Патент на изобретение №2341722

(54) ГЕРМЕТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА СБОРА И ПОДГОТОВКИ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат изобретения – повышение герметизации установки сбора и подготовки продукции скважин, сокращение потерь легких углеводородов, упрощение конструкции, сокращение металлоемкости. Это достигается тем, что установка снабжена блоком сепарации с мультигидроциклоном, сливная трубка гидроциклонного элемента которого содержит кольцо треугольного профиля, а на поверхности сливной трубки выполнены сквозные отверстия по размерам, обеспечивающим беспрепятственный проход парогаза, а проход жидкости затруднен из-за действия капиллярных сил, каплеуловителем с тарелками в виде линзы, выполненными из объемного материала. 3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к герметизированным системам совмещенного трубопроводного транспорта жидкости (нефти, конденсата) и газа от промыслов до нефтеперерабатывающих предприятий.

Целью изобретения является обеспечение максимальной герметизации установки сбора и подготовки продукции скважин, ее упрощение и предотвращение потерь легких, наиболее ценных компонентов нефти и нефтепродуктов при сборе и подготовке продукции скважин.

Указанная цель достигается тем, что наличие мультигидроциклона модифицированной конструкции в блоке сепарации позволяет значительно интенсифицировать процесс за счет регулируемой закрутки потока. Такая закрутка потока жидкости позволяет разрушить метастабильное состояние системы газ (пар) – жидкость при разгазировании нефти, конденсата, нефтепродуктов и удалить тонко диспергированные газовые включения. Для удаления больших количеств выделившихся газов сливная трубка в сливной камере каждого гидроциклонного элемента мультигидроциклона должна быть выполнена таким образом, чтобы воспрепятствовать увлечению отделившихся газов жидкостью помимо сливной трубки. Этого можно достичь, если увеличить давление возле выводного отверстия сливной трубки, что достигается увеличением сопротивления в канале вывода жидкости. Кроме того, общеизвестно, что при истечении газожидкости через порог за последним интенсивно выделяется газ, а удаление этого газа через боковые отверстия в сливной трубке значительно интенсифицирует процесс дегазации жидкости. Поэтому сливная трубка снабжена кольцом равнобедренного треугольного профиля, обеспечивающим течение жидкости как за “порогом” и сквозными отверстиями, расположенными за кольцом. Это позволяет изменить поле давления возле выводного отверстия сливной трубки таким образом, что жидкость проходит по периферии сливной камеры, а газ удаляется по выводному каналу сливной трубки. Газ, выделенный за “порогом” истечения жидкости, удаляется через боковые отверстия сливной трубки и уносится общим потоком выделенного газа.

В мультигидроциклоне парогазожидкостная смесь, собранная в сборник этой смеси, соединенный трубопроводом с регулируемым по высоте патрубком, поступая в блок сепарации, ударяется о перегородку, что приводит к интенсификации процесса отделения газа от жидкости. Дополнительное отделение газа из жидкости происходит также, если сборник легкой жидкой фазы соединить с газовой областью блока сепарации через нижний отбойный козырек мультигидроциклона с боковыми щелями в этом козырьке, так как при этом происходит веерное истечение жидкости в виде тонкой пленки, а наличие отбойного козырька в мультигидроциклоне диспергирует стекающий поток жидкости.

Каплеуловитель в блоке сепарации, состоящий из тарелок в виде линз, выполненных из объемного материала, обеспечивает эффективное отделение капельной жидкости из газа вследствие значительных адгезионных сил жидких капель на поверхности объемного материала и действия сил на каплю в сторону периферии за счет кривизны поверхности, что приводит к коалесценции (укрупнению путем слияния) этих капель и стеканию жидкости по внутренней поверхности стенки каплеуловителя. Наклонная перегородка, установленная в блоке сепарации, воспринимает ударную нагрузку нисходящего потока жидкости, стекающего по регулируемому по высоте патрубку, при этом этот патрубок и наклонная перегородка образуют щель, причем щель регулируется не только по высоте, но и по форме, так как скошенный конец патрубка может образовывать как параллельную с перегородкой щель, так и под другим углом. Это дает возможность наиболее полно удалить газовые включения, находящиеся в метастабильном состоянии в жидкости за счет ударного эффекта и пленочного режима течения жидкости по наклонной перегородке. Наличие отверстия в перегородке позволяет скопившимся газам поступать в зону отсоса газа в блоке сепарации.

Таким образом, наличие блока сепарации с мультигидроциклоном, со сливными трубками, снабженными у входного отверстия наружной поверхности трубки кольцом, профиль которого представляет из себя равнобедренный треугольник, а за этим кольцом расположены отверстия, обеспечивающие беспрепятственный проход газа, позволяет значительно интенсифицировать процесс выделения газовых включений за счет интенсивной крутки потока и истечения его за “порогом”.

На фиг.1 схематично показана герметизированная установка сбора и подготовки продукции скважин; на фиг.2 – узел I (в увеличенном масштабе); на фиг.3 – узел II фиг.2.

Герметизированная установка сбора и подготовки продукции скважин состоит из нефтепровода 1, блока 2 сепарации с мультигидроциклоном специальной конструкции 3 и с каплеуловителем 4, а также с наклонной перегородкой 5 с отверстиями 6 для выхода парогазовой смеси и удаления последней, насоса 7 перекачки продукта, узла учета 8.

