установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов

Формула изобретения

1. Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов, включающая ступень сепарации газа и предварительного сброса воды, сырьевой насос, ступень обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), нагреватель, товарную буферную емкость, товарный насос и очистные сооружения, отличающаяся тем, что перед ступенью обезвоживания тяжелой нефти (природного битума) установлен первый рекуперативный теплообменник, а после нее установлены последовательно промежуточная буферная емкость, промежуточный насос, второй рекуперативный теплообменник и ступень глубокого обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), состоящая из нагревателя для нагрева частично обезвоженной тяжелой нефти (природного битума), колонны для выпаривания воды, холодильника-конденсатора для охлаждения и конденсации водяных паров, буферной емкости для водного конденсата, насоса для откачки водного конденсата на очистные сооружения, насоса для откачки горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) из колонны в товарную буферную емкость последовательно через второй и первый рекуперативные теплообменники.

2. Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов по п.1, отличающаяся тем, что ступень сепарации газа и предварительного сброса воды выполнена в виде трехфазного сепаратора.

3. Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перед сырьевым насосом установлен блок подачи реагента для дозирования деэмульгатора.

4. Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оборудование установки оснащено теплоизоляцией, а трубопроводы - теплоизоляцией и/или теплоспутниками.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтяной промышленности, в частности к установкам подготовки тяжелых нефтей и природных битумов на нефтепромыслах.

Известна установка подготовки высоковязкой нефти (см. книгу: Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти за рубежом. - М.: Недра, 1983. - С.173-175), включающая сепаратор первой ступени, сепаратор второй ступени, технологические резервуары-отстойники, насос, теплообменник, электродегидраторы, резервуар товарной нефти.

Недостатками данной установки подготовки высоковязкой нефти являются, во-первых, недостаточное качество подготовленной высоковязкой нефти, в частности недостаточная степень ее обессоливания, во-вторых, громоздкость установки, в частности большое количество отстойного оборудования, в-третьих, необходимость в использовании электрического поля для обезвоживания и обессоливания высоковязкой нефти.

Ближайшим техническим решением является «Установка подготовки тяжелой асфальтосмолистой нефти» (см. патент: RU 2164435, МПК 7 B01D 17/00, опубл. БИ № 9 от 27.03.2001 г.), включающая первую ступень подготовки нефти с сепаратором и резервуаром предварительного сброса воды, насос откачки предварительно обезвоженной нефти на вторую ступень (в отстойник глубокого обезвоживания нефти) и на третью ступень (в отстойник или электродегидратор глубокого обессоливания нефти), имеющая трубопроводы вывода слабоминерализованных горячих вод и их возврата с II ступени на первую ступень подготовки нефти, а с III ступени на вторую ступень подготовки нефти, трубопровод вывода дренажных вод с I ступени (резервуара предварительного сброса) в резервуар очистки воды и трубопровод возврата нефти, уловленной в резервуаре очистки воды на первую ступень подготовки нефти, а также установка дополнительно содержит IV ступень, - ступень фильтрованной очистки обезвоженной и обессоленной нефти в проточном, напорном фильтрационном блоке, соединенном нефтепроводом с отстойником (электродегидратором) III ступени подготовки нефти.

Недостатками данной установки подготовки тяжелой асфальтосмолистой нефти являются, во-первых, громоздкость установки вследствие наличия резервуарного оборудования, во-вторых, дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты вследствие наличия ступени обессоливания нефти (для нефтей, характеризующихся наличием слабоминерализованных попутных пластовых вод, например тяжелые нефти и природные битумы пермских отложений Татарстана, отпадает необходимость в ступени обессоливания), в-третьих, отсутствие использования тепла горячей товарной нефти в технологических целях, в-четвертых, высокие тепловые потери на установке вследствие отсутствия теплоизоляции, теплоспутников на оборудовании и трубопроводах.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются, во-первых, достижение глубокого обезвоживания тяжелых нефтей (природных битумов) до I группы качества по ГОСТ Р 51858-2002, во-вторых, сокращение количества отстойного оборудования, в-третьих, отказ от подачи деэмульгатора или снижение его расхода на установке подготовки, в-четвертых, рациональное использование тепла горячей тяжелой нефти (природного битума) в технологических целях, в-пятых, уменьшение тепловых потерь на установке.

