Установка предварительного обезвоживания природного битума

Установка предварительного обезвоживания природного битума

Реферат

Предложение относится к нефтяной промышленности, в частности к установкам предварительного сброса воды (УПСВ) на нефтепромыслах.

Известна установка предварительного сброса пластовых вод (см. книгу Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти. - М.: Недра, 1977. - С.121-126), включающая печь, концевой делитель фаз, сепаратор первой ступени, осушитель газа, каплеобразователь, отстойник, резервную емкость, буферные емкости, резервуары с гидрофобным жидкостным слоем и насосы.

Недостатками данной установки предварительного сброса пластовых вод являются, во-первых, отсутствие ступени по удалению механических примесей из нефтяного сырья, что может привести к срыву режима на данной установке и последующих стадиях подготовки нефтяного сырья, во-вторых, отсутствие технологической операции по выводу механических примесей из отстойного оборудования, что может привести к выходу из строя отстойного оборудования, в-третьих, отсутствие учета предварительно подготовленного нефтяного сырья на выходе из установки, в-четвертых, отсутствие пароподогревателей в аппаратах и пароспутников на трубопроводах, что может привести к застыванию нефтяного сырья в аппаратах и трубопроводах при подготовке тяжелого высоковязкого нефтяного сырья (например, природных битумов).

Ближайшим техническим решением является «Установка для предварительного сброса воды» (см. патент RU 2230594, МПК 7 В01D 17/00, опубл. БИ №17 от 20.06.2004 г.), включающая аппарат предварительного разделения продукции скважин на фазы с линиями отвода их в нефтяной и водяной сепараторы, буферные емкости для нефти и воды с насосами и подогреватель, а также газосепаратор, установленный на линии отвода воды из аппарата предварительного разделения продукции скважин на фазы, выполненный в виде наклонной трубы с линией подачи воды выше уровня жидкости и связанный с водяным сепаратором, при этом упомянутый аппарат выполнен в виде наклонного трубопровода с линиями подвода продукции скважин, вывода воды, нефти и газа, нефтяной сепаратор - в виде емкости с перегородками, водяной сепаратор - в виде отстойника с гидрофобным слоем, а подогреватель установлен на линии отвода нефти из буферной емкости для нефти с возможностью подачи подогретой нефти в линию подвода продукции скважин и в линию ввода нефти в нефтяной сепаратор, при этом линии вывода газа из всех аппаратов установки связаны с общим газопроводом с возможностью подачи газа в качестве топлива в подогреватель.

Недостатками данной установки для предварительного сброса воды являются, во-первых, отсутствие ступени по удалению механических примесей из нефтяного сырья, что может привести к срыву режима на данной установке и на последующих стадиях подготовки нефтяного сырья, во-вторых, отсутствие технологической операции по выводу механических примесей из отстойных аппаратов без их останова, в-третьих, отсутствие учета предварительно подготовленного нефтяного сырья на выходе из установки, в-четвертых, отсутствие пароподогревателей в аппаратах и пароспутников на трубопроводах, что может привести к застыванию нефтяного сырья в аппаратах и трубопроводах при подготовке тяжелого высоковязкого нефтяного сырья (например, природных битумов), в-пятых, на данной установке не обеспечивается эффективное отделение воды от нефти, так как в нефтяном сепараторе выделяющийся газ препятствует коалесценции и осаждению капель воды.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются, во-первых, осуществление предварительного обезвоживания тяжелого высоковязкого нефтяного сырья (например, природных битумов), осложненного высоким содержанием механических примесей, с получением нефтяного сырья с небольшим содержанием воды, во-вторых, удаление из нефтяного сырья механических примесей, в-третьих, вывод механических примесей из отстойных аппаратов без их останова, в-четвертых, организация учета предварительно обезвоженного нефтяного сырья на выходе из установки, в-пятых, осуществление промывки трубопроводов и оборудования установки нефтью для вытеснения из них осложненного нефтяного сырья.

