняются на одной и той же высоте. Отстойник снабжается датчиком уровня, управляющим регулятором на байпасе емкости.The gas space of the sump and buffer tank are constantly in communication with each other. Gas is discharged to the scattering plug, and in the presence of hydrogen sulfide in the treated water, to the low pressure flare line. The role of the means of monitoring the state of the free surface is played by the probe-indicator 9, which allows sampling at levels from the maximum permissible to half the working level in tanks. The role of the means of updating the surface layer is performed in the sump by an oil drain pipe 10 connected to a drainage tank, in the buffer tank, by a probe-indicator 9 when draining into a funnel connected to the drainage. The lower edge of the tray, the top of the oil pipe and the upper edge of the candle in the buffer tank are performed at the same height. The sump is equipped with a level sensor that controls the regulator on the bypass of the tank.

Перед первым спуском отстойник и буферная емкость заполняются чистой водой до минимального уровня, возможно - пресной. Благодаря свече в буферной емкости при этом уровень жидкости в отстойнике будет на уровне нижней кромки сливного лотка, а нефтесливная труба будет погружена в воду до верхней кромки. С пуском дестабилизаторов в работу заполняется предкамера. Затопленная струя благодаря повороту вверх отжимает микропузырьки в сторону наименьшего сопротивления они сортируются: более крупные всплывают сразу, более мелкие захватываются турбулентными вихрями, сталкиваются, сливаются и потоком, направленным вверх, выносятся на поверхность. Самые мелкие остаются в струе. Благодаря созданному подстилающему слою дегазированной очищенной воды они при спуске по лотку частично всплывают, частично сохраняются в верхней части потока, создавая в последующем в отстойном отсеке подстилающий слой, препятствующий размыву всплывшей поверхностной нефти. При спуске по лотку придонный слой очищенной воды сохраняется. При контакте с потоком в попутном направлении, создаваемом благодаря дополнительному сливу под лотком, захватывается пограничными вихрями очищенный слой. При этом, как показали предшествующие промышленные испытания, в дополнительный слив нефть не попадает. При загрязнении, превышающем загрязнения на основном сливе, следует прикрыть выходную задвижку на дополнительном сливе. С началом перелива по лотку уровень в отстойнике повышается до величины, обеспечивающей перелив поступающей воды в буферную емкость через свечу. Необходимо следить, чтобы это превышение не было чрезмерным. В процессе эксплуатации необходимо определить по качеству очистки оптимальную величину уровня и в последующем поддерживать ее автоматически регулятором на байпасной линии буферной емкости.Before the first descent, the sump and buffer tank are filled with clean water to a minimum level, possibly fresh. Thanks to the candle in the buffer tank, the liquid level in the sump will be at the level of the lower edge of the drain pan, and the oil drain pipe will be immersed in water to the upper edge. With the launch of destabilizers, the pre-chamber is filled. Due to the upward rotation, the flooded jet depresses the micro bubbles towards the least resistance; they are sorted: the larger ones emerge immediately, the smaller ones are captured by turbulent vortices, collide, merge, and flow upward to the surface. The smallest remain in the stream. Thanks to the created underlying layer of degassed purified water, when they descend along the tray, they partially float, partially remain in the upper part of the stream, creating a subsequent layer in the settling compartment that prevents erosion of the surfaced surface oil. When descending the tray, the bottom layer of purified water is retained. Upon contact with the flow in the associated direction, which is created due to the additional discharge under the tray, the cleaned layer is captured by the boundary vortices. At the same time, as shown by previous industrial tests, oil does not enter the additional drain. In case of pollution exceeding pollution on the main drain, the outlet valve on the additional drain should be covered. With the beginning of the overflow on the tray, the level in the sump increases to a value that ensures overflow of incoming water into the buffer tank through a candle. Care must be taken to ensure that this excess is not excessive. During operation, it is necessary to determine the optimum level value by the quality of cleaning and subsequently automatically maintain it by the regulator on the bypass line of the buffer tank.

С созданием динамического напора щель в верхней части нефтесборной трубы и сама труба оказываются затопленными водой. Постепенно на поверхности воды по обе стороны от щели и над ней образуется нефтяной слой, верхняя граница которого поднимается, а нижняя опускается. Благодаря обратному клапану или уравнительному отверстию вода из нефтесборной трубы вытесняется наружу и при открытии нефтеслива в основном уходит поверхностная нефть. Так как существующие датчики межфазного уровня нефть - вода уверенно работают лишь после накопления сравнительного толстого слоя нефти, контроль за ходом накопления слоя осуществляется визуально, путем отбора проб через зонд-поворотник, а слив уловленной нефти предполагается с ручным управлением.With the creation of a dynamic head, the gap in the upper part of the oil pipe and the pipe itself become flooded with water. Gradually, an oil layer forms on the surface of the water on both sides of the gap and above it, the upper boundary of which rises, and the lower falls. Thanks to the non-return valve or equalizing hole, water from the oil pipe is forced out and when the oil drain is opened, the surface oil generally leaves. Since the existing oil-water interface sensors work reliably only after the accumulation of a comparatively thick oil layer, the layer accumulation progress is monitored visually by taking samples through a probe-indicator, and the oil collection is supposed to be manually controlled.

Дополнительный слив воды кроме управления конвективными токами позволяет разгрузить основной, и, следовательно, уменьшить вероятность захвата поверхностной нефти. Внутренняя свеча в буферной емкости должна исключать возможность снижения уровня в отстойнике ниже лотка. Поэтому система регулирования датчик уровня - регулятор на байпасе буферной емкости должна настраиваться так, чтобы при приближении к нижнему пределу регулятор закрывался полностью, а при приближении уровня в буферной емкости к максимальному уровню был бы полностью открыт. Благодаря расширению диапазона регулирования повышается его точность.An additional discharge of water, in addition to controlling convective currents, allows you to relieve the main one, and, therefore, reduce the likelihood of surface oil capture. The inner candle in the buffer tank should eliminate the possibility of lowering the level in the sump below the tray. Therefore, the control system of the level sensor - the regulator on the bypass of the buffer tank must be configured so that when approaching the lower limit the regulator closes completely, and when the level in the buffer tank approaches the maximum level it will be completely open. By expanding the control range, its accuracy is increased.

Предложенная конструкция обеспечивает качество очистки в соответствии с таблицей в п.5.1.The proposed design ensures the quality of cleaning in accordance with the table in clause 5.1.

