Резервуар для газовой флотации - RU2641926C2
Код документа: RU2641926C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к резервуарам для флотации, предназначенным для отделения углеводородов от пластовой воды, в частности к резервуарам для газовой флотации с уменьшенным количеством конструктивных элементов и внутренних трубопроводов, что предотвращает, сокращает или, по меньшей мере, ограничивает перепуск текучей среды.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Резервуары для газовой флотации используются для отделения нежелательных фаз или посторонних примесей, таких как углеводороды, от пластовой воды, что обычно реализуется за счет обеспечения или облегчения подъема нежелательных фаз на поверхность пластовой воды. После этого углеводороды могут быть удалены путем сбора с поверхности пластовой воды.
Стандартный резервуар для газовой флотации обычно состоит из нескольких камер, отделенных друг от друга разделительными стенками, но сообщающихся друг с другом по текучей среде. Во время работы пластовая вода поступает в резервуар, в котором создается круговое движение жидкости, заставляющее углеводороды подниматься на поверхность воды в резервуаре, а очищенную жидкость - опускаться на дно резервуара. За счет перетекания воды, находящейся внизу, в следующую камеру через отверстие для перетока текучей среды содержание углеводородов в пластовой воде в каждой последующей камере будет уменьшаться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая степень ее чистоты на выходе из резервуара. При такой конструкции одна из проблем заключается в необходимости значительного усиления разделительных стенок между камерами резервуара для газовой флотации, так как уровень текучей среды в каждой камере может быть разным, и эта разница в уровне текучей среды может оказаться достаточно большой, что может привести к смятию разделительной стенки и самого резервуара. Кроме того, в зависимости от местоположения отверстия для перетока текучей среды между разделительными стенками резервуара, может происходить перепуск воды между камерами, вследствие чего содержание углеводородов в воде, выходящей из последней камеры, будут выше требуемого уровня.
Во избежание перепуска воды в одном из типов резервуаров для газовой флотации предусмотрена соединительная труба, предназначенная для последовательного соединения камер без перепуска воды от впускного патрубка к выпускному патрубку. Указанная соединительная труба расположена так, чтобы из одной камеры в другую поступала максимально очищенная вода, чтобы вода успокаивалась вблизи поверхности и диспергировалась (во взаимодействии с перегородкой) таким образом, чтобы формировался такой характер движения потока и такие скорости, которые облегчали бы сбор поверхностных углеводородов в нефтесборный лоток. Указанная соединительная труба также представляет собой участок, где могут образовываться микропузырьки, обеспечивающие равномерное перемешивание потока перед его поступлением в следующую камеру.
Однако в случае нарушения технологического режима указанная соединительная труба создает возможность для неконтролируемого повышения или уменьшения расхода на входе, обуславливая большую разность уровней в камерах, что может привести к смятию внутренних стенок, вследствие чего возникает необходимость в значительном усилении конструкции резервуара. Для сведения к минимуму риска формирования большой разности уровней можно увеличить диаметр соединительной трубы. Однако такое увеличение может нарушить режим потока в резервуаре, а также уменьшить рабочий объем камер и, соответственно, эффективность работы резервуара. Кроме того, применение такой соединительной трубы ограничено стандартными диаметрами труб и размерами прокатного листового материала, а также сопутствующими затратами. Помимо этого, заполнение и опорожнение резервуара представляет собой тонкий технологический процесс, требующий тщательного наблюдения за уровнем текучей среды в каждой камере.
Флотационный резервуар еще одного типа называется резервуаром с извилистым каналом, содержащим несколько камер, разделенных перегородками; при этом часть перегородки представляет собой перфорированную пластину или отверстие, обеспечивающее выравнивание уровня в камерах. Однако резервуар с извилистым каналом обеспечивает лишь горизонтальное течение потока; где отделение нежелательных фаз происходит под действием силы тяжести и по времени. В резервуаре с извилистым каналом текучая среда движется внутри камеры (по ее длине) практически в одном направлении и выходит из камеры через перфорированную пластину или отверстие в смежную камеру, где она движется горизонтально по длине этой камеры, проходя «извилистым маршрутом» столько камер, сколько предусмотрено в данном конкретном резервуаре. Непрерывный режим течения от одного конца к другому также обуславливает требование к наличию отдельных точек сбора в каждой камере, что также требует наличия дополнительных патрубков на резервуаре, внешней трубопроводной обвязки и трубопроводной арматуры для удаления нежелательных фаз.