Технические задачи решаются установкой предварительного обезвоживания природного битума, включающей трубопровод подвода продукции скважин, трехфазные отстойники, соединенные с трехфазными отстойниками, трубопроводы отвода продукции, воды и газа, путевой подогреватель, буферную емкость, товарный насос.

Новым является то, что трехфазные отстойники соединены параллельно с возможностью поочередного приема продукции скважин и проведения технологических операций, трубопроводы отвода продукции имеют возврат в трехфазные отстойники через сырьевой насос и путевой подогреватель, а трубопровод подвода продукции скважин оснащен блоком подачи деэмульгатора и соединен с трубопроводом для периодической подачи промывочной жидкости, который также соединен с трубопроводом отвода продукции перед путевым подогревателем, при этом каждый трехфазный отстойник оснащен водоводом для размыва механических примесей и трубопроводом отвода суспензии, причем перед сырьевым насосом трубопровод отвода продукции соединен с трубопроводом подачи водного раствора моющего реагента, который через насос связан с емкостью водного раствора моющего реагента, а после сырьевого насоса - с трубопроводом, выполненным с возможностью подачи продукции в дополнительный отстойник, из которого вода поступает в подземную емкость, а предварительно обезвоженный природный битум периодически отводится в буферную емкость и через товарный насос откачивается на узел учета природного битума, при этом трубопровод для отвода суспензии соединен с емкостью для суспензии, которая сообщена с подземной емкостью, оснащенной погружным насосом, трубопроводом отвода предварительно очищенной воды и трубопроводом отвода уловленной продукции, соединенным с трубопроводом подвода продукции скважин, а буферная емкость оснащена трубопроводом отвода газа, который вместе с трубопроводами отвода газа из трехфазных отстойников соединен с газосепаратором с возможностью подачи газа после газосепаратора в путевой подогреватель и на факел, причем трехфазные отстойники, емкость водного раствора моющего реагента, дополнительный отстойник, подземная емкость, буферная емкость оборудованы пароподогревателями, а трубопроводы установки оснащены пароспутниками.

Принципиальная технологическая схема установки предварительного обезвоживания природного битума приведена на чертеже.

Установка предварительного обезвоживания природного битума включает трубопровод 1 подвода продукции скважин, блок 2 подачи деэмульгатора, трехфазные отстойники 3, оснащенные трубопроводами 4 отвода продукции, трубопроводами 5 отвода воды, трубопроводами 6 отвода суспензии, трубопроводами 7 отвода газа и водоводами 8 для размыва механических примесей, а также сырьевой насос 9, путевой подогреватель 10, емкость 11 водного раствора моющего реагента, насос 12, оснащенный трубопроводом 13 подачи водного раствора моющего реагента, трубопровод 14, дополнительный отстойник 15, подземную емкость 16, оснащенную погружным насосом 17, трубопроводом 18 отвода предварительно очищенной воды и трубопроводом 19 отвода уловленной продукции, емкость 20 для суспензии, буферную емкость 21, оснащенную трубопроводом 22 отвода газа, товарный насос 23, узел 24 учета природного битума, газосепаратор 25, факел 26. Установка предварительного обезвоживания природного битума также включает трубопровод 27 для периодической подачи промывочной жидкости, пароподогреватели 28, размещенные в трехфазных отстойниках 3, емкости 11 водного раствора моющего реагента, дополнительный отстойник 15, подземную емкость 16 и буферную емкость 21, кроме этого, трубопроводы установки оснащены пароспутниками 29 (для простоты указан только один пароспутник 29, размещенный на трубопроводе 1 подвода продукции скважин).

Установка предварительного обезвоживания природного битума работает следующим образом.