5.8. Варианты выполнения установки по пункту восемь формулы изобретения рассмотрены на фиг.3. Общим для всех вариантов является наличие предкамеры, дополнительных сливов 7 и колпаков 8. Во всех конструкциях ввод жидкости в отстойник осуществляется наклоненной к горизонту струей. Только если в варианте А наклон струи осуществляется за счет наклона входного патрубка и присоединенного к нему дестабилизатора с косым входом, то в остальных входной патрубок горизонтален, а изогнуто его продолжение внутри емкости с вырезом в верхней части.5.8. Embodiments of the installation according to paragraph eight of the claims are considered in figure 3. Common to all options is the presence of a pre-chamber, additional drains 7 and caps 8. In all designs, the liquid is introduced into the sump by a jet inclined to the horizon. Only if in option A the jet is tilted due to the inclination of the inlet pipe and the destabilizer with an oblique inlet connected to it, then in the rest the inlet pipe is horizontal and its extension is curved inside the tank with a cutout in the upper part.

В варианте А предкамера отделена от остального пространства плоской стенкой 5, у которой верхняя кромка образует водослив с острой кромкой, у вариантов Б и Г перегородка 9 снабжена струеформирующим козырьком 13, а у варианта В козырек удлинен, а под ним выполнена газоограничительная перегородка 14. В варианте А предкамера снабжена поперечной промежуточной стенкой, которой у других вариантов нет. В варианте А и Б нефтесборные колпаки - большого диаметра, в вариантах В и Г большого диаметра только один колпак, наиболее удаленный от входа (у симметричной конструкции Г с двумя предкамерами - центральный), у остальных - большого диаметра лишь вход в колпаки, выполнены из укороченного переходника по ГОСТ 17378-83, а сами колпаки выполнены из труб того же диаметра или чуть меньшими, что и нефтегазоуравнительные перемычки.In option A, the pre-chamber is separated from the rest of the space by a flat wall 5, at which the upper edge forms a spillway with a sharp edge, in options B and D, the partition 9 is equipped with a jet-forming visor 13, and in option B the visor is elongated, and underneath it is made a gas-limiting partition 14. B option A, the prechamber is equipped with a transverse intermediate wall, which other options do not have. In variants A and B, oil-collecting caps are of large diameter, in variants B and D of large diameter there is only one cap that is farthest from the entrance (for a symmetrical structure G with two pre-chambers, it is central), for the rest of large-diameter pipes, only the entrance to the caps is made of a shortened adapter in accordance with GOST 17378-83, and the caps themselves are made of pipes of the same diameter or slightly smaller than the oil and gas equalizing jumpers.

В наиболее удаленном от входа колпаке размещаются: слив нефти, датчики уровней нефть - газ и нефть - вода, а возможно, и датчик предельного уровня нефть - газ, по команде которого перекрывается газовая линия для предотвращения выброса нефти. При малом количестве выделяющегося газа место датчика нефть - газ и регулятора на выходе газа, управляемого им, можно применить поплавковый клапан-отсекатель (фиг.3Д). Он полностью разгружен от внутреннего давления, может монтироваться без опорожнения отстойника и регулироваться без разборки (снаружи).In the cap farthest from the entrance are: oil drain, oil-gas and oil-water level sensors, and possibly an oil-gas limit level sensor, at the command of which the gas line is blocked to prevent the release of oil. With a small amount of gas released, the place of the oil-gas sensor and the regulator at the gas outlet controlled by it can be used with a float-shutoff valve (Fig. 3D). It is completely unloaded from internal pressure, can be mounted without emptying the sump and can be adjusted without disassembling (outside).

Нефтегазоуравнительный трубопровод изготавливается с некоторым наклоном к колпаку (порядка 0,005). Его диаметр, длина и уклон выбирают так, чтобы входной конец в трубопровод был выше выходного не более чем на радиус трубы, т.е. чтобы он не затапливался полностью во время работы ни при каких обстоятельствах. Ввиду того, что поднимающиеся пузырьки и микрокапли толкают перед собой воду, только что сформировавшийся слой поверхностной нефти может быть излишне обводнен. Для его обезвоживания и дегазации весьма полезны периодическая встряска и трение. Оба эти воздействия создаются при продвижении всего всплывшего к нефтесборному колпаку благодаря интенсивному барботажу содержимого колпаков. Необходимый для движения гидравлический уклон создается как за счет естественного уклона при движении воды от входа в отстойник до выхода из него, так и за счет снижения количества свободного газа и нефти при удалении от входа, приводящего к неравенству столбов жидкости, необходимых для обеспечения равенства создаваемых ими давлений.The oil and gas equalization pipeline is made with a certain inclination to the cap (about 0.005). Its diameter, length and slope are chosen so that the inlet end to the pipeline is no more than the outlet radius of the pipe, i.e. so that it does not completely flood during operation under any circumstances. Due to the fact that rising bubbles and microdroplets push water in front of them, the newly formed layer of surface oil may be excessively flooded. Periodic shaking and friction are very useful for its dehydration and degassing. Both of these effects are created by the advancement of the whole surfaced to the oil gathering cap due to the intensive bubbling of the contents of the caps. The hydraulic slope necessary for movement is created both due to the natural slope during the movement of water from the entrance to the sump to the exit from it, and due to a decrease in the amount of free gas and oil when moving away from the entrance, which leads to an inequality of the liquid columns necessary to ensure the equality of the created by them pressure.

Рассмотрим подробнее причинно-следственные связи многовариантности конструкции.Let us consider in more detail the causal relationships of the multivariance of the design.

Поперечная стенка в предкамере (вариант А) не нова: имеется она и у прототипа. Ее задача разделить поток поступающей воды на два: перед стенкой - обогащенный микропузырьками и микрокаплями, и за ней - уже более или менее очищенный. Но в отстойниках со свободной поверхностью обеспечить это разделение сложно. При этом возможно выравнивание давлений за счет накопления нефти за стенкой с периодическим их сбросом в придонный слой водослива. Здесь же всегда имеется возможность обеспечить прямоток за стенкой за счет уменьшения площади проходного сечения над ней. Важно только ограничить этот прямоток. Этот вариант предпочтителен при высоком газосодержании, когда подводные пузыри не склонны сливаться с образованием снарядов газа.The transverse wall in the antechamber (option A) is not new: the prototype also has it. Its task is to divide the flow of incoming water into two: in front of the wall - enriched with microbubbles and microdrops, and behind it - already more or less purified. But in settlers with a free surface, this separation is difficult to achieve. In this case, pressure equalization is possible due to the accumulation of oil behind the wall with their periodic discharge into the bottom layer of the spillway. Here, there is always the opportunity to provide forward flow behind the wall by reducing the area of the passage section above it. It is only important to limit this forward flow. This option is preferable for high gas content, when underwater bubbles are not inclined to merge with the formation of gas shells.

Конфигурация колпаков в основном определяется длиной емкости: при длине емкости менее 8 м предпочтительней конфигурация по типу А, Б, при большей - по типу В, Д. Вариант Д к тому же предпочтительней при колебаниях мгновенной производительности в больших пределах.The configuration of the hoods is mainly determined by the length of the tank: with a tank length of less than 8 m, a configuration of type A, B is preferable, while a larger one is of type C, D. Option D is also preferable for fluctuations in instantaneous productivity over large limits.

