способ подготовки нефти и воды

Формула изобретения

Способ подготовки нефти и воды, включающий подачу водонефтяной смеси в резервуар низкого давления, гравитационное разделение нефти и воды при постоянном максимально допустимом верхнем уровне нефти в резервуаре, разделенный отбор нефти и воды с заданных по высоте уровней и вывод их в отводящие трубопроводы, отличающийся тем, что при непрерывной совместной подаче нефти и воды в резервуар в нерегулируемом соотношении поддержание постоянного верхнего уровня нефти в резервуаре осуществляют одновременным постоянно регулируемым отбором воды из водяной зоны резервуара и периодическим отбором нефти из нефтяной зоны резервуара, при этом несоответствие скорости непрерывного поступления нефти в резервуар и периодического отбора нефти из нефтяной зоны резервуара компенсируют изменением уровня воды в пределах буферной зоны резервуара h₁ - h₂, обеспечивающей заданное качество подготовки нефти и воды, где h₁ - предельный верхний уровень воды в резервуаре, h₂ - предельный нижний уровень воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а более конкретно к области подготовки нефти и воды, транспортируемых совместно с нефтяных месторождений.

Известен способ подготовки нефти и воды (Патент РФ N 1373413, кл. B 01 D 19/00, кл. B 01 D 19/00, 1993 г.), включающий подачу водонефтяной смеси в резервуар низкого давления, гравитационное разделение нефти и воды в резервуаре, раздельный отбор нефти и воды и вывод их в отводящие трубопроводы, при осуществлении которого в резервуаре низкого давления поддерживают постоянный уровень жидкости при минимально допустимом объеме газового пространства, отбор нефти производят с уровня, исключающего ее разгазирование, а вывод нефти в отводящий трубопровод производят самотеком через буферный резервуар повышенного давления, подключенный к резервуару низкого давления.

Использование этого способа обеспечивает более низкий в сравнении с другими способами уровень технологических потерь нефти (ориентировочно на 50 - 60%), более высокое качество подготовки нефти или более высокую производительность установки при одинаковом качестве подготовки нефти.

Однако существующий способ подготовки нефти и воды обладает некоторыми недостатками, среди которых относительно невысокая эффективность в сокращении технологических потерь нефти и использование дополнительного буферного резервуара повышенного давления, что связано с увеличением капитальных и эксплуатационных затрат.

Известен также способ подготовки нефти и воды (Патент РФ N 2026708, кл. B 01 D 19/00, 1995 г.), включающий подачу обводненной продукции скважин через маточник в резервуар низкого давления, гравитационное разделение нефти и воды при максимально допустимом уровне жидкости в резервуаре, раздельный отбор воды и нефти с уровня, исключающего ее разгазирование, при осуществлении которого вывод нефти производят через подключенный буферный резервуар повышенного давления, соединенный с газовым пространством концевого сепаратора, а переток газа при малых "дыханиях" резервуара низкого давления осуществляют, например, через конденсатор или газгольдер.

Использование данного способа подготовки нефти и воды позволяет устранить технологические потери нефти от больших "дыханий" и тем самым снизить их общую величину на 95 - 98%, а в случае дополнительного перетока газа при малых "дыханиях" резервуара низкого давления через конденсатора или газгольдер - суммарно на 99,0 - 99,5%. При этом улучшается также качество подготовки нефти.

Вместе с тем при осуществлении известного способа для компенсации неравномерности поступления нефти с промыслов и отбора ее из резервуара вывод нефти производят через дополнительный буферный резервуар повышенного давления, используют более сложную систему трубопроводной обвязки и другое оборудование, что приводит к усложнению технологического процесса в целом, повышению капитальных и эксплуатационных затрат, смещению выполнения отдельных операций за пределы резервуарного парка.

Задачей настоящего изобретения является сокращение операций в технологическом процессе, упрощение установки для его осуществления, повышение устойчивости и надежности функционирования системы, снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе подготовки нефти и воды, включающем подачу водонефтяной смеси в резервуар низкого давления, гравитационное разделение нефти и воды при максимально допустимом верхнем уровне нефти в резервуаре, раздельный отбор нефти и воды с заданных по высоте уровней и вывод их в отводящие трубопроводы, поддержание постоянного верхнего уровня нефти в резервуаре осуществляют регулированием скорости отбора воды из водяной зоны резервуара, а неравномерность поступления нефти в резервуар и отбора нефти из нефтяной зоны резервуара компенсируют изменением в заданных пределах уровня водяного слоя в резервуаре.

При реализации изобретения способ подготовки нефти и воды осуществляют в заданном объеме при сокращенном количестве технологических операций в резервуаре (резервуарах) низкого (атмосферного) давления без привлечения дополнительного капиталоемкого оборудования с итоговым получением высоких результатов в области сокращения потерь легких фракций углеводородов и качества подготовки нефти.

На чертеже схематически представлен один из вариантов установки для осуществления предлагаемого способа подготовки нефти и воды.

Принятые условные обозначения: Н - нефть; В - вода; Г - газ; Н + В - водонефтяная смесь; h₁ - верхний предельный уровень воды; h₂ - нижний предельный уровень воды.

