Устройство для нагрева тяжелых нефтей и эмульсий

(51)5 В 01 0 17/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по сбору, подготовкеи транспорту нефти и нефтепродуктов(56) Репин НН., Кутуков Е. Г., Карамышев ВГ. и др. Способ транспортавысоковязких нефтей и нефтяных эмульсий по трубопроводу и запуск его вэксплуатацию после остановки перекачки. - Транспорт и хранение нефтии нефтепродуктов, 1986,1 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ И ЭМУЛЪСК 1 (57). Изобретение может быть использовано для контактного нагрева высоковязких нефтей и эмульсий жидким теплоносителем в трубопроводах системы подготовки. Цепь изобретения состоит в повышении эффективности нагрева нефти горячей водой эа счет непосредственного их контакта в стройстве Устройство содержит линейный трубопровод 1, вертикально восходяц 1 ий элемент 2, наклонно нисходящий элемент 3. 11 ри движении нефти идет процесс перемешивания, который продолжается и на нисходящем элементе 3, происходят интенсивный тепло- обмен и выравнивание температур нефти и воды Начало элемента 2 и конец асной лиф-лы, 3 ил.Изобретение относится к нагревупродукции, В частности к технике контактного нагрева высоковязких нефтейи эмульсий жидким теплоносителем втехнологических трубопроводах установок термомеханической подготовки(деэмульсации) нефти,Цель изобретения - повышение эффективности нагрева высоковязкой нефти горячей водой путем непосредственного их контакта в технологическихтрубопроводах пунктов подготовки нефти.Иа фиг. 1 изображено устройстВо 15для нагрева тяжелых нефтей и эмульсий; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1;на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.Устройство содержит линейный технологический трубопровод 1, вертикально восходяц 1 ий элемент 2, наклонно нисходящий элемент 3, байпаснуюлинию 4 и задвижку 5, Вертикальныйэлемент устройства выполнен высотой,равной 5-10 диаметра. основного трубопровода, а нисходящий элемент расрполагают под углом 25-35 к горизонту. Диаметр байпасной линии составляет 0,1-0,2 диаметра основного трубопровода, Подобных устройств на трубопроводе может быть один или несколько в зависимости от физико-химическихсвойств нефти. Устройство для нагрева тяжелых нефтей и эмульсий в системе технологической обвязки пункта подготовки . работает следующим образом.Нефть и горячая вода в виде расслоенного потока движутся совместно40 по линейной части трубопровода 1, затем поток поступает в вертикальный . элемент 2. Ввиду большей плотности .оды по сравнению с нефтью Она скан ливается на этом вертикальном участке и через столб воды нефть всплывает. При этом происходит дробление нефти в мягком 1 гидродинамическом режиме и образуется грубодисперсная эмульсия, которая впоследствии легко50 расслаивается. В условиях перемешивания, которое продолжается и на нисходящем элементе 3 (где вода движет.я с большей скоростью, чем неФть), происходит интенсивный теплообмен и выравнивание температур нефти и воды. " Затем эмульсионный поток поступает в линейную часть, где начинается процесс его постепенного расслоения на нефть и воду, Интенсивность перемешивания в устройстве регулируется производительностью потока по нефти и воде. Для тонкой регулировки можно часть воды пропускать через байпасную линию 4, меняя степень открытия задвижки 5 Вариант с перемешивани 1 1ем в мягком гидродинамическом режиме позволяет в 1 О раз уменьшить время контактного нагрева нефти по сравнению с первым вариантом.Соотношение размеров вертикально восходящего элемента устройства выбрано из следуюц 1 их соображений. Дробление капель одной несмешивающейся жидкости в другой (нефти в воде) осуществляется при скорости потока Ч ) Ч, 1,1 ,. Критическая скорость зависит от физико-химических свойств нефти и воды. Бремя достижения устойчивого, при данном уровне турбулентности в трубопроводе, размера капельможно определить. Тогда высота вертикального элемента устройства Н =НЧ ; - = 5 - 1 О в зависимости от свойств транспортируемой среды, где 0 - диаметр трубопровода, м.Угол наклона нисходящего элементасв 25-35 определен экспериментально из условия сохранения дисперсности нефти, образованной в вертикальном участке. 11 ри большем угле наклона дисперсность в нисходяц 1 ем участке увеличивается. Диаметр байпасной линии 0,1-0,2 от диаметра основного трубопровода определен исходя из условия, что расход воды на подогрев нефти составляет менее 50; от расхода нефти, и что регулирование пере- пуска воды необходимо производить в пределах 50 Х от ее расхода. Данное соотношение диаметра байпасной линии к диаметру основного трубопровода также соответствует отношению вязкостей нефти и воды.