Вариант оформления стенки предкамеры зависит от газосодержания очищаемой воды. Вариант А предпочтительней при малом содержании растворенного газа, например, при доочистке воды из резервуаров с насосной подачей воды на очистку. При умеренном газосодержании предпочтительнее вариант с перегородкой по типу Б. При весьма больших газосодержаниях загрязненной воды (например, при добавке значительных количеств воды из концевого делителя фаз, отделенных при сравнительно высоком давлении) необходимо дробление снарядов поступающего газа, т.е. перегородка по типу В.The pre-chamber wall design option depends on the gas content of the treated water. Option A is preferable with a low content of dissolved gas, for example, in the post-treatment of water from tanks with pumped water for treatment. With moderate gas content, a type B partition is preferable. For very large gas contents of contaminated water (for example, when significant amounts of water are added from the end phase divider, separated at a relatively high pressure), it is necessary to crush the incoming gas shells, i.e. partition type B.

И, наконец, в представленных на фиг.3 вариантах встречается свободный выход газа из нефтегазоуравнительного трубопровода в нефтесборный колпак и затопленный. Первый требует весьма жесткого ограничения уровня нефти в колпаке и повышенного быстродействия управления отводом газа. Второй позволяет существенно расширить возможный диапазон изменения уровня, но порождает проблемы отвода дегазированной нефти без свободного газа. И все же первый способ предпочтительней при сравнительно небольшом количестве отводимого газа.And finally, in the options presented in figure 3 there is a free exit of gas from the oil and gas equalization pipeline in the oil cap and flooded. The first requires a very strict restriction of the oil level in the cap and increased speed of gas removal control. The second allows you to significantly expand the possible range of level changes, but it causes problems in the removal of degassed oil without free gas. Nevertheless, the first method is preferable with a relatively small amount of exhaust gas.

Разница в возможностях различных вариантов носит количественный характер. Принципиально же работа всех вариантов одинкова. Дестабилизированная вода поступает в предкамеру в виде наклоненной в сторону выхода струи со скоростью порядка метр в секунду. Первичное отделение наиболее крупных микропузырьков и микрокапель происходит сразу же, еще по пути к стенке. Инерционность воды выжимает наиболее мелкие пузырьки от стенки, формируя подстилающий слой чистой воды. Наиболее мелкие пузырьки и микрокапли захватываются порожденными входящей струей вихрями, сталкиваются, сливаются и поднимаются вверх, в свою очередь создавая за собой вихревой след, захватывающий микропузырьки. Всплывшие пузырьки образуют у потолка пенный слой, трение у стенки неизбежно укрупняет пузырьки. Достигая входа в первый колпак, основная масса пузырьков и микрокапель всплывает. Оставшиеся в воде продолжают всплывать, сталкиваться и укрупняться и всплывут в последующих входах в колпаки.The difference in the capabilities of the various options is quantitative. Fundamentally, the work of all options is the same. Destabilized water enters the chamber in the form of a jet tilted towards the exit at a speed of the order of a meter per second. The primary separation of the largest microbubbles and microdroplets occurs immediately, even along the way to the wall. The inertia of water squeezes the smallest bubbles from the wall, forming an underlying layer of pure water. The smallest bubbles and microdroplets are captured by vortices generated by the incoming jet, collide, merge and rise upward, in turn creating a vortex wake behind them, capturing microbubbles. Surfaced bubbles form a foam layer at the ceiling, friction at the wall inevitably enlarges the bubbles. Reaching the entrance to the first cap, the bulk of the bubbles and microdrops floats. Those remaining in the water continue to float, collide and enlarge, and will emerge at subsequent entrances to the caps.

Благодаря донному сливу в верхней части емкости у ее конца создается вихрь с направлением скорости у верхней образующей от торца, поэтому микрокапли, остающиеся еще в толще воды, заворачивают навстречу потоку и рано или поздно найдут, с кем слиться и всплыть. Попавшие в колпак микрокапли уже не могут вернуться назад. Вероятность столкновений и слияния здесь повышена. Попадая в колпак, они постепенно под действием колебаний поверхностного слоя, порождаемого баработируемыми пузырями, сливаются и образуют сплошную пленку нефти. Захваченная вода постепенно оседает и образует подстилающую пленку на стенках нефтегазоуравнительного канала, а затем стекает по стенкам колпаков обратно в емкость. Движение по нефтеуравнительному трубопроводу в сторону нефтесборного колпака поддерживается постоянной подпиткой поверхностного слоя вновь всплывающими микрокаплями нефти, поэтому достаточно медленно. Массообмен здесь более завершен и шансы получить не только чистую воду, но и более обезвоженную и дегазированную нефть у этой конструкции гораздо выше.Thanks to the bottom discharge, a vortex is created at the top of the tank at its end with a direction of speed at the upper generatrix from the end, so microdroplets remaining still in the water column are turned towards the stream and sooner or later they will find with whom to merge and emerge. Microdroplets that have fallen into the hood can no longer go back. The likelihood of collisions and mergers is increased. Once in the cap, they gradually merge to form a continuous film of oil under the influence of vibrations of the surface layer generated by the bubbled bubbles. The trapped water gradually settles and forms an underlying film on the walls of the oil and gas equalizing channel, and then flows down the walls of the caps back into the container. The movement along the oil equalization pipeline towards the oil cap is supported by constant replenishment of the surface layer with newly emerging microdroplets of oil, therefore rather slowly. Mass transfer is more complete here and the chances of getting not only clean water, but also more dehydrated and degassed oil in this design are much higher.

Главные идеи настоящего пункта формулы изобретения прошли промышленную апробацию. Успешно работают установки очистки пластовой воды с колпаками на месторождениях Восточно-Перевальном (ООО “РИТЭКС”, г. Когалым, с 2000 г.), Славинском (ООО “БОВЭЛ”, Урай, с 2001 г.), Сазан-Курак (Казахстан, с 2002 г.).The main ideas of this claim have passed industrial testing. Water treatment plants with caps are successfully operating at Vostochno-Perevalnoye fields (LLC RITEX, Kogalym, since 2000), Slavinsky (LLC BOVEL, Urai, since 2001), Sazan-Kurak (Kazakhstan, since 2002).

5.9. В девятом пункте формулы изобретения предлагается конструкция установки очистки пластовой воды для осуществления способа самофлотационной очистки, предложенного в п.2 формулы изобретения.5.9. In the ninth claim, there is provided a design of a formation water treatment plant for implementing the self-flotation treatment method proposed in claim 2.

Устройство установки приведено на фиг.4.The installation device is shown in Fig.4.

