Патент на изобретение №2236887

(54) СЕПАРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин. Установка содержит вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентричную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок. Гидроциклонный аппарат установлен в горизонтальной емкости, нижним торцом опирается в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой емкости, нижний торец каплеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата, газоотводящий трубопровод нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости емкости, а другим – входит в осевую зону газоотводящего трубопровода. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин.

Известен газожидкостной сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, трубопроводы подвода газожидкостной смеси (ГЖС), отвода газа и жидкости, сливные трубы, перегородку, разделяющую сепаратор на камеры [Авторское свидетельство СССР №1254606, кл. В 01 D 45/12, 1982].

Недостатком изобретения является низкая эффективность разделения газожидкостной смеси.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является газожидкостной сепаратор (гидроциклонный аппарат), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, трубопроводы подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, сливные трубы, перегородку, разделяющую сепаратор на камеры, при этом он снабжен газоуравнительным трубопроводом (патрубком), соединяющим корпус (газовую полость под конической перегородкой) сепаратора с трубопроводом отвода газа, при этом перегородка в корпусе сепаратора выполнена конической, одна из камер – входная, снабжена сливными трубами и концентрично установленной каплеотбойной камерой с завихрителем, конусной нижней частью и сливными трубами, нижние концы которых расположены ниже концов сливных труб входной камеры и установлены в гидрозатворный стакан в нижней части корпуса. Гидрозатворный стакан снабжен ребрами на наружной поверхности и выполнен высотой не менее верхнего уровня жидкости в сепараторе [Патент РФ 2190450, кл. В 01 D 19/00, 45/12, опубликовано 27.07.2002].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного газожидкостного сепаратора, относится низкая эффективность разделения газожидкостной смеси вследствие того, что:

– мал объем жидкости газожидкостного сепаратора для отстаивания жидкости и отделения пузырьков газа;

– конические днища входной камеры сепаратора и концентрично установленной каплеотбойной камеры с завихрителем уменьшают объем газожидкостного сепаратора для предварительного отделения свободного газа;

– завихритель, установленный в каплеотбойной камере, рассчитывается на определенный диапазон скоростей потока газа и за пределами этого диапазона увеличивается перепад давления, а это требует увеличения запаса уровня жидкости в гидрозатворе;

– размещение сливных труб на разных уровнях уменьшает возможный уровень затвора, а это, в свою очередь, уменьшает запас перепада давления, необходимый для предупреждения прорыва газа в уровень жидкости;

– газоуравнительный патрубок, соединяя газовую полость под конической перегородкой в сепараторе с трубопроводом отвода газа, не обеспечивает достаточную степень удаления выделившегося газа из жидкости;

– сужение площади прохода жидкости в гидрозатворном стакане уменьшает производительность газожидкостного сепаратора и создает возможность накопления мехпримесей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, повышение эффективности разделения газожидкостной смеси.

Указанный технический результат достигается тем, что сепарационная установка, содержащая вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентрично установленную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок, при этом гидроциклонный аппарат установлен в горизонтальной технологической емкости, нижним торцом опирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой технологической емкости, нижний торец каплеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата, газоотводящий трубопровод нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей технологической емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости технологической емкости, другим – входит в осевую зону газоотводящего трубопровода, кроме того, между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий трубопровод.

Размещение нижнего торца гидроциклонного аппарата опирающимися в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой технологической емкости и размещение нижнего торца каплеотбойной камеры на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата позволяет увеличить уровень гидрозатвора, что, в свою очередь, предупреждает проход газа в жидкость и наоборот, проход жидкости в газовую линию.

Соединение газоуравнительным патрубком газовой полости технологической емкости с осевой зоной газоотводящего трубопровода увеличивает снижение перепада давления, необходимого для гидрозатвора, и уменьшает вероятность выброса жидкости в газовую линию и попадания газа в жидкость за счет инжектирующего эффекта и удаления выделившегося газа из технологической емкости.

Установление газоотводящего трубопровода нижним торцом на уровне, соответствующем верхней образующей технологической емкости, приводит к выравниванию давления между газовой полостью технологической емкости и осевой зоной газоотводящего трубопровода, что позволяет увеличить гидрозатворный перепад между уровнем жидкости в технологической емкости и газоотводящем трубопроводе, а это предупреждает прорыв газа из входной полости вертикального гидроциклонного аппарата в газовую полость технологической емкости.

На чертеже представлена сепарационная установка, общий вид.

Сепарационная установка содержит горизонтальную технологическую емкость 1, в которой размещен вертикальный гидроциклонный аппарат 2 с патрубком 3 ввода газожидкостной смеси, нижним торцом опирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости 1. Концентрично гидроциклонному аппарату 1 установлена каплеотбойная камера 4, нижней торец которой расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата 2. Газоотводящий трубопровод 5 нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей горизонтальной технологической емкости 1. Установка также снабжена газоуравнительным патрубком 6, один конец которого размещен в газовой полости технологической емкости 1, другой – ходит в осевую зону газоотводящего трубопровода 5. Между газоуравнительным патрубком 6 и максимальным уровнем жидкости горизонтальной емкости 1 размещен отбойник 7 для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий трубопровод 5. Отделенная жидкость отводится через патрубок 8.

Сепарационная установка работает следующим образом.

Газожидкостная смесь (ГЖС) подается тангенциально через входной патрубок 3 в вертикальный гидроциклонный аппарат 2, где происходит разделение ГЖС, при этом свободный газ отделяется от жидкости и поднимается вверх, продолжая вращение, к открытому концу каплеотбойной камеры 4, а жидкость стекает вниз по стенке гидроциклонного аппарата 2. В каплеотбойной камере 4 газ продолжает вращение, при этом из него выделяется капельная жидкость, которая стекает по стенке каплеотбойной камеры 4. Газ, продолжая вращение, также движется вниз и попадает в газоотводящий трубопровод 5. В то же время газ, выделившийся в горизонтальной технологической емкости 1, через газоуравнительный патрубок 6 попадает в газоотводящий трубопровод 5. Для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий трубопровод 5 между газоуравнительным патрубком 6 и максимальным уровнем жидкости в горизонтальной емкости 1 установлен отбойник 7. Отделенная жидкость выводится через патрубок 8.

Использование предлагаемой сепарационной установки позволит:

– увеличить объем отстаивания и повысить качество сепарации жидкости и газа за счет отделения пузырьков свободного газа в технологической емкости;

– повысить эффективность разделения газожидкостной смеси, увеличить уровень гидрозатвора, тем самым предупредить проход газа в жидкость и, наоборот, проход жидкости в газовую линию;

– увеличить удаление выделившегося газа из технологической емкости за счет инжектирующего эффекта;

– предотвратить брызгоунос в газоотводящий трубопровод размещением отбойника между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной емкости;

– исключить возможность накопления мехпримесей в горизонтальной емкости, не уменьшая при этом проходное сечение для выхода жидкости из гидроциклона в горизонтальную емкость.

Формула изобретения

Сепарационная установка, содержащая вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентрично установленную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок, отличающаяся тем, что гидроциклонный аппарат установлен в горизонтальной технологической емкости, нижним торцом опирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой технологической емкости, нижний торец каплеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата, газоотводящий трубопровод нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей технологической емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости технологической емкости, а другим входит в осевую зону газоотводящего трубопровода, кроме того, между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий трубопровод.

РИСУНКИ