Патент на изобретение №2378033

(54) СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения нефти, газа и воды в системе сбора и подготовки продукции нефтяных скважин с высоким газосодержанием. Сепарационная установка содержит технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, успокоительный трубопровод, восходящий и горизонтальный трубопроводы депульсатора. Установка снабжена трубопроводом перепуска газа, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом, а конечный – с горизонтальным трубопроводом депульсатора. Последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной, снабженной патрубком отвода газа. Эта колонна установлена внутри технологической емкости. Нижняя ее часть погружена в технологическую емкость и не доходит до нижней стенки. В колонне размещены сливные полки, установленные с наклоном друг к другу и перекрытием друг друга. Диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части. Технический результат состоит в повышении эффективности сепарации. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения нефти, газа и воды в системе сбора и подготовки продукции нефтяных скважин с высоким газосодержанием.

Известна сепарационная установка, включающая успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, трубопроводы для отбора свободной воды, газовый коллектор и распределительную перегородку [Авторское свидетельство СССР 1005820, МПК В01D 19/00].

Недостатком установки является невысокая эффективность при сепарации нефти с высоким газосодержанием (более 100 м³/м³), т.к. в горизонтальном трубопроводе депульсатора создается избыток газа в жидкости, что затрудняет его выделение и в целом ухудшает сепарацию.

Наиболее близкой к заявляемой является сепарационная установка, содержащая успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, трубопроводы для отбора свободной воды, газовый коллектор. На восходящем трубопроводе депульсатора установлена разделительная перегородка с начальным участком в успокоительном коллекторе, а конечным – в горизонтальном трубопроводе депульсатора [Патент РФ 2198015, Кл. В01D 19/00].

Недостатком известной установки является невысокая эффективность сепарации нефти с высоким газосодержанием (более 100 м³/м³), обусловленная вторичным перемешиванием фаз вследствие того, что в канал, образованный разделительной перегородкой для свободного прохождения газа, попадает часть газоводонефтяной смеси и происходит интенсивное перемешивание фаз в горизонтальном трубопроводе депульсатора. При этом вместе с газом уносится значительное количество жидкости. Кроме того, недостатком является сложность размещения и монтажа разделительной перегородки.

Недостатком устройства является также то, что в успокоительном трубопроводе наблюдается движение газовых и жидкостных пробок. Это вызывает значительную пульсацию в трубопроводе и неравномерную подачу газоводонефтяной смеси в технологическую емкость. Пульсация в трубопроводе, транспортирующем газоводонефтяные смеси, может привести к аварии трубопровода, особенно в сварных соединениях, к перегрузке сепарационной установки, а следовательно, к уносу в газопроводы больших количеств жидкости и снижению тем самым пропускной способности трубопроводов.

Технический результат – повышение эффективности сепарации газоводонефтяной смеси за счет обеспечения условий, исключающих интенсивное перемешивание фаз, снижение пульсации потока, а также снижение уноса жидкости вместе с газом и повышение пропускной способности трубопровода вследствие того, что трубопровод перепуска газа размещен снаружи трубопровода подвода газоводонефтяной смеси.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной сепарационной установке, включающей успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, особенность заключается в том, что установка снабжена трубопроводом перепуска газа, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом, а конечный – с горизонтальным трубопроводом депульсатора, выполненным с уклоном 0,003-0,005%, при этом последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной, установленной внутри технологической емкости с выступающей верхней и погруженной нижней частью по высоте, не доходящей до нижней стенки технологической емкости, кроме того, в вертикальной колонне размещены сливные полки, установленные с наклоном друг другу и перекрытием друг друга, а диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части, при этом диаметр трубопровода перепуска газа определяется соотношением гидравлического сопротивления газа в нем и гидростатическим давлением столба жидкости в восходящем трубопроводе депульсатора.

Снабжение установки трубопроводом перепуска газа способствует повышению эффективности сепарации, исключению интенсивного перемешивания фаз и упрощению его монтажа и демонтажа.

Размещение одного из концов трубопровода перепуска газа в успокоительном трубопроводе препятствует попаданию жидкости вместе с газом в трубопровод перепуска газа вследствие того, что давление газа в верхней точке трубопровода перепуска газа поддерживается выше, чем давление в успокоительном трубопроводе.