Таким образом, существует потребность в резервуарах для газовой флотации, способных предотвращать, сокращать или ограничивать перепуск воды с одновременным устранением или снижением зависимости от соединительной трубы.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Настоящим изобретением предложен резервуар для газовой флотации, предназначенный для отделения посторонних примесей от текучей среды. Указанный резервуар содержит ряд смежных камер, которые сообщают находящейся в них текучей среде круговое движение за счет использования наклонных перегородок, предусмотренных в каждой камере. Каждая камера отделена от нефтесборного лотка переливной перегородкой, через которую переливаются посторонние примеси. Все смежные камеры сообщаются друг с другом по текучей среде посредством соединительного канала, который дает возможность текучей среде с уменьшенным содержанием посторонних примесей перетекать в смежную камеру для дальнейшего уменьшения степени загрязнения. Чередование каналов прохождения текучей среды с соединительными отверстиями между смежными камерами обеспечивает, по меньшей мере, частичное выравнивание уровня текучей среды в смежных камерах, а также дополнительно предотвращает, сокращает или ограничивает перепуск текучей среды при ее прохождении из одной камеры в другую.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен резервуар для флотации, предназначенный для удаления посторонних примесей из поступающей в него текучей среды, содержащий следующие элементы;
нижнюю часть, задающую днище резервуара, и стенку, задающую борта резервуара;
ряд смежных камер внутри резервуара, отделенных друг от друга разделительными стенками; при этом каждая камера содержит наклонную перегородку, сообщающую круговое движение текучей среде, находящейся в камере;
нефтесборный лоток, охватывающий каждую камеру и отделенный от каждой камеры переливной перегородкой, расположенной напротив наклонной перегородки;
впускной патрубок, сообщающийся по текучей среде с одной из камер из ряда смежных камер и предназначенный для приема текучей среды, содержащей посторонние примеси; при этом указанный патрубок расположен вблизи наклонной перегородки ряда смежных камер для придания кругового движения текучей среде, поступающей в камеру;
при этом каждая камера сообщается по текучей среде с соседними камерами через соединительный канал, расположенный в нижней части разделительной стенки каждой камеры и практически напротив нефтесборного лотка; при этом соединительный канал обеспечивает прохождение текучей среды из камеры к задней стороне наклонной перегородки смежной камеры;
соединительное отверстие в разделительной стенке между двумя смежными камерами, обеспечивающее сообщение по текучей среде между двумя смежными камерами;
канал для прохождения текучей среды в наклонной перегородке, по меньшей мере, в одной из камер из ряда смежных камер, обеспечивающий перетекание текучей среды между смежными камерами через наклонную перегородку, по меньшей мере, одной камеры; и
выпускной патрубок, сообщающийся по текучей среде с одной из камер из ряда смежных камер, через который выходит пластовая вода;
при этом соединительное отверстие и канал для прохождения текучей среды предусмотрены в чередующихся смежных камерах.
