RU2600742C1 - Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline - Google Patents

Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2600742C1
RU2600742C1 RU2015139664/04A RU2015139664A RU2600742C1 RU 2600742 C1 RU2600742 C1 RU 2600742C1 RU 2015139664/04 A RU2015139664/04 A RU 2015139664/04A RU 2015139664 A RU2015139664 A RU 2015139664A RU 2600742 C1 RU2600742 C1 RU 2600742C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
cone
pipeline
water
expanding
Prior art date
Application number
RU2015139664/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рашит Равилович Аухадеев
Рустем Фахрасович Набиуллин
Ахат Абдуллович Гараев
Фахрас Галиуллович Набиуллин
Чачка Салиховна Исламова
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority to RU2015139664/04A priority Critical patent/RU2600742C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2600742C1 publication Critical patent/RU2600742C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/06—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with mechanical means, e.g. by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04—Breaking emulsions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04—Breaking emulsions
    • B01D17/041—Breaking emulsions with moving devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and oil refining industry, particularly to destruction of water-oil emulsions. Proposed is a device for destruction of water-oil emulsion at transportation through a pipeline including a pipeline and a longitudinal partition made in the form of a rectangular plate smoothly coiled along a spiral, herewith its edge at the outlet is turned at 180° relative to the edge at the inlet. Pipeline before the longitudinal partition in the direction of the water-oil emulsion flow is equipped first with a converging cone, and then with an expanding cone with the possibility of separate longitudinal movement and fixation relative to the pipeline, herewith the converging cone outside is equipped with a spiral plate with the turning angle along the length of the converging cone of 90° at the ratio of through circular cross section of bases squares at the inlet and the outlet of the cone of 3:1 in the direction of the water-oil emulsion flow and the length of the converging cone to its maximum inlet diameter at the ratio of 4:1, herewith the expanding cone inside is equipped with a spiral plate with the turning angle along the length of the expanding cone of 90° at the ratio of squares at the inlet and outlet of the cone bases of 1:3 in the direction of the water-oil emulsion flow and the length of the expanding cone to its maximum inlet diameter at the ratio of 1:4, herewith in the pipeline after the converging and the expanding cones there are radial holes connected to a branch pipe with a gate valve embedded into the pipeline for removal of heavy fractions.
EFFECT: device increases efficiency of oil-water emulsion destruction, provides faster destruction of the oil-water emulsion, improves reliability of the device operation and reduces costs for desalination and dehydration of oil after transportation.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к разрушению водонефтяных эмульсий.The invention relates to the oil and oil refining industries, in particular to the destruction of oil-water emulsions.

Известно устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу (авторское свидетельство SU №1142499, C10G 33/06, опубл. в бюл. №8 от 28.02.1985 г.), включающее трубопровод и продольную перегородку, установленную в центральной части его поперечного сечения, при этом с целью интенсификации процесса разрушения и снижения эксплуатационных затрат перегородка выполнена в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, при этом ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе эмульсии.A device for the destruction of water-oil emulsions during transportation by pipeline (copyright certificate SU No. 1142499, C10G 33/06, published in Bulletin No. 8 of 02.28.1985), including a pipeline and a longitudinal partition installed in the Central part of its cross section in this case, in order to intensify the destruction process and reduce operating costs, the partition is made in the form of a rectangular plate smoothly rolled in a spiral, while its outlet edge is rotated 180 ° with respect to the edge at the inlet of the emulsion.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- во-первых, низкая эффективность разрушения водонефтяной эмульсии, так как выделившаяся свободная вода и крупные капли, оказавшиеся после перегородки в верхней части трубы, через край перегородки в задней ее части направляются вниз рассосредоточенными в потоке нефти, поэтому часть потока водонефтяной эмульсии, оказавшаяся после перегородки ниже ее, в которой преобладают мелкие капли, проходит через рассосредоточенную в нефти воду на небольшом по длине участке, а следовательно, взаимодействие мелких капель и свободной воды практически отсутствует, что не позволяет максимально эффективно производить разрушение эмульсии;- firstly, the low efficiency of the destruction of the oil-water emulsion, since the released free water and large drops that appeared after the septum in the upper part of the pipe, are directed downwardly dispersed in the oil flow through the edge of the septum in the rear part, therefore, the part of the oil-water emulsion stream, which turned out after the septum below it, in which small droplets predominate, passes through water dispersed in oil in a small area along the length, and therefore, the interaction of small droplets and free water is practically absent, which does not allow the most efficient destruction of the emulsion;

- во-вторых, медленный процесс разрушения водонефтяной эмульсии из-за слабого закручивания потока водонефтяной эмульсии продольной перегородкой в трубопроводе всего на 180°, вследствие чего центробежные силы в трубопроводе практически не оказывают влияния на процесс разрушения водонефтяной эмульсии, при этом разрушение эмульсии происходит под действием гравитационных сил, поэтому водонефтяная эмульсия не успевает разрушиться в трубопроводе;- secondly, the slow process of the destruction of the oil-water emulsion due to the weak twisting of the oil-water emulsion flow by the longitudinal partition in the pipeline by only 180 °, as a result of which the centrifugal forces in the pipeline have practically no effect on the destruction of the oil-water emulsion, and the emulsion is destroyed by gravitational forces, therefore, the oil-water emulsion does not have time to collapse in the pipeline;