Размещение другого конца трубопровода перепуска газа в горизонтальном трубопроводе депульсатора обеспечивает подачу свободного газа непосредственно в горизонтальный трубопровод, при этом исключается перемешивание газа с водонефтяной смесью, т.к. осуществляется раздельный ввод газа в газоводонефтяной поток.

Установление горизонтального трубопровода депульсатора с уклоном 0,003-0,005% обеспечивает постепенное расслоение газоводонефтяной смеси на газ, нефть и воду и последующее раздельное движение потока. Этим обеспечивается равномерная подача газоводонефтяной смеси в технологическую емкость.

Выполнение погруженной части колонны меньшего диаметра, чем выступающей части, способствует плавному стечению жидкости в емкость сплошным потоком за счет сил гравитации.

На чертеже показана сепарационная установка.

Сепарационная установка содержит технологическую емкость 1 для разделения газоводонефтяной смеси, переливную перегородку 2, успокоительный трубопровод 3, восходящий 4 и горизонтальный 5 трубопроводы депульсатора. Установка снабжена трубопроводом перепуска газа 6, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом 3, а конечный – с горизонтальным трубопроводом 5 депульсатора, выполненным с уклоном 0,003-0,005%. Последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной 7, снабженной патрубком отвода газа 8. Колонна 7 установлена внутри технологической емкости 1 с выступающей верхней частью и погруженной нижней частью по высоте, не доходящей до нижней стенки технологической емкости, при этом в колонне 7 размещены сливные полки 9, установленные с наклоном друг другу и перекрытием друг друга, при этом диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части. Кроме того, по верхним образующим успокоительного трубопровода 3 за точкой врезки трубопровода перепуска газа 6 в успокоительный трубопровод 3 и горизонтального трубопровода 5 депульсатора перед врезкой трубопровода перепуска газа 6 в горизонтальный трубопровод 5 депульсатора размещены соответственно горизонтальная разделительная перегородка 10 и разделительный экран 11, выполненный в виде козырька, и задвижка 12, установленная на начальном участке трубопровода перепуска газа 6.

Установка работает следующим образом.

Продукция скважин – газоводонефтяная смесь с высоким содержанием газа – предварительно расслаивается в успокоительном трубопроводе 3 на газ, нефть и воду, при этом отделенный свободный газ поступает в трубопровод перепуска газа 6 и далее – в горизонтальный трубопровод 5 депульсатора. При этом разделительная перегородка 10 предотвращает унос газа с жидкостью, а разделительный экран 11 способствует дальнейшему перемещению газа по горизонтальному трубопроводу 5 депульсатора, предотвращая его перемешивание с потоком жидкости. Весь поток жидкости равномерным слоем в условиях умеренной турбулизации, обеспечиваемой уклоном горизонтального трубопровода 5 депульсатора, поступает в вертикальную цилиндрическую колонну 7, где происходит отделение и отбор свободного газа по трубопроводу 8, который далее отводится потребителю. Из колонны 7 поток через сливные полки 9 поступает в технологическую емкость 1, где происходит окончательное разделение водонефтяной эмульсии на нефть и воду. При этом отделенная вода стекает в нижнюю часть технологической емкости и выводится из аппарата, нефть через переливную перегородку 2 отводится из емкости. При понижении содержания газа в водогазонефтяной смеси гидравлическое сопротивление снижается и это снижение компенсируется частичным прикрытием задвижки 12 для предотвращения попадания жидкости в трубопровод перепуска газа. Кроме того, диаметр трубопровода перепуска газа 6 определяется соотношением гидравлического сопротивления газа в нем и гидростатическим давлением столба жидкости в восходящем трубопроводе депульсатора 4.

Установка находит промышленное применение, в частности используется на одном из нефтедобывающих предприятий Оренбургской области.

Формула изобретения

Сепарационная установка, включающая успокоительный трубопровод, депульсатор, технологическую емкость для разделения газоводонефтяной смеси, отличающаяся тем, что установка снабжена трубопроводом перепуска газа, начальный участок которого соединен с успокоительным трубопроводом, а конечный – с горизонтальным трубопроводом депульсатора, выполненным с уклоном 0,003-0,005%, последний соединен с вертикальной цилиндрической колонной, установленной внутри технологической емкости с выступающей верхней и погруженной нижней частью, по высоте не доходящей до нижней стенки технологической емкости, кроме того, в вертикальной колонне размещены сливные полки, установленные с наклоном друг к другу и перекрытием друг друга, а диаметр погруженной части колонны меньше диаметра выступающей ее части.

РИСУНКИ