Установка включает резервуар (или группу параллельно соединенных резервуаров) низкого (атмосферного) давления 1; трубопровод для подачи водонефтяной смеси в резервуар 2, оборудованный системой ввода водонефтяной смеси (маточником) 3; трубопроводы для отбора нефти 4 и воды 5, снабженные распределительными устройствами 6 и 7 для отбора жидкости с заданных по высоте уровней; систему поддержания постоянного верхнего уровня нефти, состоящую из поплавкового механизма 8, прибора для регулирования постоянного уровня жидкости 9, исполнительного механизма 10 и регулирующего органа (клапана) 11; систему позиционного регулирования уровня воды, состоящую из буйкового механизма 12, прибора для позиционного регулирования уровня жидкости 13, исполнительного механизма 14 и регулирующего органа (насоса) 15; низкопроизводительное устройство улавливания легких фракций нефти от малых "дыханий" (например, конденсатор или газгольдер) 16.

Способ осуществляется следующим образом.

В резервуар 1 по трубопроводу 2 через маточник 3 под уровень воды после предварительной сепарации подают водонефтяную смесь, поступающую с промыслов. В резервуаре при оптимальном гидродинамическом режиме за счет разности плотностей происходит гравитационное разделение нефти и воды. Отбор нефти из резервуара осуществляют через трубопровод 4, снабженный распределительным устройством 6 для отбора нефти с заданного по высоте уровня, исключающего ее разгазирование. Отстоявшуюся воду из резервуара отбирают через трубопровод 5, снабженный распределительным устройством 7 для отбора воды с заданного по высоте уровня, исключающего унос нефти. В резервуаре 1 для исключения технологических потерь нефти от больших "дыханий" поддерживают постоянный уровень нефти, а для сведения к минимуму технологических потерь нефти и от малых "дыханий" - постоянный максимально допустимый уровень нефти (95% от высоты емкости), при котором в резервуаре сохраняется минимальный объем газового пространства.

Поддержание постоянного максимально допустимого уровня жидкости в резервуаре осуществляют с помощью системы поддержания постоянного верхнего уровня нефти, который регулируют изменением скорости отбора воды из водяной зоны резервуара. Система функционирует следующим образом. При несоответствии количества поступления нефти в резервуар и отбора ее из резервуара поплавковый механизм 8 через прибор для регулирования постоянного уровня жидкости 9 подает сигнал на исполнительный механизм 10, который управляет регулирующим клапаном 11 на обеспечение требуемой скорости отбора воды. При этом при превышении количества поступления нефти в резервуар над объемом ее откачки скорость отбора воды увеличивается и высоты водяного слоя снижается; при превышении объема откачки нефти из резервуара над количеством ее поступления скорость отбора воды снижается и высота водяного слоя возрастает.

Отбираемая вода обычно самотеком поступает в водяной резервуар, откуда направляется для закачки в пласт.

Откачку нефти из резервуара осуществляют насосом или группой насосов. Производительность насоса (насосов) и объемы поступления нефти в резервуар (резервуары) практически никогда не совпадают из-за изменения дебита скважин, их отключения на ремонт, изменения направления грузопотоков и т.д. Поэтому баланс между объемом поступления нефти в резервуар и отбора ее из резервуара регулируют включением и отключением насоса или, например, одного из группы насосов. При этом должны соблюдаться требования к допустимым колебаниям уровня водяного слоя в резервуаре (h₁ - предельный верхний уровень, h₂ - предельный нижний уровень), от которых в большой степени зависит качество подготовки нефти и воды. Разница предельных уровней воды определяется для конкретных условий и может составлять ориентировочно 1,5 - 2,0 м. При осуществлении данного способа заключенный между предельными уровнями h₁ и h₂ объем резервуара используют как буферную зону для компенсации неравномерности поступления нефти в резервуар и отбора нефти из резервуара и тем самым замыкают технологический процесс подготовки нефти и воды только на резервуаре (резервуарах) низкого (атмосферного) давления без привлечения буферных резервуаров повышенного давления и другого дополнительного оборудования.

Неравномерность поступления нефти в резервуар 1 и отбора нефти из нефтяной зоны резервуара компенсируют изменением в заданных пределах уровня водяного слоя в резервуаре (или границы раздела "вода - нефть") с помощью системы позиционного регулирования уровня воды. Система функционирует следующим образом.

При предельном верхнем уровне воды в резервуаре h₁ насос (или один из группы насосов) находится в отключенном состоянии. При этом происходит накопление нефти в резервуаре. Так как в резервуаре верхний уровень нефти поддерживают постоянным, то граница раздела "вода - нефть" или уровень воды постепенно смещается вниз. При достижении предельного нижнего уровня воды h₂ буйковый механизм 12 через позиционный регулятор уровня жидкости 13 подает сигнал на исполнительный механизм 14, который включает насос 15. Объем нефти в резервуаре начинает постепенно уменьшаться, а граница раздела "вода - нефть" или уровень воды подниматься вверх. При достижении предельного верхнего уровня воды в резервуаре h₂ система срабатывает и насос вновь переводится в отключенное состояние. Далее цикл повторяется.

Из резервуара нефть подается на блоки глубокого обезвоживания и обессоливания или на внешний транспорт.

Переток газа при малых "дыханиях" резервуара низкого давления 1 осуществляют, например, через конденсатор или газгольдер 16, что дополнительно снижает потери нефти от малых "дыханий".

Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки нефти и воды позволяет при сокращении потерь нефти из резервуаров на 99,0 - 99,5% существенно сократить количество технологических операций, повысить качество нефти за счет увеличения содержания в ней легких фракций (при реализации известного способа легкие фракции нефти частично уходят в газовую линию концевого сепаратора), исключить из технологического цикла нефтяные буферные резервуары повышенного давления, дополнительные нефтепроводы, газопроводы и другое оборудование, повысить надежность проведения процесса, уменьшить площадь, занимаемую объектом, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, сократить время строительства и введения в эксплуатацию установки.