Предкамера подъемного движения здесь вынесена за пределы отстойника и выполнена в виде вертикальной трубы 25 с диаметром, обеспечивающим среднюю скорость подъемного движения не выше 0,5 м/с. В зависимости от диаметра вход дестабилизированной воды в трубу выполнен по одному из вариантов, приведенных на фиг.4. Поверхность спада формируется в оголовке 26 несколько большего диаметра, чем труба 25. По касательной к оголовку в верхней тыловой части в оголовок вварены симметрично трубе 25 два самотечных трубопровода 27 такого же диаметра, что и оголовок, наклон которых к горизонту определяется условием пропуска максимального расхода при заполнении труб не больше, чем на две третьих диаметра. В передней части самотечных труб в них врезан плоский наклонный лоток 21 так, чтобы его порог был расположен на высоте примерно 0,7-0,8 радиуса оголовка 26. Оптимальный угол наклона лотка к горизонту - около 15° . Трубы самотечного движения 27 присоединяются к входным патрубкам емкости отстойника 4, выполненным в верхней половине днища. Примерно на половине длины емкости в нее вваривается перегородка 5а с вырезанными сегментами в верхней части высотой 0,1-0,2 м, и в нижней - 0,3-0,5 м. Примерно на расстоянии 0,5 м от нее вваривается вторая перегородка 5б, сплошная снизу и с вырезанной верхней частью так, что горизонтальная кромка выреза была бы на уровне низа отверстия входных патрубков емкости. Перегородки делят отстойник на основную секцию и секцию доотстоя. Обе секции отстойника снабжены нефтесливами 10 и поворотными зондами для контроля содержимого путем отбора проб. Нефтесливы представляют собой поперечную горизонтальную трубу с прорезью в верхней части на уровне сливной кромки перегородки.The pre-chamber of the lifting movement here is taken outside the sump and is made in the form of a vertical pipe 25 with a diameter that provides an average speed of lifting movement of not higher than 0.5 m / s. Depending on the diameter, the entrance of destabilized water into the pipe is made according to one of the options shown in figure 4. The recession surface is formed in the head 26 of a slightly larger diameter than the pipe 25. Two gravity pipes 27 of the same diameter as the head are welded symmetrically to the head 25 in the upper rear part tangentially to the head of the head, the slope of which to the horizon is determined by the condition that the maximum flow rate is passed at pipe filling no more than two-thirds of the diameter. In the front part of the gravity pipes, a flat inclined tray 21 is embedded in them so that its threshold is located at a height of about 0.7-0.8 of the radius of the head 26. The optimal angle of inclination of the tray to the horizon is about 15 °. Pipes of gravity movement 27 are connected to the inlet pipes of the tank sump 4, made in the upper half of the bottom. At about half the length of the container, a partition 5a is welded into it with cut segments in the upper part 0.1-0.2 m high, and 0.3-0.5 m in the lower part. A second one is welded at a distance of 0.5 m from it the partition 5b, solid from the bottom and with the upper part cut out so that the horizontal edge of the cut-out would be at the level of the bottom of the opening of the container inlet pipes. Partitions divide the sump into the main section and the section of the sludge. Both sections of the sump are equipped with oil drains 10 and rotary probes for monitoring the contents by sampling. Oil drains are a transverse horizontal pipe with a slot in the upper part at the level of the drain edge of the partition.

Отстойник оборудован помимо основного слива 6 в конце отстойника двумя дополнительными 7, вдвое меньшего диаметра в начале отсеков. Дополнительные сливы имеют пробоотборные краны, врезанные на верхней образующей до выходных задвижек.The sump is equipped in addition to the main discharge 6 at the end of the sump with two additional 7, half the diameter at the beginning of the compartments. Additional drains have sampling taps embedded on the upper generatrix to the outlet valves.

После объединения сливов к выходной трубе на верхней образующей врезан отвод на буферную емкость 20, переходящий внутри нее в свечу 28 с диаметром, обеспечивающим скорость в ней не выше 0,5 м/с. Верхняя кромка свечи расположена на уровне верхнего гребня перегородки 5б. Снаружи свеча оборудована двумя наклонными пластинами 29 с нижними кромками у стен в нижней половине емкости. Снаружи буферная емкость снабжена байпасом с регулятором уровня РУ, управляемым датчиками уровня в отстойнике.After combining the drains to the outlet pipe on the upper generatrix, an outlet is cut into the buffer tank 20, passing inside it into a candle 28 with a diameter providing a speed in it of no higher than 0.5 m / s. The upper edge of the candle is located at the level of the upper crest of the partition 5b. Outside, the candle is equipped with two inclined plates 29 with lower edges near the walls in the lower half of the container. Outside, the buffer tank is equipped with a bypass with a level switch RU controlled by level sensors in the sump.

Задача вынесенной за пределы емкости отстойника трубной системы - расслоить поток и сформировать первичный слой всплывших нефтяных загрязнений. Это достигается благодаря избежанию прямых ударов струй дестабилизированной воды на выходе дестабилизаторов, умеренной турбулентности поднимающегося потока и разной скорости микропузырей и вскипевших микрокапель разного размера, искусственного утоньшения потока при его ускорении при стекании по лотку, умеренного углубления потока за счет донной его части при сохранении пространственного положения уже всплывшего, увеличение времени тонкослойного отстаивания по сравнению со стеканием только по лотку у прототипа. Улучшены и условия газоотделения по сравнению с прототипом. При вхождении в емкость эллиптическое днище более приспособлено для создания спутного потока, расширение же потока при вхождении в емкость не уносит уже всплывшее вглубь.The task of the pipe system removed from the tank sump is to separate the flow and form the primary layer of floating oil contaminants. This is achieved by avoiding direct impacts of jets of destabilized water at the outlet of the destabilizers, moderate turbulence of the rising flow and different speeds of micro bubbles and boiling micro droplets of different sizes, artificial thinning of the stream when it accelerates when draining along the tray, moderate deepening of the stream due to its bottom while maintaining the spatial position already surfaced, an increase in the time of thin-layer sedimentation compared to draining only on the tray of the prototype. Improved and gas separation conditions compared with the prototype. When entering the tank, the elliptical bottom is more suitable for creating a tangled stream, while the expansion of the stream when entering the tank does not carry already floating up into the depths.

В процессе испытаний в Урае создавалось впечатление, что повышение производительности аппарата способствует повышению качества очистки: наивысшая степень очистки была достигнута при наивысшей производительности аппарата. Следовательно, решающую роль играет не время пребывания в аппарате, а гидродинамическая обстановка отстаивания. Здесь эта идея реализуется.During testing in Urai, the impression was created that increasing the productivity of the apparatus improves the quality of cleaning: the highest degree of purification was achieved with the highest productivity of the apparatus. Therefore, the decisive role is played not by the time spent in the apparatus, but by the hydrodynamic setting environment. This idea is realized here.