В другом варианте реализации резервуара для флотации, описанного выше, соединительное отверстие расположено у основания разделительной стенки ближе к переливной перегородке.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, соединительный канал расположен вблизи основания наклонной перегородки на одном конце и вблизи задней стороны наклонной перегородки смежной камеры - на другом конце.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, канал для прохождения текучей среды расположен у основания наклонной перегородки.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, канал для прохождения текучей среды представляет собой перфорированную пластину в наклонной перегородке.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, выпускной патрубок расположен вблизи основания стенки последней камеры.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, впускной патрубок расположен в первой камере.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, каждый набор смежных камер характеризуется наличием или соединительных отверстий, или каналов для прохождения текучей среды, расположенных в чередующемся порядке, что обеспечивает выравнивание уровня текучей среды в смежных камерах, одновременно предотвращая перепуск текучей среды в последнюю камеру резервуара.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, резервуар содержит распределительный коллектор, сообщающийся по текучей среде с каждой камерой для подачи или отвода текучей среды из резервуара.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, наклонные перегородки резервуара в смежных камерах выстроены по одной линии.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, наклонные перегородки резервуара смещены относительно друг друга, по меньшей мере, в двух смежных камерах.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, на верхнем крае переливной перегородки предусмотрен, по меньшей мере, один вырез, облегчающий перелив нежелательной фазы в нефтесборный лоток.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, резервуар дополнительно содержит впускной патрубок, сообщающийся по текучей среде с каждой камерой и предназначенный для закачивания в камеру газа, опционально в виде микропузырьков.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, к посторонним примесям относятся углеводороды, эмульгированная и тяжелая нефть.
В еще одном из вариантов реализации резервуара для флотации, описанного выше, текучей средой служит пластовая вода.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлено изометрическое изображение одного из иллюстративных вариантов реализации резервуара для газовой флотации с пятью камерами;
На фиг. 2 показан вид сверху резервуара для газовой флотации по фиг. 1;
На фиг. 3 показан изометрический вид сбоку резервуара для газовой флотации по фиг. 1;
На фиг. 4 показан поперечный разрез резервуара для газовой флотации по фиг. 1, выполненный по разделительной стенке между первой и второй камерами;
На фиг. 5 показан поперечный разрез резервуара для газовой флотации по фиг. 1, выполненный по третьей камере, где видна перфорированная пластина, обеспечивающая проникновение текучей среды из второй камеры в третью камеру;
На фиг. 6 показан поперечный разрез резервуара для газовой флотации по фиг. 1 между наклонной перегородкой и нефтесборным лотком, на котором можно видеть соединительные отверстия между первой и второй камерами и между третьей и четвертой камерами, обеспечивающие сообщение по текучей среде между указанными камерами и проникновение текучей среды из первой камеры во вторую камеру и из третьей камеры в четвертую камеру;
На фиг. 7 показан график зависимости совокупной эффективности очистки текучей среды от времени ее пребывания в камере, демонстрирующий повышенную эффективность очистки при увеличении количества последовательно расположенных камер;
На фиг. 8 представлено изометрическое изображение еще одного из иллюстративных вариантов реализации резервуара для газовой флотации с пятью камерами, в котором местоположение наклонных перегородок камер может варьироваться;
На фиг. 9 показано изометрическое изображение поперечного разреза резервуара для газовой флотации по фиг. 8, выполненного по границе первой камеры;
На фиг. 10 показано изометрическое изображение поперечного разреза резервуара для газовой флотации по фиг. 8, выполненного по разделительной стенке между первой и второй камерами;
На фиг. 11 показано изометрическое изображение поперечного разреза резервуара для газовой флотации по фиг. 8, выполненного по границе второй камеры;
На фиг. 12 показано изометрическое изображение поперечного разреза резервуара для газовой флотации по фиг. 8, выполненного границе третьей камеры; и
На фиг. 13 показано изометрическое изображение поперечного разреза резервуара для газовой флотации по фиг. 8, выполненного по границе пятой камеры.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
В настоящей заявке описаны системы, устройства, методы и варианты реализации резервуаров для газовой флотации, пригодных, по меньшей мере, для частичного удаления из текучей среды, такой как пластовая вода, или снятия с нее посторонних примесей или нежелательных фаз, а также способы осуществления такого удаления или съема. Следует иметь в виду, что способы, системы, устройства, методы и варианты реализации, описанные в настоящем документе, представлены исключительно в качестве примера для специалистов в данной области техники и ни в коем случае не носят ограничительного характера. Все ссылки на варианты и примеры осуществления настоящего изобретения по всему тексту настоящей заявки следует рассматривать как ссылки на иллюстративный вариант или пример осуществления настоящего изобретения, не носящий ограничительного характера.