- в-третьих, низкая надежность, обусловленная износом под действием абразивного материала перегородки, выполненной в виде прямоугольной пластины при перекачке по трубопроводу водонефтяной эмульсии с содержанием механических примесей (песком, шламом, и т.д.) особенно при перекачке из скважин с пескопроявлениями и, как следствие, преждевременный выход из строя устройства;- thirdly, low reliability due to wear under the action of abrasive material of the partition made in the form of a rectangular plate when pumping water-oil emulsion with the content of mechanical impurities (sand, sludge, etc.) especially when pumping from wells with sand and , as a result, premature failure of the device;

- в-четвертых, большие затраты по времени на проведение операций по обессоливанию и обезвоживанию нефти, а также затраты на деэмульгатор после транспортировки.- fourthly, the large time costs for operations to desalinate and dehydrate oil, as well as the cost of demulsifier after transportation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу (патент RU №2308312, C10G 33/06, опубл. в бюл. №29 от 20.10.2007 г.), включающее трубопровод и центральную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе, при этом трубопровод снабжен дополнительными перегородками, параллельно и симметрично установленными относительно центральной перегородки, при этом все перегородки снабжены на выходе эмульсии конечными горизонтальными участками с длиной не менее 1,8 диаметра трубы, увеличивающейся сверху вниз, при этом конечный горизонтальный участок каждой перегородки, расположенной ниже, выполнен длиннее не менее чем на 0,5 м аналогичного участка вышележащей перегородки.The closest in technical essence and the achieved result is a device for the destruction of water-oil emulsions during transportation through the pipeline (patent RU No. 2308312, C10G 33/06, published in bulletin No. 29 of 10/20/2007), including the pipeline and the central partition, made in the form of a rectangular plate, smoothly rolled in a spiral, and its edge at the exit is rotated 180 ° relative to the edge at the inlet, while the pipeline is equipped with additional partitions parallel and symmetrically mounted relative to the central th partition, while all partitions are equipped at the emulsion outlet with horizontal end sections with a length of at least 1.8 pipe diameters, increasing from top to bottom, with the final horizontal section of each partition below being made at least 0.5 m longer section of an overlying partition.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- во-первых, низкая эффективность разрушения водонефтяной эмульсии, связанная с тем, что дополнительные продольные перегородки, установленные параллельно и симметрично относительно центральной продольной перегородки, увеличивают металлоемкость конструкции, при этом выделившаяся свободная вода и крупные капли, оказавшиеся за основной и дополнительной продольными перегородками, направляются вниз рассосредоточенными в потоке нефти, поэтому часть потока водонефтяной эмульсии проходит через рассосредоточенную в нефти воду на небольшом по длине участке даже с учетом удлинения на 0,5 м каждой нижележащей перегородки, при этом взаимодействие мелких капель и свободной воды практически отсутствует, что не позволяет максимально эффективно производить разрушение эмульсии;- firstly, the low efficiency of the destruction of the oil-water emulsion, due to the fact that additional longitudinal partitions installed in parallel and symmetrically with respect to the central longitudinal partition increase the metal consumption of the structure, while the released free water and large droplets located behind the main and additional longitudinal partitions, are directed downwardly dispersed in the oil flow, so part of the oil-water emulsion flow passes through the water dispersed in the oil for a little the length portion even with the elongation of 0.5 m each underlying septum, the interaction of small droplets and the free water is virtually absent, which makes possible to efficiently produce breaking of the emulsion;

- во-вторых, низкая интенсивность (медленный процесс) разрушения водонефтяной эмульсии из-за слабого закручивания потока водонефтяной эмульсии продольной и дополнительной перегородками в трубопроводе всего на 180°, вследствие чего центробежные силы в трубопроводе практически не оказывают влияния на процесс разрушения водонефтяной эмульсии, при этом разрушение эмульсии происходит под действием гравитационных сил, поэтому водонефтяная эмульсия не успевает разрушиться в трубопроводе;- secondly, the low intensity (slow process) of the destruction of the oil-water emulsion due to the weak swirling of the flow of oil-water emulsion with the longitudinal and additional baffles in the pipeline by only 180 °, as a result of which the centrifugal forces in the pipeline have practically no effect on the destruction of the oil-water emulsion, when this destruction of the emulsion occurs under the influence of gravitational forces, so the oil-water emulsion does not have time to collapse in the pipeline;

- в-третьих, низкая надежность, обусловленная износом под действием абразивного материала перегородки, выполненной в виде прямоугольной пластины при перекачке по трубопроводу водонефтяной эмульсии с содержанием механических примесей (песком, шламом и т.д.) особенно при перекачке из скважин с пескопроявлениями и, как следствие, преждевременный выход из строя устройства;- thirdly, low reliability due to wear due to the abrasive material of the partition made in the form of a rectangular plate when pumping oil-water emulsion with mechanical impurities (sand, sludge, etc.) through the pipeline, especially when pumping from wells with sand manifestations and, as a result, premature failure of the device;

- в-четвертых, большие затраты по времени на проведение операций по обессоливанию и обезвоживанию нефти, а также затраты на деэмульгатор после транспортировки.- fourthly, the large time costs for operations to desalinate and dehydrate oil, as well as the cost of demulsifier after transportation.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности разрушения водонефтяной эмульсии и интенсификация (ускорение) процесса разрушения водонефтяной эмульсии в трубопроводе, а также повышение надежности работы устройства при перекачке по трубопроводу водонефтяной эмульсии с механическими примесями и сокращение затрат на обессоливание и обезвоживание нефти после транспортировки.An object of the invention is to increase the efficiency of destruction of the oil-water emulsion and the intensification (acceleration) of the process of destruction of the oil-water emulsion in the pipeline, as well as to increase the reliability of the device when pumping oil-water emulsion with mechanical impurities through the pipeline and to reduce the cost of desalting and dehydration of oil after transportation.