Вынос предкамеры и лотковой системы за пределы отстойника позволил выделить перегородками две зоны - предварительного отстаивания и доочистки. При этом вместо того, чтобы ждать, когда захваченные потоком загрязнения всплывут (а они могут и не всплыть), предложен динамический способ их разделения - использован эффект захвата плавучих включений при под-ныривании струи под перегородку вихревой зоной непосредственно за перегородкой. Промежуточный коридор между перегородками с подъемным движением жидкости будет способствовать обеспечению сохранения всплывающего на поверхности после очередного поворота на горизонталь.The removal of the prechamber and the chute system beyond the limits of the sump made it possible to distinguish two zones by partitions - preliminary sedimentation and post-treatment. In this case, instead of waiting for the contaminants captured by the flow to emerge (and they may not emerge), a dynamic method for separating them is proposed - the effect of capturing floating inclusions is used when the jet is dived under the partition by the vortex zone directly behind the partition. The intermediate corridor between the partitions with the lifting movement of the liquid will help to ensure the preservation of the pop-up on the surface after the next horizontal turn.

Дополнительные сливы, разгружая основной, создают, кроме того, благоприятные конвективные токи, препятствующие уносу всплывающих загрязнений вглубь потока.Additional drains, unloading the main one, create, in addition, favorable convective currents that impede the entrainment of pop-up contaminants deep into the stream.

Уверенной оптимизации работы установки по данному пункту формулы изобретения должна предшествовать опытная ее эксплуатация, в период которой необходимо установить:Confident optimization of the installation according to this claim should be preceded by its trial operation, during which it is necessary to establish:

- влияние дополнительных сливов на качество подготовки воды и устойчивость работы установки; оптимальную степень прикрытия задвижек на сливах;- the effect of additional drains on the quality of water treatment and the stability of the installation; the optimal degree of cover for valves in the discharge;

- допустимый слой нефти перед ее сбросом, формирование опасной для качества очистки концентрации загрязнений и область их накопления (устанавливается с использованием зонда-поворотника);- the permissible layer of oil before it is discharged, the formation of a concentration of pollutants that is hazardous to the quality of cleaning and the area of their accumulation (established using a turn signal probe);

- влияние уровня жидкости в отстойнике на качество очистки, предельно допустимые уровни;- the influence of the liquid level in the sump on the quality of cleaning, maximum permissible levels;

- влияние режима дестабилизации на качество очистки.- the influence of the destabilization regime on the quality of treatment.

Установленные в процессе опытной эксплуатации значения параметров вносятся в регламент по эксплуатации. В частности, установление допустимой зоны загрязнения в секциях позволяет своевременно принять меры для устранения нарушений, не допуская попадания загрязнений в напорный водовод (магистраль).The parameter values established during trial operation are entered into the operating instructions. In particular, the establishment of an acceptable pollution zone in the sections allows timely measures to be taken to eliminate violations, preventing the ingress of contaminants into the pressure conduit (line).

Байпас успокаивает гидродинамическую обстановку в буферной емкости и превращает ее в очередную ступень доочистки. Перенос регулятора уровня на байпас за счет расширения рабочей зоны регулирования от полностью закрыт до полностью открыт повышает точность управления уровнем.Bypass calms the hydrodynamic situation in the buffer tank and turns it into the next stage of post-treatment. The transfer of the level controller to the bypass due to the expansion of the working zone of regulation from completely closed to fully open increases the accuracy of level control.

5.10. В десятом пункте формулы изобретения предлагается установка подготовки пластовой воды с трубным водоочистителем, позволяющая реализовать идею динамического отстоя полностью. Схема трубного водоочистителя приведена на фиг.9.5.10. In the tenth paragraph of the claims, a unit for preparing produced water with a pipe water purifier is proposed, which makes it possible to realize the idea of dynamic sludge completely. The scheme of the pipe water purifier is shown in Fig.9.

Входная часть трубного водоочистителя совпадает с конструкцией вынесенной части отстойника, приведенного на фиг.4 и описанного в предыдущем п.5.9. В частности, так же оформлен вход из дестабилизаторов в вертикальную трубу 25 выноса загрязнений на поверхность, оголовок 26, наклонные лотки 21, трубы самотечного движения очищаемой воды 27. Вместо емкости самотечные трубы подсоединяются к успокоителю 30, соединенному с поперечной камерой разделения сред 31 шириной не менее 1 мм. На входе в камеру в верхней части канал имеет газоограничительную перегородку 14. Поперечная камера в верхней своей части может иметь нефтесборный колпак, аналогичный рассмотренному в п.5.8, с той же начинкой (нефтеотвод, датчики уровня нефть - газ или же поплавковый разгруженный клапан-отсекатель, датчик межфазного уровня нефть - вода, датчик предельного уровня, зонд-поворотник для контроля датчиков и их настройки). Впрочем, эту роль может выполнять и верхняя часть камеры разделения сред. В нижней части поперечной камеры разделения сред присоединены три трубы опускного движения 32 очищаемой воды, соединенные снизу общим коллектором 33, из которого и отводится очищенная вода.The inlet part of the pipe water purifier coincides with the design of the remote part of the sump, shown in figure 4 and described in the previous paragraph 5.9. In particular, the entrance from the destabilizers to the vertical pipe 25 for removing contaminants to the surface, tip 26, inclined trays 21, gravity pipes of purified water 27 is also framed. Instead of the tank, gravity pipes are connected to a damper 30 connected to a transverse medium separation chamber 31 not wide less than 1 mm. At the entrance to the chamber in the upper part, the channel has a gas-limiting partition 14. The transverse chamber in its upper part may have an oil recovery cap, similar to that described in clause 5.8, with the same filling (oil recovery, oil-gas level sensors or an unloaded float-operated shut-off valve , oil-water interphase level sensor, limit level sensor, probe-indicator for monitoring sensors and their settings). However, the upper part of the medium separation chamber can also play this role. In the lower part of the transverse medium separation chamber, three pipes of the downward movement 32 of the purified water are connected, connected from below by a common collector 33, from which purified water is discharged.