Следует понимать, что ссылки на посторонние примеси или нежелательные фазы указывают на углеводороды, или посторонние примеси или фазы, которые, по меньшей мере, частично содержат углеводороды, но не ограничены углеводородами, и могут содержать иные или альтернативные примеси, которые ведут себя таким образом, что для их удаления из текучей среды целесообразно использовать резервуар для газовой флотации.
На фиг. 1 и 3 представлены изометрические изображения одного из вариантов реализации флотационного резервуара, такого как резервуар для газовой флотации, предназначенный для удаления из текучей среды, такой как пластовая вода, посторонних примесей, таких как нежелательные фазы; углеводороды, которые легче воздуха; и/или нефть или нефтепродукты; или нефтяные эмульсии. Резервуар для газовой флотации, обозначенный позицией (10), состоит из основания (50), задающего днище резервуара (10), и стенки (45), задающей окружность резервуара (10). Резервуар (10) для газовой флотации разделен на множество последовательно расположенных камер, предназначенных для сбора пластовой воды и придания ей, в общем, кругового движения в каждой отдельной камере в общем продольном направлении таким образом, чтобы поверхность текучей среды двигалась в направлении нефтесборного лотка (15), в котором собираются посторонние примеси, такие как углеводороды или нефть, снятые с поверхности текучей среды.
Ряд разделительных стенок (65) используется для задания границ каждой камеры. Хотя резервуар (10), показанный на всех чертежах, содержит пять камер, следует иметь в виду, что резервуар может также содержать меньшее или большее количество камер, что зависит от реологических и прочих свойств очищаемой пластовой воды, скорости текучей среды, степени очистки и т.д. Каждая камера резервуара соединена со смежной камерой посредством соединительного канала (75), показанного на фиг. 9 и 10, который позволяет текучей среде перетекать из одной камеры в другую.
Впускной патрубок (20), обычно расположенный ближе к верхней части стенки (45), используется для подачи текучей среды с посторонними примесями, такой как пластовая вода, в резервуар (10) и первую камеру резервуара (10). Наклонная перегородка (40) делит надвое каждую из камер резервуара (10), сообщая текучей среде круговое движение в каждой отдельной камере. Текучая среда, такая как пластовая вода, поступает в первую камеру через впускной патрубок (20), расположенный вблизи наклонной перегородки (40), предназначенной для придания текучей среде кругового движения в первой камере. Следует иметь в виду, что наклонная перегородка (40) сообщает текучей среде круговое движение в продольном направлении камеры, что заставляет посторонние примеси, такие как углеводороды, которые легче воздуха, подниматься на поверхность воды в первой камере, а более чистую и, соответственно, более тяжелую воду - опускаться на дно (50) резервуара. Переливная перегородка (35) отделяет камеры резервуара (10) от нефтесборного лотка (15), в котором собираются посторонние примеси, такие как нефть, по мере того, как они переливаются через перегородку, поднимаясь из каждой камеры. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения переливная перегородка (35) содержит один или множество V-образных вырезов (не показаны), выполненных на верхнем крае перегородки (35), которые дают возможность нефти переливаться через перегородку в нефтесборный лоток (15). В альтернативном варианте реализации заявленного изобретения на верхнем крае переливной перегородки могут быть выполнены вырезы иной формы, облегчающие перелив нежелательной фазы в нефтесборный лоток (15), или же на нем могут быть вообще не предусмотрены какие-либо вырезы. Снятая с поверхности пластовой воды нефть может собираться любым удобным для этого способом.