Поставленная техническая задача решается устройством для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающим трубопровод и продольную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе.The stated technical problem is solved by a device for destroying a water-oil emulsion during transportation through a pipeline, including a pipeline and a longitudinal partition made in the form of a rectangular plate smoothly coiled in a spiral, and its edge at the outlet is rotated 180 ° with respect to the edge at the inlet.

Новым является то, что трубопровод перед продольной перегородкой по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен сначала сужающимся конусом, а затем расширяющимся конусом с возможностью раздельного продольного перемещения и фиксации относительно трубопровода, при этом сужающийся конус снаружи снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине сужающегося конуса на 90° в соотношении проходных кольцевых сечений площадей у оснований на входе и выходе конуса 3:1 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной сужающегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 4:1, причем расширяющийся конус внутри снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине расширяющегося конуса на 90° в соотношении площадей на входе и выходе у оснований конуса 1:3 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной расширяющегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 1:4, при этом в трубопроводе за сужающимся и расширяющимся конусами выполнены радиальные отверстия, соединенные отводом с задвижкой, врезанным в трубопровод для выноса тяжелых фракций.What is new is that the pipeline in front of the longitudinal partition in the direction of flow of the oil-water emulsion is equipped with a first tapering cone and then an expanding cone with the possibility of separate longitudinal movement and fixing relative to the pipeline, while the tapering cone is externally provided with a spiral plate with an angle of rotation along the length of the tapering cone by 90 ° in the ratio of the annular cross-sections of the areas at the bases at the inlet and outlet of the cone 3: 1 in the direction of flow of the oil-water emulsion and the length of the tapering mustache to its maximum diameter at the inlet in a ratio of 4: 1, and the expanding cone inside is provided with a spiral plate with an angle of rotation along the length of the expanding cone by 90 ° in the ratio of the areas at the inlet and outlet of the base of the cone 1: 3 in the direction of the oil-water emulsion flow and length expanding cone to its maximum diameter at the entrance in a ratio of 1: 4, while in the pipeline behind the tapering and expanding cones there are made radial holes connected by a tap with a valve cut into the pipeline for carrying heavy fractions.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу в продольном разрезе.The drawing schematically shows the proposed device for the destruction of the oil-water emulsion during transportation through the pipeline in longitudinal section.

Известно, что причиной образования водонефтяных эмульсий является перемешивание пластовой воды с нефтью и конденсатом при добыче и перекачке, а также содержащихся в ней парафинов, асфальто-смолистых веществ.It is known that the reason for the formation of oil-water emulsions is the mixing of produced water with oil and condensate during production and pumping, as well as the paraffins and asphalt-resinous substances contained in it.

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу включает трубопровод 1 (см. чертеж) и продольную перегородку 2, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе.A device for destroying a water-oil emulsion during transportation through a pipeline includes a pipeline 1 (see drawing) and a longitudinal partition 2 made in the form of a rectangular plate smoothly rolled in a spiral, and its edge at the outlet is rotated 180 ° with respect to the edge at the inlet.

Трубопровод 1, например внутренним диаметром 400 мм = 0,4 м, перед продольной перегородкой 2 по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен сначала сужающимся конусом 3, а затем расширяющимся конусом 4 с возможностью раздельного продольного перемещения и фиксации с помощью винтов 5′ и 5″ относительно трубопровода 1.The pipe 1, for example, with an internal diameter of 400 mm = 0.4 m, is equipped with a tapering cone 3 and then an expanding cone 4 with the possibility of separate longitudinal movement and fixing with screws 5 ′ and 5 ″ relative to the longitudinal partition 2 in the direction of flow of the oil-water emulsion pipeline 1.

Сужающийся конус 3 снаружи снабжен спиральной пластиной 6 с углом поворота по длине конуса на 90° в соотношении проходных кольцевых сечений площадей у оснований на входе и выходе конуса 3:1 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной сужающегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 4:1.The tapering cone 3 is provided externally with a spiral plate 6 with a rotation angle of 90 ° along the cone in the ratio of the passage annular sections of the areas at the bases at the inlet and outlet of the cone 3: 1 in the direction of the oil-water emulsion flow and the length of the tapering cone to its maximum inlet diameter in the ratio 4: 1.