В вышеизложенной конструкции реализуются идеи конструкции, изложенной в п.8, но в более динамичных условиях. Так, участок доочистки воды гораздо короче, уменьшен до 1-2 м, но увеличены в глубину как зона отделения нефти, так и зона доочистки воды. В камере разделения сред на границе загрязненная - чистая вода важно избежать уноса загрязнений внутрь очищенной воды. Самотечный участок до успокоителя рассчитывается из условия обеспечения средней скорости не более 0,5 м/с. Вода, подныривающая под перегородку, создает за ней вихрь, способствующий захвату плавучих включений, и приповерхностный слой, имеющий максимальную скорость по глубине до перегородки, резко тормозится. Торможение слоев вызывает силу, действующую на микровключения, направленную к поверхности торможения, т.е. подъемная сила как бы усиливается.In the above construction, the ideas of the construction set forth in clause 8, but under more dynamic conditions, are realized. So, the water aftertreatment section is much shorter, reduced to 1-2 m, but both the oil separation zone and the water aftertreatment zone are increased in depth. In the medium separation chamber at the border of contaminated - clean water, it is important to avoid the entrainment of contaminants into the treated water. The gravity section to the damper is calculated from the condition of ensuring an average speed of not more than 0.5 m / s. Water diving under the septum creates a vortex behind it, contributing to the capture of floating inclusions, and the surface layer, which has a maximum speed in depth to the septum, is sharply inhibited. The braking of the layers causes a force acting on the microinclusions directed to the braking surface, i.e. lifting force is amplified.

При этом задача успокоителя снизить скорость по меньшей мере вдовое без отрыва придонного пограничного слоя, порождающего продольные вихри, размывающие поверхностный слой. Задача участка со свободной поверхностью, включая успокоитель, обеспечить сбор всех плавучих загрязнений в слой, поднимаемый при торможении потока в поперечной камере вверх. Придонный слой должен к моменту входа в поперечную камеру полностью очиститься. Тогда вихри, появляющиеся в нижней части потока, не будут загрязнять отводимую воду. Сформировавшаяся на свободной поверхности до перегородки нефтяная пленка будет при прорыве газа под перегородкой обволакивать пузырьки и после отрыва последних нефть будет транспортироваться вместе с пузырьком до границы нефть - газ (см. фиг.10).At the same time, the task of the pacifier is to reduce the speed of at least the widow without detaching the near-bottom boundary layer, generating longitudinal vortices that erode the surface layer. The task of the free surface area, including the damper, is to ensure that all floating contaminants are collected in a layer that is raised upward when the flow is decelerated in the transverse chamber. The bottom layer should be completely cleaned by the moment it enters the transverse chamber. Then the vortices appearing in the lower part of the stream will not contaminate the discharged water. The oil film formed on the free surface prior to the septum will envelop the bubbles during the breakthrough of gas under the septum and, after the separation of the latter, the oil will be transported along with the bubble to the oil-gas interface (see Fig. 10).

Таким образом, практически все нефтяные загрязнения оказываются в верхней части поперечной камеры. Самые крупные из них будут всплывать, захватывая более мелкие. Самые мелкие будут витать до момента встречи с более крупными пузырьками. Попадая в вихри, они устремляются к центру последних, а так как их много, то сталкиваясь, они будут сливаться, укрупняться, а затем всплывать. В верхней половине камеры разделения автоматически происходит накопление такого количества микрокапель, что вероятность их слияния и последующего всплытия близка к единице. В средней - навстречу медленно поднимающимся пузырькам и микрокплям нефти будет двигаться вода, захваченная предыдущими, так что в верхней половине камеры разделения в среднем создаются идеальные условия для наиболее полного разделения нефти и воды - в противотоке. Противоток лежит в основе известных способов интенсификации разделения сред - так называемой “промывке” нефтяных эмульсий и гидрофобной очистке пластовых вод. В то же время в верхней половине камеры неизбежны продольные вихри, приводящие к чередованию прямотока, выносящего наиболее крупные пузыри на поверхность, и противотока, способствующего укрупнению пузырей.Thus, almost all oil pollution is in the upper part of the transverse chamber. The largest of them will pop up, capturing the smaller ones. The smallest will float until they meet larger bubbles. Once in a vortex, they rush to the center of the latter, and since there are many of them, when they collide, they will merge, enlarge, and then float. In the upper half of the separation chamber, so many microdrops accumulate automatically that the probability of their merging and subsequent ascent is close to unity. In the middle - towards the slowly rising bubbles and microdroplets of oil, the water captured by the previous ones will move, so that in the upper half of the separation chamber, on average, ideal conditions are created for the most complete separation of oil and water - in countercurrent. Countercurrent is the basis of the known methods of intensifying the separation of media - the so-called “washing” of oil emulsions and hydrophobic treatment of formation water. At the same time, longitudinal vortices are inevitable in the upper half of the chamber, leading to the alternation of the forward flow, which carries the largest bubbles to the surface, and the counterflow, which contributes to the enlargement of the bubbles.

Смещение труб опускного движения жидкости относительно входного отверстия камеры разделения по вертикали порождает поворот потока очищенной воды, создающей дополнительное препятствие для уноса плавучих загрязнений из верхней половины предкамеры. Случайно же захваченные микрокапли при опускном движении оттесняются к стенкам, в зону наименьших скоростей, тормозятся архимедовой силой, пока не столкнутся с другой частицей, чтобы укрупниться и всплыть.The vertical displacement of the pipes of the liquid downflow relative to the inlet of the separation chamber generates a rotation of the flow of purified water, which creates an additional obstacle for the removal of floating contaminants from the upper half of the prechamber. Microdroplets accidentally captured during lowering are pushed to the walls, to the zone of the lowest speeds, are inhibited by the Archimedean force, until they collide with another particle in order to enlarge and float.

Качество очистки зависит от режима работы установки. Ожидается, что до определенного расхода качество очистки будет наибольшим (см. таблицу в п.5.1). Затем появится периодический захват загрязнений при сохранении средней весьма высокой степени очистки и, наконец, когда не удастся создать предварительно расслоенный поток, качество очистки существенно ухудшится. Предполагается эксплуатация установки в области границы устойчивости режима.The quality of cleaning depends on the operating mode of the installation. It is expected that, up to a certain expense, the quality of cleaning will be the highest (see table in clause 5.1). Then there will be a periodic capture of contaminants while maintaining an average very high degree of purification and, finally, when it is not possible to create a pre-stratified stream, the quality of treatment will significantly deteriorate. It is supposed to operate the installation in the region of the stability boundary of the regime.