Для более эффективного удаления посторонней примеси через переливную перегородку (35) в нефтесборный лоток (15) перед перетеканием текучей среды в смежную камеру в соединительном канале (75) может быть собрана текучая среда с донной или нижней области вблизи наклонной перегородки первой камеры, благодаря чему увеличивается путь движения вращающейся текучей среды. Соединительный канал (75) может затем вывести текучую среду в смежную камеру к задней стороне наклонной перегородки (40) смежной камеры. Текучая среда, поступающая в смежную камеру, характеризуется круговым движением, которое обусловлено воздействием на нее наклонной перегородки. Перетекание текучей среды в следующую смежную камеру может осуществляться аналогичным образом. Соединительный канал (75) может быть сформирован наклонной перегородкой (45) в сочетании с отражательной перегородкой.
Первая камера и смежная с ней камера, именуемая камерой №2 или второй камерой, также могут сообщаться друг с другом по текучей среде через соединительное отверстие (60), расположенное в нижней части их разделительной стенки (65). За счет расположения соединительного отверстия (60) в нижней части разделительной стенки более чистая вода перетекает из первой камеры во вторую камеру, что обеспечивает выравнивание уровня текучей среды в этих смежных камерах. Следует понимать, что более чистой водой называется вода, содержащая меньше посторонних примесей в сравнении с водой, поступающей в первую камеру.
Во второй камере наклонная перегородка (40) опять сообщает текучей среде круговое движение, заставляя посторонние примеси подниматься на ее поверхность, а более чистую воду - опускаться ближе к днищу (50) резервуара. И в этом случае посторонние примеси снимаются с поверхности воды во второй камере и собираются в нефтесборном лотке (15) через переливную перегородку (35); при этом степень очистки текучей среды во второй камере повышается в сравнении со степенью очистки воды, поступающей из первой камеры.
Следует отметить, что между второй и третьей камерами не предусмотрено соединительное отверстие во избежание перепуска текучей среды из первой камеры в третью камеру без существенного уменьшения содержания в ней посторонних примесей. Недопущение перепуска текучей среды повышает время ее удержания в резервуаре, благодаря чему значительно больший объем посторонних примесей может быть снят с поверхности текучей среды в каждой камере через переливную перегородку (35) и собран в нефтесборном лотке (15).
За счет расположения соединительного канала (75) на оптимальном расстоянии от соединительного отверстия (60) текучая среда должна испытать достаточное количество круговых движений, чтобы активизировать подъем посторонней примеси на поверхность до того, как текучая среда перетечет из второй камеры в соседнюю третью камеру, обеспечивая тем самым перетекание в соседнюю третью камеру текучей среды со сниженным содержанием посторонней примеси, снижая при этом риск ее перепуска.
Для обеспечения полного или почти полного выравнивания уровня текучей среды между камерами, в которых отсутствует соединительное отверстие, используется канал (70) для прохождения текучей среды, который позволяет ей проходить через наклонную перегородку (40), предусмотренную в этих камерах, таких как камера №3. Таким образом, текучая среда переносится в третью камеру за счет кругового движения, но она может также просто перетекать туда через канал (70) в случае заметной разницы в уровнях текучей среды между второй и третьей камерами. По мере того, как посторонние примеси поднимаются на поверхность, они переливаются через переливную перегородку (35) и попадают в нефтесборный лоток (15), за счет чего уменьшается содержание посторонних примесей в третьей камере в сравнении со второй камерой.
Перенос текучей среды из одной камеры в другую со снижением риска перепуска возможен за счет сочетания соединительного отверстия между первой и второй камерами и соединительного канала с каналом для прохождения текучей среды. Такая схема также обеспечивает полное или почти полное выравнивание уровня текучей среды в смежных камерах, благодаря чему снижается риск смятия разделительной стенки. При такой схеме с чередующимися соединительными отверстиями и каналами для прохождения текучей среды во флотационном резервуаре (10) может быть использовано любое необходимое количество камер.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения канал (70) для прохождения текучей среды, как это показано на фигурах, может представлять собой перфорированную пластину.
Кроме того, следует иметь в виду, что наклонные перегородки (40) могут устанавливаться в разных местах камер; при этом не обязательно, чтобы наклонные перегородки (40) были выстроены в одну линию, как это показано на фиг. 1-6. Например, наклонные перегородки (40) могут быть смещены относительно друг друга так, как это показано в примерах осуществления настоящего изобретения, носящих неограничительный характер, проиллюстрированных на фиг. 8-13. Путем изменения местоположения наклонных перегородок (40) можно отрегулировать расход текучей среды в каждой камере в соответствии с потребностью или необходимостью.