Например, конус 3 сужается в соотношении проходных кольцевых сечений у оснований конуса Q1:Q2=(3:1) по направлению потока водонефтяной эмульсии, например, если:For example, cone 3 narrows in the ratio of annular cross sections at the base of the cone Q 1 : Q 2 = (3: 1) in the direction of flow of the oil-water emulsion, for example, if:

Figure 00000001
Figure 00000001

где π=3,14;where π = 3.14;

Q1 - площадь проходного кольцевого сечения на входе в сужающийся конус, м2;Q 1 - the area of the annular cross-section at the entrance to the tapering cone, m 2 ;

D1 - максимальный диаметр на входе в сужающийся конус 3, м;D 1 - the maximum diameter at the entrance to the tapering cone 3, m;

d1 - минимальный диаметр на входе в сужающийся конус 3, м.d 1 - the minimum diameter at the entrance to the tapering cone 3, m

Подставляя числовые значения в формулу (1), получим:Substituting the numerical values in the formula (1), we obtain:

Q1=π·(D1 2-d1 2)/4=3,14((0,4 м)2-(0,2 м)2)/4=0,0942 м2=9,42·10-2 м2.Q 1 = π · (D 1 2 -d 1 2 ) / 4 = 3.14 ((0.4 m) 2 - (0.2 m) 2 ) / 4 = 0.0942 m 2 = 9.42 10 -2 m 2 .

Тогда Q2=9,42·10-2 м2/3=3,14·10-2 м2.Then Q 2 = 9.42 · 10 -2 m 2/3 = 3.14 × 10 -2 m 2.

Поскольку Q2=π·(D2 2-d2 2)/4, то:Since Q 2 = π · (D 2 2 -d 2 2 ) / 4, then:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Q2 - площадь проходного кольцевого сечения на выходе из сужающегося конуса, м2;where Q 2 - the area of the passage annular section at the exit of the tapering cone, m 2 ;

D2=D1 - максимальный диаметр на выходе из сужающегося конуса 3, м;D 2 = D 1 - the maximum diameter at the exit of the tapering cone 3, m;

d2 - минимальный диаметр на выходе из сужающегося конуса 3, м.d 2 - the minimum diameter at the exit of the tapering cone 3, m

Подставляя числовые значения в формулу (2), получим:Substituting the numerical values in the formula (2), we obtain:

Figure 00000003
Figure 00000003

Длина L1 сужающегося конуса 3 к максимальному его диаметру D1 на входе в сужающийся конус 3 имеет отношение, как 1:4.The length L 1 of the tapering cone 3 to its maximum diameter D 1 at the entrance to the tapering cone 3 has a ratio of 1: 4.

Тогда длина L1 сужающегося конуса будет равна:Then the length L 1 of the tapering cone will be equal to:

L1=0,4 м·4=1,6 м.L 1 = 0.4 m 4 = 1.6 m

Расширяющийся конус 4 внутри снабжен спиральной пластиной 7 с углом поворота по длине конуса на 90° в соотношении площадей на входе и выходе у оснований конуса 1:3 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной расширяющегося конуса к максимальному его диаметру на входе в отношении 1:4.The expanding cone 4 inside is provided with a spiral plate 7 with an angle of rotation along the cone length of 90 ° in the ratio of the areas at the inlet and outlet at the base of the cone 1: 3 in the direction of flow of the oil-water emulsion and the length of the expanding cone to its maximum inlet diameter in the ratio 1: 4 .

Например, конус 4 расширяется в соотношении площадей на входе и выходе у оснований конуса S1:S2=(1:3) по направлению потока водонефтяной эмульсии, например, если:For example, cone 4 expands in the ratio of the areas at the inlet and outlet at the base of the cone S 1 : S 2 = (1: 3) in the direction of flow of the oil-water emulsion, for example, if:

Figure 00000004
Figure 00000004

где π=3,14;where π = 3.14;

d3 - минимальный диаметр на входе в расширяющийся конус 4, м;d 3 - the minimum diameter at the entrance to the expanding cone 4, m;

S1 - площадь на входе у основания расширяющегося конуса, м2;S 1 - the area at the entrance at the base of the expanding cone, m 2 ;

Подставляя числовые значения в формулу (3), получим:Substituting the numerical values in the formula (3), we obtain:

S1=3,14(0,15 м)2/4=0,01766 м2=17,66·10-3 м2.. S 1 = 3.14 (0.15 m) 2/4 = 0.01766 m 2 = 17.66 × 10 -3 m 2. .

Тогда S2=17,66·10-3 м2·3=52,98·10-3 м2=53·10-3 м2.Then S 2 = 17.66 · 10 -3 m 2 · 3 = 52.98 · 10 -3 m 2 = 53 · 10 -3 m 2 .

Поскольку S2=π·(d4 2)/4, то:Since S 2 = π · (d 4 2 ) / 4, then:

Figure 00000005
Figure 00000005

где d4 - максимальный диаметр на выходе из расширяющегося конуса 4, м.where d 4 is the maximum diameter at the exit of the expanding cone 4, m

S2 - площадь на входе у основания расширяющегося конуса, м2.S 2 - the area at the entrance at the base of the expanding cone, m 2 .

Подставляя числовые значения в формулу (4), получим:Substituting the numerical values in the formula (4), we obtain:

d4=√(4·(53·10-3 м2)/3,14)=0,2598 мм=0,26 м.d 4 = √ (4 · (53 · 10 -3 m 2 ) / 3.14) = 0.2598 mm = 0.26 m.