Продукция скважин I с высоким содержанием механических примесей (песка) по трубопроводу 1 поступает в один из двух трехфазных отстойников 3. Трехфазные отстойники 3 соединены параллельно и работают поочередно, а именно во время проведения технологических операций с одним из них второй принимает продукцию скважин I. Перед установкой для разрушения водобитумной эмульсии в продукцию скважин I из блока 2 подачи деэмульгатора дозируется реагент-деэмульгатор II в количестве не менее 150 г/т. После заполнения трехфазного отстойника 3 продукцией скважин I производится циркуляция водобитумной эмульсии сырьевым насосом 9 по следующей технологической цепочке: трехфазный отстойник 3 - сырьевой насос 9 - путевой подогреватель 10 - трехфазный отстойник 3. При этом для отмыва механических примесей (песка) из природного битума в трубопровод 4 перед сырьевым насосом 9 производится подача водного раствора моющего реагента III. Водный раствор моющего реагента III готовится в емкости 11 и подается в водобитумную эмульсию с помощью насоса 12 по трубопроводу 13. При этом количество подаваемого водного раствора моющего реагента III составляет 10-30% от количества водобитумной эмульсии, а концентрация моющего реагента в воде - 0,5-1,0%. Затем сырьевым насосом 9 водобитумная эмульсия прокачивается через путевой подогреватель 10, где она нагревается до температуры не менее 70°С, и далее возвращается в трехфазный отстойник 3. В путевом подогревателе 10 в качестве топливного газа IV может сжигаться как природный газ, так и попутный нефтяной газ. При доведении температуры водобитумной эмульсии в трехфазном отстойнике 3 до значения не менее 70°С циркуляция прекращается. Далее производится отстаивание водобитумной эмульсии в трехфазном отстойнике 3 при температуре не менее 70°С в течение времени не менее 6 ч для разделения ее на слой природного битума, слой воды и слой песка. Для поддержания температуры отстаивания не менее 70°С используется пароподогреватель. После отстаивания битумный слой с верхней части трехфазного отстойника 3 откачивается сырьевым насосом 9 по трубопроводу 14 в дополнительный отстойник 15 для более полного удаления воды из природного битума. После откачки битумного слоя производится сброс дренажной воды V из трехфазного отстойника 3 по трубопроводу 5 в подземную емкость 16, из которой предварительно очищенная вода VI откачивается погружным насосом 17 по трубопроводу 18 на очистные сооружения. По мере накопления в подземной емкости 16 уловленный битум VII откачивается погружным насосом 17 по трубопроводу 19 на вход трехфазных отстойников 3. Для вывода механических примесей (песка) из трехфазного отстойника 3 предусмотрена подача воды VIII по водоводу 8 в размывающее устройство, расположенное в нижней части трехфазного отстойника 3. После перевода механических примесей (песка) в суспензию IX производится ее дренирование по трубопроводу 6 в емкость 20 (песконакопитель). После этого данный трехфазный отстойник 3 готов к приему продукции скважин I, а второй трехфазный отстойник 3 готов к проведению аналогичных технологических операций. Вода V из емкости 20 направляется в подземную емкость 16, а механические примеси (песок) по мере накопления выгружаются из емкости 20.

В дополнительном отстойнике 15 битумный слой проходит через водный слой, расположенный в нижней его части, и далее отстаивается при температуре не менее 70°С в течение времени не менее 8 ч. Для поддержания температуры отстаивания не менее 70°С используется пароподогреватель. При поступлении каждой новой порции битумного слоя из трехфазного отстойника 3 в дополнительный отстойник 15 происходит вытеснение предварительно обезвоженного природного битума X, который с верхней части дополнительного отстойника 15 отводится в буферную емкость 21, а отделившаяся вода V дренируется в подземную емкость 16. Предварительно обезвоженный природный битум Х (массовая доля воды - не более 5%) из буферной емкости 21 откачивается товарным насосом 23 на узел 24 учета природного битума и далее направляется для дальнейшей подготовки (более глубокого обезвоживания). Газ XI, выделяющийся в трехфазных отстойниках 3 и буферной емкости 21, по трубопроводам 7 и 22 поступает в газосепаратор 25 для отделения капельной жидкости. Осушенный газ XII после газосепаратора 25 направляется либо в путевой подогреватель 10 в качестве топливного газа, либо сжигается на факеле 26. Отделившийся от газа XI конденсат XIII по мере накопления в газосепараторе 25 дренируется из него в подземную емкость 16.