Наклонные перегородки возбуждают круговое движение жидкости в каждой камере. Круговое движение позволяет увеличить путь движения текучей среды в резервуаре в сравнении со стандартным резервуаром такого же диаметра. Увеличенный путь движения текучей среды обеспечивает сепарацию фаз с удельной плотностью (УП), приближающейся к УП воды, таких как эмульгированная нефть и вязкие текучие среды, которые используются при полимерном заводнении. Кроме того, увеличение пути движения текучей среды повышает шансы пузырьков и микропузырьков на вхождение в соприкосновение и соединение с примесями, содержащимися в текучей среде, обеспечивая их всплытие на поверхность для последующего съема и перелива в нефтесборный лоток (15).
Для заполнения или опорожнения резервуара (10) перед его вводом в эксплуатацию или для проведения технического обслуживания резервуара (10) может быть использован распределительный коллектор (25), сообщающийся по текучей среде с камерами резервуара (10).
Выпускной патрубок (55) может быть расположен в последней камере резервуара (10) напротив входной камеры, обеспечивая прохождение текучей среды через все камеры со съемом посторонних примесей в каждой из них, что дает на выходе из резервуара текучую среду, максимально очищенную от посторонних примесей.
На фиг. 2, 3, 4, 5 и 6 показаны различные виды резервуара (10) с каналами (70) для прохождения текучей среды и соединительными отверстиями (60), чередующимися друг с другом, которые обеспечивают гидравлическое сообщение между смежными камерами с одновременным снижением риска перепуска текучей среды и, по меньшей мере, частичное выравнивание ее уровня. Как можно видеть на фигурах, в резервуаре (10) не предусмотрена соединительная труба. Отсутствие соединительной трубы позволяет исключить использование сопутствующих обводных трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, что упрощает конструкцию, снижает расходы и облегчает техобслуживание. Кроме того, повышаются возможности масштабирования.
Конструкция, описанная в настоящем документе, позволяет лучше справляться с нарушениями технологического режима, так как в этом случае к потоку, перетекающему из одной камеры в другую, предъявляется меньше ограничительных требований ввиду использования соединительного канала (75), соединительных отверстий (60) и, соответственно, канала (70) и (85) для прохождения текучей среды, чередующихся между собой в каждой камере во избежание перепуска текучей среды, что способствует выравниванию уровня текучей среды в камерах и улучшает удаление посторонних примесей благодаря недопущению перепуска.
Упразднение соединительной трубы позволяет создавать резервуары, рассчитанные на больший расход, так как предложенная конструкция характеризуется повышенной масштабируемостью. Кроме того, обеспечивается возможность ее применения в тех сферах, где требуется такой же расход с увеличенным временем удержания текучей среды.
Кроме того, расположение каналов (70) и/или (85) для прохождения текучей среды в наклонных перегородках для соединения между собой различных камер, а также соединительных каналов (75) может также усилить конструкцию резервуара, тогда как соединительная труба дает мало или почти никаких конструктивных преимуществ, а также сама требует наличия опорных приспособлений в дополнение к тем, которые требуются резервуару как таковому.
Помимо преимуществ, связанных с принципом работы резервуара (10), резервуар (10) с чередующимися между собой соединительными отверстиями (60) и каналами (70) и (85) для прохождения текучей среды менее чувствителен к заполнению и опорожнению, так как при использовании соединительных отверстий и каналов для прохождения текучей среды к потоку, перетекающему из одной камеры в другую, предъявляется меньше ограничительных требований. Чередование каналов для прохождения текучей среды и соединительных отверстий способствует выравниванию уровня текучей среды в смежных камерах во время заполнения и опорожнения резервуара. Поскольку уровень текучей среды в смежных камерах практически полностью выравнивается, к такому резервуару предъявляется меньше конструктивных требований, чем к флотационным резервуарам, конструкция которых предусматривает использование соединительной трубы.