П р и м е р. Участок промыслового трубопровода с внутренним диаметром 0,514 м, по которому транспортируетя продукция скважин обводненностью 31 Х с расходом жидкости 42 ЬО т/сут, среднее давление на участке трубопровода 1,49 МПа.- физические свойства транспортируемых компонентов - нефти, воды и попут 11 ого газа следуюц 1 ее. динамическая вязкость нефти 0,85 Па с, плотность нефти 850 кг/м ; пластовой волы 1009 к;:/и , попутного газа5 1 б 04394 б 1, 2 б 8 кг /м . Темп ер атур а перекачки енной структуры газожидкостного пото- продукции скважин 319 К. Давление ка в эмульсионную, Средняя скорость насьццения 11 К 1 а, газовый фактор на газожидкостного потока Ч и расход- месторождении 86 м /м , Критерием су- ного газосодержания /3 опредеЛяется5ществования эмульсионной структуры по типовому гидравлическому расчету является выражение ЧЧ, т.е. трубопровода. По гидравлическому рассредняя скорость течения продукции чету Чсм=0,91 м/с, а=0,718. скважин должна быть больше или равна По формуле для Ч срит подсчитывают критической скорости перехода рассло ее величину ,цля приведенных данных.0,.68,0,7- о,ЬзбО,ОТ РОД (-О 9 б + 9 94 Р+ )61,11 м/с,Рнгде1 н кинематическая вязкость нефти, м /с.2Сравнивая величину критическойскорости перехода Ч=1,11 м/с сосредней скоростью газожидкостной сме 20си Ч, =0,91 м/с, получают расслоенсм фную структуру течения продукции скважин при данных условиях,По зависимости для определения вре 25мени достижения устойчивого при данном уровне турбулентности, размерекапель определяют высоту вертикального элемента устройства.По формуле, определяя диаметр капли в эмул:сионном потоке220С 1 .= -= 0 00063 и =0 63 ммк 1,Ч ф1 я крподставляя значение диаметра каплив зависимость, Определяют время1 .О 1= 1,32 сОЧ,ВЗатем определяют высоту элемента т,где Ь = Ч Г - высота От Оси горизонтального трубопровода до радиусаскривления трубы, м,) =. 1,5 и.В вертикальном элементе устройства 15действует Относительная скоростьвсплытия капель, приближенно определяемая по формулам Стокса, Рыбчинского - Адамара и др.,Следовательно, скорость в вертикальном элементе складывается из суммы среднсй скорости смеси и относительной скорости,Определяют относительную скоростьпо формуле Стокса 55Иа РО - Р )атн 18 з1- - 0 34 м/с.=1,11 м/с, структура потока в вертикальном элементе будет эмульсионная Общая высота вертикального участка Н будет складываться из суммы 1 т и1,5 .Д.Н = 1 + 1,5 Д;Н =1,5 + 1,5 0,514=2,3 м - 5 Д,как в выражении Н/Д : В/А - 5 - 10.11 ричем для малых диаметров ближе к10 Д, а для больших диаметров ближек 5 Д.Угол наклона о нисходящего участка 25 - 35 определен экспериментально и подтверждается формулой для выноса водных скоплений,1009-850- з по - .з по, 1 нНгде= -- гидравлический уклон1,при 1.=14 м; О : 35Чем меньше угол наклона. тем длиннее наклонный трубопровод.Диаметр байпасной линии 0,1-0,2 от диаметра основного трубопровода определен исходя из условия, что расход воды на подогрев нефти составляет менее 50% От расхода нефти, и что регулирование перепуска воды необходимо производить в пределах 50% от ее расхода Данное соотношение диаметра байпасной линии к диаметру основного трубопровода также соответствует отношению вязкостей нефти и воды.Б оси 0 1 н= 0,01.Я (0,1 0)Эксперименты, проведенные на участке трубопровода с названными характеристиками (величинами), подтвердили достижение положительного эффекта., целью повышения эффективности нагрева нефти горячей водой путем непосредственного их контакта в трубопроводе, он снабжен последовательно соединенными вертикально восходящим инаклонно нисходящим элементами и байпасной линией по нижней образующейтрубопровода, соединяющей начало восходящего и конец нисходящего элементов посредством задвижки. Использование предполагаемого изобратения по сравнению с известными позволяет значительно повысить эффективность нагрева нефти путем непосредственного их контакта в трубопроводе; снизить металлоемкость существующих устройств; позволяет в нескольКо раэ повысить эффективность нагрева нефти в трубопроводе за счет их перемешивания; сокрагить эксплуатационные и капитальные затраты. А-А есть да Ри.г Составитель О. Калякинактор Л.Зайцева Техред М. Дидык ктор И.Муска Подпи о изобретениям 35; Раушская н Заказ 3412 ВНИИПИ Гос Тираж 566 рственного комитет 113035, Москва, тиям при ГКНТ СССР4/5 и от изводственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул, Гагарина,10 формула иэ обретения 1, Устройство для нагрева тяжелых нефтей и эмульсий, включающее ли- нейный технологический трубопроводи запорно-регулирующую арматуру, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что вертикальный элемент выполнен высотой, равной 5-10 диаметрам основного трубопровода, нисходящий расположен под угломо25-35 к горизонту, при этом диаметр байпасной линии составляет 0,1 - 0,2 диаметра основного трубопровода.