Для предотвращения осложнений, которые могут возникнуть при прокачке продукции скважин I через установку вследствие ее высокой вязкости и высокого содержания в ней механических примесей (песка), предусмотрена подача промывочной жидкости XIV (например, нефти) по трубопроводам 27 для промывки трубопроводов, змеевиков путевого подогревателя 10 и другого оборудования установки. Кроме этого, для решения данной проблемы трехфазные отстойники 3, емкость 11 водного раствора моющего реагента, дополнительный отстойник 15, подземная емкость 16, буферная емкость 21 оборудованы пароподогревателями 28, а трубопроводы установки снабжены пароспутниками 29.

Предлагаемая установка предварительного обезвоживания природного битума имеет следующие преимущества: во-первых, позволяет осуществлять предварительное обезвоживание тяжелого высоковязкого нефтяного сырья (например, природных битумов), осложненного высоким содержанием механических примесей, с получением нефтяного сырья с небольшим содержанием воды (массовая доля воды - не более 5%), во-вторых, позволяет удалять из осложненного нефтяного сырья механические примеси, что существенно облегчает его дальнейшую подготовку (более глубокое обезвоживание), в-третьих, позволяет выводить механические примеси из отстойных аппаратов без их останова, что существенно снижает эксплуатационные затраты за счет увеличения межремонтного периода отстойных аппаратов и повышает пропускную способность установки, в-четвертых, позволяет организовать учет предварительно обезвоженного нефтяного сырья на выходе из установки, в-пятых, позволяет осуществлять промывку трубопроводов и оборудования установки промывочной жидкостью (например, нефтью) для вытеснения из них осложненного нефтяного сырья.

Установка предварительного обезвоживания природного битума, включающая трубопровод подвода продукции скважин, трехфазные отстойники, соединенные с трехфазными отстойниками трубопроводы отвода продукции, воды и газа, путевой подогреватель, буферную емкость, товарный насос, отличающаяся тем, что трехфазные отстойники соединены параллельно с возможностью поочередного приема продукции скважин и проведения технологических операций, трубопроводы отвода продукции имеют возврат в трехфазные отстойники через сырьевой насос и путевой подогреватель, а трубопровод подвода продукции скважин оснащен блоком подачи деэмульгатора и соединен с трубопроводом для периодической подачи промывочной жидкости, который также соединен с трубопроводом отвода продукции перед путевым подогревателем, при этом каждый трехфазный отстойник оснащен водоводом для размыва механических примесей и трубопроводом отвода суспензии, причем перед сырьевым насосом трубопровод отвода продукции соединен с трубопроводом подачи водного раствора моющего реагента, который через насос связан с емкостью водного раствора моющего реагента, а после сырьевого насоса - с трубопроводом, выполненным с возможностью подачи продукции в дополнительный отстойник, из которого вода поступает в подземную емкость, а предварительно обезвоженный природный битум периодически отводится в буферную емкость и через товарный насос откачивается на узел учета природного битума, при этом трубопровод для отвода суспензии соединен с емкостью для суспензии, которая сообщена с подземной емкостью, оснащенной погружным насосом, трубопроводом отвода предварительно очищенной воды и трубопроводом отвода уловленной продукции, соединенным с трубопроводом подвода продукции скважин, а буферная емкость оснащена трубопроводом отвода газа, который вместе с трубопроводами отвода газа из трехфазных отстойников соединен с газосепаратором с возможностью подачи газа после газосепаратора в путевой подогреватель и на факел, причем трехфазные отстойники, емкость водного раствора моющего реагента, дополнительный отстойник, подземная емкость, буферная емкость оборудованы пароподогревателями, а трубопроводы установки оснащены пароспутниками.