Следует понимать, что соединительные отверстия (60) и каналы (70) и (85) для прохождения текучей среды должны чередоваться от камеры к камере для предотвращения или снижения риска перепуска текучей среды, обеспечивая при этом, по меньшей мере, частичное выравнивание ее уровня между смежными камерами.
Кроме того, требуется меньшее количество труб во внешней трубопроводной обвязке и единиц запорно-регулирующей арматуры. Обычно в схеме, где используется соединительная труба, для выравнивания уровня при заполнении и опорожнении используется несколько внешних труб. Резервуар, описанный в настоящем документе, таких труб не требует.
За счет использования альтернативной схемы, вкратце описанной в настоящем документе, образуется более длинная проточная часть, которая обеспечивает удаление посторонних примесей из поступившей в резервуар текучей среды до того, как она достигнет выпускного патрубка (55) в последней камере. Кроме того, отличительным признаком этой проточной части является то, что она выполнена горизонтальной в отличие от стандартных конструкций, в которых используется вертикальная проточная часть. Эта горизонтальная проточная часть позволяет пузырькам или микропузырькам прикрепляться к частицам посторонней примеси, способствуя их подъему на поверхность вращающейся текучей среды для последующего сбора.
На фиг. 7 показан график, демонстрирующий, что эффективность очистки зависит от времени пребывания текучей среды в камерах и количества последовательных камер (сепараторов). Хотя резервуар, описанный в настоящем документе, состоит из пяти камер, предполагается, что наличие дополнительных камер будет способствовать повышению эффективности его работы.
Следует иметь в виду, что в дополнение к круговому движению, создаваемому наклонными перегородками (40), через впускной патрубок (не показан) в каждую камеру могут вводиться пузырьки, опционально в виде микропузырьков, которые дополнительно стимулируют подъем посторонних примесей, таких как углеводороды, на поверхность текучей среды для их сбора в нефтесборный лоток (15). Микропузырьки могут подаваться к основанию разделительной стенки, необязательно ближе к соединительным отверстиям, для вхождения в соприкосновение с посторонними примесями, такими как нефть, способствуя их подъему на поверхность. Пузырьки меньшего размера могут быть использованы для снижения скорости подъема, повышая тем самым возможность их «прилипания» к частицам посторонних примесей. В качестве альтернативного варианта или дополнительно микропузырьки могут подаваться к основанию наклонной перегородки (40).
Помимо использования соединительного канала (75) для переноса текучей среды из одной камеры в другую, в одном из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения соединительный канал (75) может быть использован как для переноса жидкости, так и для сужения зоны газожидкостного контакта частиц посторонней примеси с пузырьками или микропузырьками. Например, пузырьки или микропузырьки могут вводиться в соединительный канал (75) в дополнение или вместо введения пузырьков или микропузырьков в сами камеры. Такая схема ввода пузырьков или микропузырьков в узкую зону повышает вероятность их вхождения в соприкосновение и присоединения к частицам посторонней примеси, содержащейся в текучей среде. Газ может вводиться локализованно в еще более ограниченное пространство, например в соединительную трубу (75), а затем высвобождаться вблизи поверхности по мере выхода из соединительного канала (75), где он может быть эффективно удален из текучей среды. Прочие технологии обычно основаны на принципе диспергирования газа в большом объеме, например внутри камеры, а не его концентрации в узкой зоне.
Следует иметь в виду, что принцип работы резервуара для газовой флотации, показанного на фиг. 8-13, аналогичен принципу работы резервуара, описанного выше в привязке к фиг. 1-6. Единственное различие заключается в том, что наклонные перегородки (40) в последовательно расположенных камерах смещены относительно друг друга. Специалистам в данной области техники понятно, что путем изменения положения наклонных перегородок и угла их наклона можно изменять профили скоростей текучей среды, чтобы добиться лучшего отделения и/или удаления нежелательной фазы или посторонних примесей.