Claims (10)

1. Способ самофлотационной очистки пластовой воды от нефти, нефтепродуктов и мехпримесей, удерживаемых ими, включающий подачу всей очищаемой воды или ее части через дестабилизаторы, а затем восходящим потоком в отстойник, динамический и(или) статический отстой воды и собранных загрязнений, отвод очищенной воды, отделенных загрязнений и выделившегося газа, отличающийся тем, что дестабилизацию проводят в режиме1. The method of self-flotation treatment of produced water from oil, oil products and mechanical impurities held by them, including the supply of all or part of the treated water through destabilizers, and then upward flow into the sump, dynamic and (or) static sludge of water and collected impurities, removal of purified water separated by pollution and gas released, characterized in that the destabilization is carried out in Р_вх≥ А+В Р_вых;P _I ≥ A + B P _o ; Р_вых=Р_о+ρ g Δ Z_o-ных≤ Р_кр+CVr²<P_s,P _{o out} = P _o + ρ g Δ Z _o-och ≤ P _cr + CVr ² <P _s , где А, В и С - эмпирические коэффициенты;where A, B and C are empirical coefficients; P_вx, Р_вых - давления на входе в дестабилизатор и выходе из него;P _in , P _out - pressure at the inlet to and from the destabilizer; Р_о - давление газа в отстойнике;P _about - gas pressure in the sump; ρ gΔ Z_o-вых - гидростатическое давление столба жидкости между максимальным уровнем в предкамере и выходом из дестабилизатора;ρ gΔ Z _o-out is the hydrostatic pressure of the liquid column between the maximum level in the pre-chamber and the exit from the destabilizer; P_s - давление насыщения воды газом;P _s is the pressure of water saturation with gas; Р_кр - прочность очищаемой воды на разрыв;P _cr - the tensile strength of the purified water; V_г - скорость жидкости в горловине дестабилизатора.V _g - the fluid velocity in the neck of the destabilizer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после участка подъема перед вводом в отстойник дестабилизированную воду пропускают со скоростью меньше 0,5 м/с через концевой делитель фаз, в емкости отстойника сначала проводят первичное отделение нефти в приемной секции, затем ее направляют через выделенный двумя перегородками промежуточный участок восходящим потоком в секцию доотстоя той же емкости, для управления конвективными токами в обеих секциях емкости используют дополнительные регулируемые сливы очищенной воды помимо основного, расположенного в конце секций, и после слияния потоков воды из основного и дополнительных сливов направляют в буферную емкость через внутреннюю свечу со скоростью жидкости в ней не более 0,5 м/с через выходную кромку свечи на высоте, обеспечивающей минимальный уровень в секции доотстоя с принятием мер предотвращения водопада при снижении уровня в буферной емкости, а повышение уровня в секциях отстойника предотвращают приоткрытием байпаса буферной емкости.2. The method according to claim 1, characterized in that after the lifting section, before entering into the sump, destabilized water is passed at a speed of less than 0.5 m / s through the terminal phase divider, in the sump tank, primary oil separation is carried out in the receiving section, then it they direct through the intermediate section allocated by two partitions with an upward flow into the section of the sedimentation tank of the same tank; to control convective currents in both sections of the tank, additional adjustable drains of purified water are used in addition to the main one, located at the end of the sections, and after the confluence of water flows from the main and additional discharges, they are sent to the buffer tank through the inner candle with a liquid velocity of no more than 0.5 m / s through the outlet edge of the candle at a height that ensures the minimum level in the retention section with acceptance waterfall prevention measures when the level in the buffer tank decreases, and the increase in the level in the sections of the sump is prevented by slightly opening the bypass of the buffer tank. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаточную, не прошедшую через дестабилизаторы воду пропускают через цепь, составленную из конфузора, полнопроходного крана, регулятора давления до себя, полнопроходного крана и диффузора, в которой часть цепи, составленная из двух полнопроходных кранов и регулятора давления между ними одного и того же диаметра, рассчитывают на пропуск максимального излишнего расхода при максимальном перепаде давления и полностью открытом регуляторе, а затем вводят в тот же очиститель воды над вводом воды из дестабилизаторов при условии обеспечения попадания воды в самый верхний слой, пронизываемый пузырьками газа и взбухшими микрокаплями нефти, например, путем ввода в очиститель с поворотом в вертикальной плоскости через внешнюю половину отвода внутри емкости.3. The method according to claim 1, characterized in that the residual water that does not pass through the destabilizers is passed through a circuit composed of a confuser, a full bore valve, a pressure regulator to itself, a full bore valve and a diffuser, in which a part of the circuit composed of two full bore valves and a pressure regulator between them of the same diameter, they are counted on the passage of the maximum excessive flow with a maximum pressure drop and a fully open regulator, and then introduced into the same water purifier above the water inlet from the destabi izatorov provided that water entering the uppermost layer, permeate gas bubbles vzbuhshimi oil microdroplets, e.g., by entering in the cleaner with the rotation in a vertical plane through the outer half of the outlet inside the container. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что воду, прошедшую упомянутую в п.3 цепь или дополнительные дестабилизаторы, направляют в другой отстойник-резервуар восходящим потоком, например, путем ввода воды в резервуар через свечу высотой не менее трети максимального взлива или через предкамеру, отгороженную от остального пространства резервуара стенкой такой же высоты, при условии, что средняя скорость подъемного движения воды в предкамере или свече не превышает 0,5 м/с, а избыток очищенной воды, прошедшей глубокую очистку, сбрасывается на прием насоса откачки менее очищенной воды из резервуара.4. The method according to claim 3, characterized in that the water that has passed the circuit mentioned in claim 3 or additional destabilizers is directed into another settling tank by an upward flow, for example, by introducing water into the tank through a candle at least a third of the maximum height or through a prechamber, fenced off from the rest of the tank with a wall of the same height, provided that the average speed of the lifting movement of water in the prechamber or candle does not exceed 0.5 m / s, and the excess of purified water that has undergone a deep cleaning is discharged Sos pumping less purified water from the reservoir. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что в очищаемую воду подают коагулятор нефтяных капель, например деэмульгатор, противоположный по растворимости добавляемому в процессе обезвоживания нефти для нейтрализации последнего либо перед дестабилизацией, либо в верхний слой поверхности спада.5. The method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a coagulator of oil droplets, for example a demulsifier, which is opposite in solubility to the oil added during the dehydration process to neutralize the latter either before destabilization or in the upper layer of the decay surface, is fed into the purified water. 