Технические задачи решаются установкой подготовки тяжелых нефтей и природных битумов, включающей ступень сепарации газа и предварительного сброса воды, сырьевой насос, ступень обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), нагреватель, товарную буферную емкость, товарный насос и очистные сооружения.

Новым является то, что перед ступенью обезвоживания тяжелой нефти (природного битума) установлен первый рекуперативный теплообменник, а после нее установлены последовательно промежуточная буферная емкость, промежуточный насос, второй рекуперативный теплообменник и ступень глубокого обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), состоящая из нагревателя для нагрева частично обезвоженной тяжелой нефти (природного битума), колонны для выпаривания воды, холодильника-конденсатора для охлаждения и конденсации водяных паров, буферной емкости для водного конденсата, насоса для откачки водного конденсата на очистные сооружения, насоса для откачки горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) из колонны в товарную буферную емкость последовательно через второй и первый рекуперативные теплообменники.

Новым также является то, что ступень сепарации газа и предварительного сброса воды выполнена в виде трехфазного сепаратора.

Новым также является то, что перед сырьевым насосом установлен блок подачи реагента для дозирования деэмульгатора.

Новым также является то, что оборудование установки оснащено теплоизоляцией, а трубопроводы - теплоизоляцией и/или теплоспутниками.

На чертеже представлена схема установки подготовки тяжелых нефтей и природных битумов.

Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов включает трубопровод 1 подвода продукции скважин, ступень 2 сепарации газа и предварительного сброса воды, выполненную, например, в виде трехфазного сепаратора 3, оснащенного трубопроводом 4 отвода предварительно обезвоженной тяжелой нефти (природного битума), трубопроводом 5 отвода газа и трубопроводом 6 отвода воды. После ступени 2 сепарации газа и предварительного сброса воды установка содержит сырьевой насос 7, первый рекуперативный теплообменник 8, ступень 9 обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), выполненную в виде отстойника обезвоживания 10, оснащенного трубопроводом 11 отвода частично обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) и трубопроводами 12 и 13 отвода воды. После ступени 9 обезвоживания тяжелой нефти (природного битума) установка содержит промежуточную буферную емкость 14, промежуточный насос 15, второй рекуперативный теплообменник 16 и ступень 17 глубокого обезвоживания тяжелой нефти (природного битума), состоящую из нагревателя 18 для нагрева частично обезвоженной тяжелой нефти (природного битума), колонны 19 для выпаривания воды, оснащенной трубопроводом 20 отвода горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) и трубопроводом 21 отвода водяных паров, холодильника-конденсатора 22 для охлаждения и конденсации водяных паров, буферной емкости 23 для водного конденсата, оснащенной трубопроводом 24 отвода газа и трубопроводом 25 отвода водного конденсата, насоса 26 для откачки водного конденсата на очистные сооружения 27, насоса 28 для откачки горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) из колонны 19. Установка также содержит товарную буферную емкость 29 и товарный насос 30. При этом перед сырьевым насосом 7 может быть установлен блок 31 подачи реагента для дозирования деэмульгатора. Кроме этого оборудование установки может быть оснащено теплоизоляцией 32, а трубопроводы - теплоизоляцией 32 и/или теплоспутниками 33 (для простоты указаны только одна теплоизоляция 32 и один теплоспутник 33, размещенные на трубопроводе 1 подвода продукции скважин).

Установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов работает следующим образом.