Мультигидроциклон специальной конструкции 3 с тангенциальным входным патрубком состоит из гидроциклонных элементов 12 (фиг.2) с завихрителями 13, обеспечивающими пленочный режим истечения газожидкости за счет изменяющейся по ширине винтовой канавки на внешней поверхности завихрителя, образуемой со стенкой элемента 14 отверстие выхода потока, сливных камер 15 в виде трубы длиной 20-50 ее диаметров с расширяющимся сборником 16 жидкости, а также сливной трубки 17 с кольцом 18 (фиг.3) треугольного профиля, обеспечивающим обтекание потоком этого кольца как движение потока жидкости за порогом. Кроме того, за кольцом на поверхности сливной трубки выполнены отверстия 19 такого размера, при котором для капельной жидкости проход затруднен в виду действия капиллярных сил, а парогазовая смесь проходит беспрепятственно. Сливная камера 15 крепится с помощью прикрепленного к этой камере фланца к стакану 20, в которой и устанавливается гидроциклонный элемент 12.

Мультигидроциклон специальной конструкции 3 снабжен также сборником 21 легкой жидкой фазы, соединенной с парогазовой областью 1 блока 2 сепарации боковыми щелями 22 нижнего отбойного козырька 23. Кроме того, он снабжен сборником 24 парогазожидкостной смеси. Сборник 24 соединен с газопаровой областью II блока 2 сепарации трубой 25 и патрубком 26. Последняя на конце имеет скос с углом наклона, равным наклону перегородки 5. Расстояние между патрубком 26 и перегородкой 5 может регулироваться поднятием или опусканием патрубка 26 с помощью шпилек 27 и гаек.

Каплеуловитель 4 блока 2 сепарации выполнен в виде гильзы 28 из трубы с тарелками 29, изготовленными из объемного материала (например, из регулярных проволочных насадок РПН).

Герметизированная установка сбора и подготовки продукции скважин работает следующим образом.

Продукт из скважин 9 поступает в нагреватель 10 и по линии 11 подается в аппарат. Газ высокого давления (ГВД) отправляется в систему подготовки газа (не показано).

Газосодержащий поток жидкости поступает в мультигидроциклон 3, где за счет тангенциального входного патрубка, имеющего наклон, распределяется равномерно по всем гидроциклонным элементам 12. Далее в каждом гидроциклонном элементе 12 истечение газосодержащей жидкости происходит в пленочном режиме за счет специальной конструкции завихрителя 13. В периферийной области гидроциклонного элемента собирается более тяжелая фаза – жидкость без газа, а в центре вращения потока образуется газопаровой шнур, поэтому на расстоянии, близком к центру вращения потока, происходит интенсивное выделение парогазовой смеси. Чем выше скорость вращения потока жидкости, тем больше перепад давления между периферией и центром вращения потока, следовательно, интенсивнее происходит выделение парогазовой смеси.

Парогазовая смесь по сливной трубке 17 с наружным кольцом треугольного профиля 18 и с отверстиями 19 для прохода парогазовой смеси, дополнительно выделенной при истечении за “порогом”, каковым является наружное кольцо 18, вместе с капельной жидкостью проходит в общий сборник 24 и по трубе 25 поступает в блок сепарации, ударяясь и стекая по наклонной перегородке 5, вызывая тем самым дополнительное выделение оставшихся газовых включений за счет осуществления пленочного режима течения сконденсированной жидкости и разрушения гидродинамического равновесия за счет энергии удара. При этом наклонная перегородка 5 имеет отверстия 6 для выхода газа. Кроме того, с патрубком 26 она образует регулируемую по форме и размеру щель для истечения жидкости. Газ собирается в парогазовой зоне II блока сепарации и, проходя каплеуловитель 4, отправляется потребителю.

Форма тарелок 29 каплеуловителя 4 в виде вогнутых по движению потока линз, как показали эксперименты в промышленных условиях, позволяет при прохождении парогазовой смеси не только удерживать капельную жидкость, но и предотвратить унос более тяжелых газообразных углеводородов. Это происходит за счет интенсивного массообмена этих углеводородов на большой контактной поверхности насадки из объемного материала.

Жидкий продукт без газа поступает на прием насоса 7 и, пройдя узел 8 учета продукции, отправляется потребителю. Парогазовая смесь по линии 30 поступает в конденсатор-холодильник 31, а по линии 32 конденсат с сухим газом направляется в бензосепаратор 33, где с помощью традиционных насадок жидкость отделяется от газа. Сухой газ по линии 34 подается в нагреватель (печь) 10 для сжигания и поддержания тем самым необходимой температуры процесса. Конденсат в виде сконденсированных легких углеводородов отправляется потребителю.

Такая конструкция герметизированной установки сбора и подготовки продукции скважин позволяет обеспечить максимальную герметизацию процесса за счет сокращения потерь легких углеводородов путем обработки этого продукта в мультигидроциклоне специальной конструкции, упростить конструкцию герметизированной установки сбора и подготовки продукции скважин и значительно сократить ее металлоемкость по сравнению с существующими конструкциями, обеспечивающими дегазацию продукции скважин.

Формула изобретения

Герметизированная установка сбора и подготовки продукции скважин, содержащая блок газосепарации, насос с узлами учета и трубопроводами обвязки, отличающаяся тем, что, с целью исключения потерь легких фракций продукции скважин и обеспечения наиболее полной герметизации установки, блок газосепарации снабжен мультигидроциклоном, сливная трубка каждого элемента которого имеет наружное кольцо треугольного профиля, а на поверхности сливной трубки выполнены сквозные отверстия по размерам, обеспечивающим беспрепятственный проход парогаза, а проход жидкости затруднен из-за действия капиллярных сил, каплеуловителем с тарелками в виде линзы, выполненными из объемного материала.

РИСУНКИ