Длина L2 расширяющегося конуса 4 к максимальному его диаметру d4 на выходе из расширяющегося конуса 4 имеет отношение, как 1:4:The length L 2 of the expanding cone 4 to its maximum diameter d 4 at the exit of the expanding cone 4 has a ratio of 1: 4:

L2=0,26 м·4=1,04 м.L 2 = 0.26 m 4 = 1.04 m

В трубопроводе за сужающимся 3 и расширяющимся 4 конусами выполнены радиальные отверстия 8′ и 8″, соединенные отводом 9, врезанным в трубопровод 1. Отвод 9 имеет задвижку 10 для выноса тяжелых фракций.In the pipeline behind the tapering 3 and expanding 4 cones, radial holes 8 ′ and 8 ″ are made, connected by a tap 9 cut into the pipe 1. The tap 9 has a valve 10 for carrying heavy fractions.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Проводят монтаж устройства (см. фиг. 1). Устанавливают и фиксируют с помощью стопорных винтов 5′ и 5″ соответственно сужающийся конус 3 и расширяющийся конус 3 в трубопроводе 1 на расстоянии H1 и H2 от расширяющегося конуса 4 и продольной перегородки 2, соответственно. Расстояния H1 и H2 зависят от физико-химических свойств (плотности, вязкости и состав эмульгаторов, pH водной фазы) и определяется опытным путем. Например размещают сужающийся конус 3 на расстоянии H1=1,2 м от расширяющегося конуса 4, а сужающийся конус 3 размещают на расстоянии Н2=1,5 м от продольной перегородки 2.Mount the device (see Fig. 1). The tapering cone 3 and the expanding cone 3 in the pipe 1 are installed and fixed using the locking screws 5 ′ and 5 ″, respectively, at a distance of H 1 and H 2 from the expanding cone 4 and the longitudinal partition 2, respectively. The distances H 1 and H 2 depend on the physicochemical properties (density, viscosity and composition of emulsifiers, pH of the aqueous phase) and are determined empirically. For example, a tapering cone 3 is placed at a distance of H 1 = 1.2 m from the expanding cone 4, and a tapering cone 3 is placed at a distance of H 2 = 1.5 m from the longitudinal partition 2.

Производят перекачку водонефтяной эмульсии по трубопроводу 1.Produce pumping oil-water emulsion through the pipeline 1.

Сначала поток водонефтяной эмульсии попадает в сужающийся конус 3, где подвергается воздействию центробежных сил, возникающих в сужающемся конусе 3 благодаря спиральной пластине 6 с углом поворота по длине сужающегося конуса 3 на 90°.First, the flow of oil-water emulsion enters the tapering cone 3, where it is exposed to centrifugal forces arising in the tapering cone 3 due to the spiral plate 6 with an angle of rotation along the length of the tapering cone 3 by 90 °.

При прохождении потока водонефтяной эмульсии по спиральной пластине 6 сужающегося конуса 3 вследствие соотношения проходных кольцевых сечений у оснований конуса Q1:Q2=(3:1) скорость потока водонефтяной эмульсии постепенно увеличивается от входа к выходу сужающегося конуса 3.When the flow of oil-water emulsion passes through the spiral plate 6 of the tapering cone 3 due to the ratio of the passage annular sections at the base of the cone Q 1 : Q 2 = (3: 1), the flow rate of the oil-water emulsion gradually increases from the entrance to the exit of the tapering cone 3.

Это, в свою очередь, увеличивает действие центробежных сил на поток водонефтяной эмульсии и создает условия для ускоренного разрушения водонефтяной эмульсии, при этом крупные тяжелые капли воды (фракции) и механические примеси отбрасываются к наружным стенкам сужающегося конуса 3 и по периферии сужающегося конуса 4 перетекают в пространство 11 между сужающимся 3 и расширяющимся 4 конусами, расположенными друг от друга на расстоянии H1, а мелкие легкие частицы нефти концентрируются в закрученном потоке на спиральной поверхности спиральной пластины 6 и по центру потока выносятся из сужающегося конуса 3, где также попадают в пространство 11.This, in turn, increases the effect of centrifugal forces on the flow of oil-water emulsion and creates conditions for accelerated destruction of the oil-water emulsion, while large heavy drops of water (fraction) and mechanical impurities are discarded to the outer walls of the tapering cone 3 and flow over the periphery of the tapering cone 4 into the space 11 between the tapering 3 and expanding 4 cones located at a distance of H 1 from each other, and small light particles of oil are concentrated in a swirling flow on a spiral surface of a spiral plate 6 and in the center of the stream are carried out from the tapering cone 3, where they also fall into the space 11.

После выхода водонефтяной эмульсии из сужающегося конуса 3 в пространство 11 происходит резкая потеря скорости потока водонефтяной эмульсии вследствие изменения площади поперечного сечения до внутреннего диаметра трубопровода 1,что создает эффективные условия для гравитационного разделения водонефтяной эмульсии в закрученном потоке водонефтяной эмульсии.After the exit of the oil-water emulsion from the tapering cone 3 into the space 11, there is a sharp loss in the flow rate of the oil-water emulsion due to a change in the cross-sectional area to the inner diameter of the pipeline 1, which creates effective conditions for the gravitational separation of the oil-water emulsion in a swirling stream of the oil-water emulsion.