Продукция скважин I, обработанная деэмульгатором в системе нефтесбора, по трубопроводу 1 поступает на ступень 2 сепарации газа и предварительного сброса воды, например, в трехфазный сепаратор 3. В трехфазном сепараторе 3 за счет снижения давления происходит отделение попутного газа II, а за счет отстаивания - отделение большей части пластовой воды III. При этом отделившийся попутный газ II по трубопроводу 5 направляется на утилизацию (например, на свечу рассеивания, факел или в нагреватель 18), а пластовая вода III по трубопроводу 6 - на очистные сооружения 27. Предварительно обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) IV из трехфазного сепаратора 3 по трубопроводу 4 прокачивается сырьевым насосом 7 через первый рекуперативный теплообменник 8 в отстойник обезвоживания 10 ступени 9 обезвоживания тяжелой нефти (природного битума). При необходимости (например, в случае ухудшения процесса отделения воды в трехфазном сепараторе 3 и/или отстойнике обезвоживания 10) на прием сырьевого насоса 7 производится дозирование деэмульгатора V с помощью блока 31 подачи реагента. В рекуперативном теплообменнике 8 предварительно обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) IV подогревается за счет тепла горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) VI до температуры 50-70°С и далее поступает в отстойник обезвоживания 10. В отстойнике обезвоживания 10 происходит частичное обезвоживание тяжелой нефти (природного битума) до остаточного содержания воды в ней не более 5%. При этом отделившаяся вода VII из отстойника обезвоживания 10 направляется по трубопроводу 13 на вход в трехфазный сепаратор 3, а частично обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) VIII по трубопроводу 11 поступает в промежуточную буферную емкость 14. В случае нормальной работы трехфазного сепаратора 3 без возврата в него воды VII с отстойника обезвоживания 10 и при невысоком содержании тяжелой нефти (природного битума) в воде VII, она может направляться по трубопроводу 12 на очистные сооружения 27. Частично обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) VIII из промежуточной буферной емкости 14 промежуточным насосом 15 прокачивается через второй рекуперативный теплообменник 16 на ступень 17 глубокого обезвоживания тяжелой нефти (природного битума). В рекуперативном теплообменнике 16 частично обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) VIII подогревается за счет тепла горячей обезвоженной тяжелой нефти (природного битума) VI до температуры 70-90°С. На ступени 17 глубокого обезвоживания тяжелой нефти (природного битума) частично обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) VIII поступает в нагреватель 18, где она нагревается до температуры 120-130°С и далее направляется в колонну 19. В колонне 19 при температуре верха колонны 105-110°С и давлении верха колонны, близком к атмосферному, происходит испарение воды из тяжелой нефти (природного битума). Образующиеся водяные пары IX по трубопроводу 21 отводятся с верхней части колонны 19 в холодильник-конденсатор 22, где они охлаждаются, конденсируются и далее направляются в буферную емкость 23. Несконденсировавшийся газ X по трубопроводу 24 отводится из буферной емкости 23 на утилизацию (например, на свечу рассеивания, факел или в нагреватель 18), а водный конденсат XI по трубопроводу 25 поступает на прием насоса 26 и далее откачивается на очистные сооружения 27. Горячая обезвоженная тяжелая нефть (природный битум) VI по трубопроводу 20 отводится с куба колонны 19 и насосом 28 прокачивается последовательно через рекуперативные теплообменники 16 и 8, где она охлаждается и далее поступает в товарную буферную емкость 29. Товарная тяжелая нефть (природный битум) XII с остаточным содержанием воды в ней не более 0,5% (по массе) из товарной буферной емкости 29 товарным насосом 30 подается потребителю.

Для снижения тепловых потерь на установке и предотвращения застывания тяжелой нефти (природного битума) в застойных зонах оборудование и трубопроводы установки могут быть оснащены теплоизоляцией 32, а трубопроводы могут быть снабжены теплоспутниками 33, которые представляют собой трубопроводы небольшого диаметра, смонтированные вдоль внешней стенки основного трубопровода и по которым циркулирует теплоноситель (например, водяной пар, горячая вода, нагретый гликоль и др.).

Предлагаемая установка подготовки тяжелых нефтей и природных битумов имеет следующие преимущества: во-первых, позволяет достичь глубокого обезвоживания тяжелых нефтей и природных битумов до I группы качества по ГОСТ Р 51858-2002, во-вторых, позволяет сократить количество отстойного оборудования, в-третьих, позволяет отказаться от подачи деэмульгатора или снизить его расход на установке подготовки, в-четвертых, позволяет рационально использовать тепло горячей тяжелой нефти (природного битума) в технологических целях, в-пятых, позволяет уменьшить тепловые потери на установке.