Следует понимать, что в описанной конструкции для переноса текучей среды из одной камеры в другую используется соединительный канал, где для выравнивания уровня в камерах обычно используются только каналы для прохождения текучей среды и соединительные отверстия, тогда как в резервуарах с извилистым каналом для переноса текучей среды из одной камеры в другую используются перфорированные пластины или отверстия. Кроме того, в описанной конструкции могут быть использованы соединительные каналы, обычно содержащие отражательные и отбивные перегородки для возбуждения кругового движения в каждой отдельной камере. Такая схема используется для съема нежелательных примесей гидравлическим способом, а также для того, чтобы они быстрее и в большем объеме достигали поверхности (за счет действия водоотражательных перегородок и кругового движения текучей среды, который они создают). Так как считается, что на отделение посторонних примесей, включая фазы, влияет длина проточной части, эффективной сепарации можно добиться за счет использования кругового движения меньшего объема воды, чем при использовании всей длины камеры (за счет повторного многократного использования меньшего объема воды с круговым движением вместо однократного прохождения потока того же объема, двигающегося горизонтально). Результатом такого решения может стать сокращение требуемого времени удержания текучей среды в резервуаре, которое, в свою очередь, определяет объем (размеры) резервуара. В различных вариантах реализации заявленного изобретения описанный резервуар требует в 6-12 раз меньше времени (или объема), чем стандартный резервуар в аналогичных условиях. Описанная конструкция предусматривает одно (общее) приспособление съема в виде переливной перегородки в сочетании с нефтесборным лотком и единственную точку на поверхности резервуара (с сокращенным количеством патрубков, труб и единиц арматуры), через которую удаляются посторонние примеси.
Следует иметь в виду, что варианты осуществления заявленного изобретения, описанные в настоящем документе, никоим образом не носят ограничительного характера и представлены исключительно для иллюстративного описания настоящего изобретения. В конструкцию устройства могут быть внесены изменения, дополнения, замены или модификации, которые должны считаться входящими в объем настоящего изобретения и соответствующими его сущности.
Реферат
Изобретение относится к резервуарам для флотации и может быть использовано для отделения углеводородов от пластовой воды. Резервуар (10) для флотации, предназначенный для удаления посторонних примесей из поступающей в него текучей среды, содержит нижнюю часть, задающую днище (50) резервуара (10), стенку (45), задающую борта резервуара; ряд смежных камер внутри резервуара, отделенных друг от друга разделительными стенками (65), нефтесборный лоток (15), охватывающий каждую камеру и отделенный от каждой камеры переливной перегородкой (35). Каждая камера содержит наклонную перегородку (40), сообщающую круговое движение текучей среде, находящейся в камере. Переливная перегородка (35) расположена напротив наклонной перегородки (40). С одной из камер из ряда смежных камер сообщен по текучей среде впускной патрубок (20), расположенный вблизи наклонной перегородки (40) ряда смежных камер. Каждая камера сообщается по текучей среде с соседними камерами через соединительный канал (75), расположенный в нижней части разделительной стенки (65) каждой камеры и напротив нефтесборного лотка (15). Соединительный канал (75) выполнен с возможностью прохождения текучей среды из камеры к задней стороне наклонной перегородки (40) смежной камеры. В разделительной стенке (65) между двумя смежными камерами выполнено соединительное отверстие (60). В наклонной перегородке (40), по меньшей мере, в одной из камер из ряда смежных камер выполнен канал (70) для прохождения текучей среды, выполненный с возможностью перетекания текучей среды между смежными камерами через наклонную перегородку (40), по меньшей мере, одной камеры. С одной из камер из ряда смежных камер сообщен по текучей среде выпускной патрубок. Соединительное отверстие и канал для прохождения текучей среды предусмотрены в чередующихся смежных камерах. Изобретение позволяет обеспечить устройство для газовой флотации, предотвращающее, сокращающее или ограничивающее перепуск воды с устранением или снижением зависимости от соединительной трубы. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