Далее разрушающийся поток водонефтяной эмульсии попадает на вход расширяющегося конуса 4, а так как соотношении площадей на входе S1 и выходе S2 у оснований конуса 1:3, то S1 в три раза меньше S2.Further, the collapsing flow of the oil-water emulsion enters the inlet of the expanding cone 4, and since the ratio of the areas at the inlet S 1 and the outlet S 2 at the bases of the cone is 1: 3, then S 1 is three times less than S 2 .

Это означает, что на входе в расширяющийся конус 4 происходит максимальное увеличение скорости потока водонефтяной эмульсии, что увеличивает скорость вращения потока разрушающейся водонефтяной эмульсии на начальном участке конуса 6, что увеличивает действие центробежных сил на поток водонефтяной эмульсии на начальном участке расширяющегося конуса 4 и создает условия для ускоренного разрушения водонефтяной эмульсии, при этом крупные тяжелые капли воды и механические примеси отбрасываются к внутренним стенкам расширяющегося конуса 4 и по периферии расширяющегося конуса 4 перемещаются к продольной перегородке 2. Мелкие легкие частицы нефти концентрируются в закрученном потоке на спиральной поверхности спиральной пластины 7 с углом поворота по длине конуса на 90° и по центру потока выносятся из расширяющегося конуса 4, где также попадают на продольную перегородку 2. По мере перемещения разрушающегося потока водонефтяной эмульсии в расширяющемся конусе 4 ее скорость падает, также снижается воздействие на разрушающийся поток водонефтяной эмульсии действия центробежных сил.This means that at the entrance to the expanding cone 4 there is a maximum increase in the flow rate of the oil-water emulsion, which increases the rotational speed of the collapsing oil-water emulsion in the initial section of the cone 6, which increases the effect of centrifugal forces on the flow of the oil-water emulsion in the initial section of the expanding cone 4 and creates conditions for accelerated destruction of the oil-water emulsion, while large heavy drops of water and mechanical impurities are discarded to the inner walls of the expanding cone 4 and at the periphery of the expanding cone 4 they move to the longitudinal partition 2. Small light particles of oil are concentrated in a swirling flow on the spiral surface of the spiral plate 7 with a rotation angle of 90 ° along the cone and are carried out from the expanding cone 4 in the center of the flow, where they also fall on the longitudinal partition 2. As the decaying stream of the oil-water emulsion moves in the expanding cone 4, its speed decreases, the effect on the decaying stream of the oil-water emulsion of the action of centrifugal l.

После выхода водонефтяной эмульсии из расширяющегося конуса 4 в пространство 12 трубопровода 1 происходит резкая потеря скорости потока водонефтяной эмульсии, что создает эффективные условия для гравитационного разделения водонефтяной эмульсии в закрученном потоке водонефтяной эмульсии.After the exit of the oil-water emulsion from the expanding cone 4 into the space 12 of the pipeline 1, a sharp loss of the flow rate of the oil-water emulsion occurs, which creates effective conditions for the gravitational separation of the oil-water emulsion in a swirling stream of the oil-water emulsion.

Тяжелые фракции 9 водонефтяной эмульсии с механическими примесями из пространств 11 и 12 трубопровода 1 опускаются вниз и через радиальные отверстия 8′ и 8″ попадают в отвод 9 для тяжелых фракций, откуда при открытой задвижке 10 выводятся из трубопровода 1.The heavy fractions 9 of the oil-water emulsion with mechanical impurities from the spaces 11 and 12 of the pipeline 1 are lowered down and through the radial holes 8 ′ and 8 ″ fall into the outlet 9 for heavy fractions, whence, with the open valve 10, they are discharged from the pipeline 1.

Повышается надежность работы устройства, так как благодаря отделению наиболее тяжелой фракции водонефтяной эмульсии совместно с механическими примесями исключается износ продольной перегородки в процессе работы устройства, что исключает преждевременный выход из строя устройства.The reliability of the device increases, since due to the separation of the heaviest fraction of the oil-water emulsion together with mechanical impurities, the longitudinal partition is not worn out during the operation of the device, which eliminates the premature failure of the device.

Благодаря наличию центробежных сил интенсифицируется (ускоряется) процесс разрушения водонефтяной эмульсии на обеих (сужающемся 3 и расширяющемся 4) конусах посредством осуществления фильтрования всех слоев ее потока через выделившуюся свободную воду, что позволяет повысить качество разрушения водонефтяной эмульсии в системе нефтесбора.Due to the presence of centrifugal forces, the process of destruction of the oil-water emulsion on both (tapering 3 and expanding 4) cones is intensified (accelerated) by filtering all layers of its flow through the released free water, which improves the quality of the destruction of the oil-water emulsion in the oil recovery system.

Повышается эффективность разрушения водонефтяной эмульсии, так как за сужающимся 3 и расширяющимся 4 конусами запускается механизм разрушения водонефтяной эмульсии за счет действия гравитационных сил еще до ее попадания на продольную перегородку 2.The efficiency of destruction of the oil-water emulsion is increased, since behind the tapering 3 and expanding 4 cones, the mechanism of destruction of the oil-water emulsion due to the action of gravitational forces even before it hits the longitudinal partition 2 is launched.

Таким образом, под действием сил гравитации водонефтяная эмульсия начинает разделяться, так как вода и нефть имеют разные значения плотности.Thus, under the influence of gravitational forces, the oil-water emulsion begins to separate, since water and oil have different density values.