6. Дестабилизатор, содержащий конфузор, горловину длиной не менее двух диаметров горловины и диффузор с переменной конусностью от 6 до 15° , отличающийся тем, что конфузор, горловина и начальная часть диффузора длиной не менее 0,5 диаметра горловины или их внутренняя часть выполняются в виде сменной детали из материала, стойкого к кавитационной эрозии, например из вязкой аустенитной нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т.6. A destabilizer containing a confuser, a neck with a length of at least two neck diameters and a diffuser with a variable taper from 6 to 15 °, characterized in that the confuser, neck and the initial part of the diffuser with a length of at least 0.5 neck diameters or their inside are made as a replacement part from a material resistant to cavitation erosion, for example, from viscous austenitic stainless steel of type 12X18H10T. 7. Установка для очистки пластовых вод, включающая в себя один или несколько дестабилизаторов, отстойник с участками выноса загрязнений к поверхности разделения, динамического тонкослойного отстаивания, накопления и отвода нефти и газа, отвода очищенной воды, буферную емкость, отличающаяся тем, что для управления конвективными токами и предотвращения застойных зон отстойник снабжен по крайней мере одним дополнительным сливом уменьшенного диаметра с пробоотборным краном на верхней образующей до выходной задвижки, а для обеспечения необходимого уровня жидкость - газ в отстойнике либо отстойник снабжается регулятором уровня на выходе газа либо буферная емкость имеет внутри приемную свечу диаметром, обеспечивающим скорость воды не более 0,5 м/с, и высотой, гарантирующей поддержание необходимого уровня в отстойнике, для предотвращения водопада при снижения уровня в буферной емкости свеча снабжена снаружи, например, двумя наклонными пластинами, образующими угол с вершиной на вертикальной продольной плоскости симметрии емкости, с нижними кромками пластин, расположенными около стенок емкости в нижней ее половине, при этом буферная емкость снабжена средствами контроля и обновления поверхностного слоя, а также байпасом.7. Installation for the treatment of produced water, including one or more destabilizers, a sump with sections of contamination to the separation surface, dynamic thin-layer sedimentation, accumulation and removal of oil and gas, removal of purified water, a buffer tank, characterized in that for controlling convective currents and to prevent stagnant zones, the sump is equipped with at least one additional drain of reduced diameter with a sampling valve on the upper generatrix to the outlet valve, and to ensure the required liquid-gas level in the sump or the sump is equipped with a level regulator at the gas outlet or the buffer tank has a receiving candle inside with a diameter ensuring a water velocity of not more than 0.5 m / s and a height guaranteeing the maintenance of the required level in the sump, to prevent a waterfall to reduce the level in the buffer tank, the candle is provided externally, for example, with two inclined plates forming an angle with an apex on the vertical longitudinal plane of symmetry of the tank, with the lower edges of the plates located about the number of walls of the tank in its lower half, while the buffer tank is equipped with means for monitoring and updating the surface layer, as well as bypass. 8. Установка для очистки пластовых вод по п.7, отличающаяся тем, что участки динамического тонкослойного отстаивания, накопления и отвода нефти вынесены за пределы емкости отстойника и выполнены над ней путем присоединения в верхней части емкости колпаков, сообщающихся друг с другом нефтегазоуравнительными слегка наклоненными к образующей емкости трубопроводами, наиболее удаленный от входа колпак снабжается отводами уловленной нефти и газа, датчиками межфазного уровня нефть - газ и вода - нефть, при этом другие колпаки с нефтегазоуровнительным трубопроводом конструктивно могут быть выполнены в виде разветвленного трубопровода с переходниками на больший диаметр в месте присоединения к емкости, а ввод очищаемой жидкости в основной отсек и в нефтесборный колпак в верхней части - снабжаться перегородкой, ограничивающей уровень нефть - газ перед перегородками и размер барботируемых пузырей за ними.8. Installation for treating produced water according to claim 7, characterized in that the sections of dynamic thin-layer sedimentation, accumulation and drainage of oil are removed from the tank of the sump and are made above it by attaching caps in the upper part of the tank, communicating with each other, slightly tilted to forming a container by pipelines, the cap farthest from the inlet is supplied with entrained oil and gas outlets, oil-gas and water-oil interphase level sensors, while other caps from the oil and gas level By means of an oil pipeline, they can be structurally designed as a branched pipeline with adapters of a larger diameter at the point of connection to the tank, and the input of the liquid to be cleaned into the main compartment and into the oil collecting cap in the upper part can be equipped with a partition that limits the oil - gas level in front of the partitions and the size of bubbled bubbles behind them. 9. Установка для очистки пластовой воды по п.7, отличающаяся тем, что участки выноса загрязнений к поверхности и тонкослойного динамического отстаивания отстойника вынесены за его пределы и выполнены перед ним из трубных заготовок, при этом участок выноса загрязнений к поверхности разделения выполнен в виде вертикальной или наклонной трубы со скоростью жидкости в ней не более 0,5 м/с, заканчивающейся Т-образным оголовком несколько большего диаметра, образующим камеру формирования поверхности спада выше уровня жидкости в отстойнике, к Т-образному оголовку приварены две параллельные трубы со срезанной наклонной плоскостью нижней половиной, образующие сливные лотки, плавно переходящие в наклонные безнапорные трубопроводы, присоединенные к входным патрубкам отстойника, выполненным в верхней половине днища, а отстойник разделен двумя поперечными перегородками на отсеки предварительной и окончательной очистки воды так, что пространство между перегородками образует второй участок подъемного движения воды и выноса загрязнений на поверхность, при этом оба отсека отстойника снабжены средствами контроля и обновления свободной поверхности в верхней половине и дополнительными сливами очищенной воды в нижней.9. The installation for the treatment of produced water according to claim 7, characterized in that the areas of contamination removal to the surface and thin-layer dynamic sedimentation of the sump are taken out of it and made in front of it from pipe blanks, while the pollution removal section to the separation surface is made in the form of a vertical or an inclined pipe with a fluid velocity in it of no more than 0.5 m / s, ending with a T-shaped head of a slightly larger diameter, forming a chamber for the formation of a decay surface above the liquid level in the sump, to T two parallel pipes are welded to the head end, with the bottom half cut off by an inclined plane, forming drain trays that smoothly turn into inclined pressureless pipes connected to the inlet pipes of the sump made in the upper half of the bottom, and the sump is divided by two transverse baffles into the preliminary and final water treatment compartments so that the space between the partitions forms the second section of the lifting movement of water and the removal of contaminants to the surface, while both compartments of the sump equipped with means of monitoring and updating the free surface in the upper half and additional drains of purified water in the lower half. 10. Установка для очистки пластовых вод по п.9, отличающаяся тем, что весь отстойник выполняется из трубных заготовок и листовой стали, при этом его вторая половина представляет собой два плавно углубляющихся канала постоянной ширины, врезанных в поперечную камеру разделения сред, к нижней части которой присоединены как минимум три опускающиеся трубы большого диаметра, заканчивающиеся общим коллектором, из которого и отводится очищенная вода; верхняя же часть поперечной камеры образует полость накопления и обезвоживания нефти, снабжена датчиками межфазного уровня нефть - газ и нефть - вода, первый из которых управляет уровнем за счет отвода газа, второй - отводом нефти.10. Installation for the treatment of produced water according to claim 9, characterized in that the entire sump is made of pipe billets and sheet steel, while its second half consists of two gradually deepening channels of constant width, cut into the transverse medium separation chamber, to the lower part to which at least three lowering pipes of large diameter are connected, ending with a common collector, from which purified water is discharged; the upper part of the transverse chamber forms a cavity of oil accumulation and dehydration, equipped with oil-gas and oil-water interphase level sensors, the first of which controls the level due to gas removal, the second - oil drainage.

Images