В сравнении с прототипом, где основную роль в разрушении водонефтяной эмульсии выполняет продольная перегородка 2, в предлагаемом устройстве на продольную перегородку 2 водонефтяная эмульсия попадает в стадии разрушения водонефтяной эмульсии и роль продольной перегородки 2 заключается в завершении разрушения водонефтяной эмульсии, благодаря чему также повышается эффективность работы устройства.Compared with the prototype, where the main role in the destruction of the oil-water emulsion is played by the longitudinal partition 2, in the proposed device, the oil-water emulsion falls on the longitudinal partition 2 in the stage of destruction of the oil-water emulsion and the role of the longitudinal partition 2 is to complete the destruction of the oil-water emulsion, which also increases the efficiency of work devices.

Поэтому после попадания водонефтяной эмульсии на продольную перегородку 2, нижний слой разрушающегося потока водонефтяной эмульсии переходит в верхний, а верхний слой потока переходит в нижний, при этом крупные капли пластовой воды, оказавшиеся в верхнем и нижнем слоях, двигаясь в потоке по мере осаждения, захватывают мелкие капли из среднего слоя (центра), и тем самым ускоряют процесс их оседания.Therefore, after the oil-water emulsion enters the longitudinal partition 2, the lower layer of the disintegrating stream of the oil-water emulsion passes to the upper one, and the upper layer of the stream passes to the lower one, while large drops of produced water that are in the upper and lower layers, moving in the stream as they precipitate, capture small drops from the middle layer (center), and thereby accelerate the process of their subsidence.

Таким образом, происходит интенсивное (ускоренное) взаимодействие мелких капель и свободной воды, что позволяет максимально эффективно производить разрушение эмульсии. Для незахваченных мелких капель время оседания сокращается в 2-3 раза за счет уменьшения расстояния их расположения до нижней образующей трубопровода 1.Thus, intense (accelerated) interaction of small drops and free water occurs, which allows the most efficient destruction of the emulsion. For undetected small drops, the settling time is reduced by 2-3 times due to a decrease in the distance of their location to the lower generatrix of the pipeline 1.

Повышение эффективности и интенсификации процесса разрушения водонефтяной эмульсии за счет комплексного действия гравитационных и центробежных сил позволяет сократить продолжительность проводимых в дальнейшем операций по обессоливанию и обезвоживанию нефти, снизить расход реагента деэмульгатора и, таким образом, сократить эксплуатационные затраты при подготовке нефти.Improving the efficiency and intensification of the process of destruction of the oil-water emulsion due to the combined action of gravitational and centrifugal forces allows us to reduce the duration of further operations to desalinate and dehydrate oil, reduce the consumption of demulsifier reagent and, thus, reduce operating costs in the preparation of oil.

В процессе работы при изменении физико-химических свойств водонефтяной эмульсии, например при снижении вязкости и плотности водонефтяной эмульсии, отворачивают стопорный винты 5′ и 5″ сужающегося 3 и расширяющегося 4 конусов соответственно.In the process, when the physicochemical properties of the oil-water emulsion change, for example, when the viscosity and density of the oil-water emulsion are reduced, the locking screws 5 ′ and 5 ″ of the tapering 3 and expanding 4 cones, respectively, are unscrewed.

После чего перемещают сужающийся 3 и расширяющийся 4 конусы относительно друг друга и неподвижной продольной перегородки 2, например, так, чтобы расстояние H1=0,8 м, H2=1,2 м (определяются опытным путем), и вновь фиксируют сужающийся 3 и расширяющийся 4 конусы стопорными винтами 5′ и 5″, соответственно в трубопроводе 1.Then move the tapering 3 and expanding 4 cones relative to each other and the fixed longitudinal partition 2, for example, so that the distance H 1 = 0.8 m, H 2 = 1.2 m (determined empirically), and again taper 3 and expanding 4 cones with locking screws 5 ′ and 5 ″, respectively, in conduit 1.

Далее запускают устройство в эксплуатацию, как описано выше.Next, start the device in operation, as described above.

Предлагаемое устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу позволяет:The proposed device for the destruction of oil-water emulsions during transportation through the pipeline allows you to:

- повысить эффективность разрушения водонефтяной эмульсии;- increase the efficiency of the destruction of oil-water emulsions;

- ускорить процесс разрушения водонефтяной эмульсии;- speed up the process of destruction of the oil-water emulsion;

- повысить надежность работы устройства;- increase the reliability of the device;

- сократить затраты на обессоливание и обезвоживание нефти после транспортировки.- reduce the cost of desalination and dehydration of oil after transportation.

Claims (1)

Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии при транспортировании по трубопроводу, включающее трубопровод и продольную перегородку, изготовленную в виде прямоугольной пластины, плавно свернутой по спирали, причем ее кромка на выходе повернута на 180° по отношению к кромке на входе, отличающееся тем, что трубопровод перед продольной перегородкой по направлению потока водонефтяной эмульсии оснащен сначала сужающимся конусом, а затем расширяющимся конусом с возможностью раздельного продольного перемещения и фиксации относительно трубопровода, при этом сужающийся конус снаружи снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине сужающегося конуса на 90° в соотношении проходных кольцевых сечений площадей у оснований на входе и выходе конуса 3:1 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной сужающегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 4:1, причем расширяющийся конус внутри снабжен спиральной пластиной с углом поворота по длине расширяющегося конуса на 90° в соотношении площадей на входе и выходе у оснований конуса 1:3 по направлению потока водонефтяной эмульсии и длиной расширяющегося конуса к максимальному его диаметру на входе в соотношении 1:4, при этом в трубопроводе за сужающимся и расширяющимся конусами выполнены радиальные отверстия, соединенные отводом с задвижкой, врезанным в трубопровод для выноса тяжелых фракций. A device for destroying a water-oil emulsion during transportation through a pipeline, including a pipeline and a longitudinal partition made in the form of a rectangular plate, smoothly coiled in a spiral, with its outlet edge turned 180 ° with respect to the inlet edge, characterized in that the pipeline is in front of the longitudinal the partition in the direction of flow of the oil-water emulsion is equipped with a first tapering cone and then an expanding cone with the possibility of separate longitudinal movement and fixing relative to t water supply, while the tapering cone is externally provided with a spiral plate with a rotation angle of 90 ° along the tapering cone in the ratio of the passage annular sections of the areas at the bases at the inlet and outlet of the cone 3: 1 in the direction of the oil-water emulsion flow and the length of the tapering cone to its maximum diameter by the entrance in a ratio of 4: 1, and the expanding cone inside is equipped with a spiral plate with an angle of rotation along the length of the expanding cone by 90 ° in the ratio of the areas at the inlet and outlet at the base of the cone 1: 3 in the direction n Current water emulsion and length of the expanding cone to its maximum diameter at the inlet in the ratio 1: 4, wherein in the pipeline for narrowing and widening cone provided with radial holes connected with the tap valve jutting into the conduit for removal of heavy ends.
RU2015139664/04A 2015-09-17 2015-09-17 Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline RU2600742C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139664/04A RU2600742C1 (en) 2015-09-17 2015-09-17 Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139664/04A RU2600742C1 (en) 2015-09-17 2015-09-17 Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2600742C1 true RU2600742C1 (en) 2016-10-27

Family

ID=57216399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139664/04A RU2600742C1 (en) 2015-09-17 2015-09-17 Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2600742C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142499A1 (en) * 1983-10-17 1985-02-28 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Device for breaking water-petroleum emulsion in conveying through pipeline
SU1574241A1 (en) * 1987-06-29 1990-06-30 Московский Институт Химического Машиностроения Device for introducing demulsifier to water-oil emulsion flow
US5885424A (en) * 1994-06-15 1999-03-23 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for breaking hydrocarbon emulsions
RU2308312C1 (en) * 2006-05-05 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device for destruction of the oil-water emulsion at the oil transportation by the pipeline
RU2356596C1 (en) * 2008-02-12 2009-05-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Installation for destruction of water-oil emulsion at transporting it through pipe line

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142499A1 (en) * 1983-10-17 1985-02-28 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Device for breaking water-petroleum emulsion in conveying through pipeline
SU1574241A1 (en) * 1987-06-29 1990-06-30 Московский Институт Химического Машиностроения Device for introducing demulsifier to water-oil emulsion flow
US5885424A (en) * 1994-06-15 1999-03-23 Mobil Oil Corporation Method and apparatus for breaking hydrocarbon emulsions
RU2308312C1 (en) * 2006-05-05 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device for destruction of the oil-water emulsion at the oil transportation by the pipeline
RU2356596C1 (en) * 2008-02-12 2009-05-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Installation for destruction of water-oil emulsion at transporting it through pipe line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2705127C (en) Revolution vortex tube gas/liquids separator
DK176468B1 (en) Combined degassing and flotation tank
AU2007217576B2 (en) In-line separator
RU2627375C2 (en) Device for cyclone separation of gas-liquid mixture flow into gas-phase fraction and liquid fraction, additionally equipped with special tank
US20160096129A1 (en) Uniflow Centrifugal Gas-Liquid Separator
US20110139710A1 (en) Cyclone Separator
EA011338B1 (en) Separator to separate a liquid/liquid/gas/solid mixture
CN108862466B (en) Equipment and method for pre-separating oily sewage based on axial vortex technology
RU2600742C1 (en) Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline
RU2604351C1 (en) Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline
RU2385190C2 (en) Hydrocyclone
US11338304B2 (en) Fluid separator device
RU2456052C2 (en) Method and device for separation of oil-water mixes
RU2292227C1 (en) Tubular preliminar separation apparatus
RU2597614C1 (en) Device for destruction of water-oil emulsion during transportation through pipeline
RU2238403C2 (en) Method for oil preparation and means for realization of said method
RU2135886C1 (en) Method of device for preliminary disposal of water in gathering systems of oil production wells
RU135524U1 (en) WATER PRELIMINARY DISCHARGE SYSTEM
RU2409411C1 (en) Method of gas-fluid mix separation and gas-fluid separator to this end
CA3024237A1 (en) The nepturne universal separator system and method
RU2291292C1 (en) Separation plant
RU2674948C1 (en) Device for separation of gas-liquid mixture
RU2439314C1 (en) Oil dehydration method
RU2714347C1 (en) Apparatus for cleaning oil-field waste water for injection into formation
NO323162B1 (en) Apparatus and method for separation with a rudder-shaped electrocoalescer