Установка для сбора и подготовки нефти

 

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам для отделения нефти от сопутствующих ей компонентов в продукции скважин, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в системах сбора и подготовки нефти на промыслах. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Установка содержит резервуар, в нижней части которого установлен гидроциклонный сепаратор , выполненный в виде обечайки, с тангенциальным патрубком входа, над которой установлен перевернутый цилиндрический стакан. Сепаратор снабжен газоотводной трубой с выполненными в ней отверстиями, по крайней мере одно из которых расположено внутри стакана, а другое - около дна резервуара, внутри трубы расположен поплавок. Установка снабжена конусообразной воронкой, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой, нижняя часть которой размещена в полости воронки. В нижней части воронки с внешней стороны установлен тангенциальный патрубок вывода суспензии, ось которого расположена в плоскости касательной к окружности сечения воронки. 2 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (л

Ю

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1717168 (21) 4682754/26 (22) 30.03.89 (46) 15.10,92, Бюл. ¹ 38 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти (72) А.Е. Ольгин и А.П. Лебединец (56) Авторское свидетельство СССР № 1717168 кл. В 01 D 19/00, 1987. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ (57) Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам для отделения нефти от сопутствующих ей компонентов в продукции скважин, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в системах сбора и подготовки нефти на промыслах. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к устройствам для отделения нефти от сопутствующих ей компонентов в продукции скважины и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в системах сбора и подготовки нефти на промыслах, и является усовершенствованием известного устройства.

Целью дополнительного изобретения является повышение надежности устройства путем локализации места осаждения песка и его непрерывного вывода из системы.

На фиг.1 схематически представлено поперечное сечение установки; на фиг.2— сечение А — А фиг.1.

Установка состоит из резервуара 1 (показан в меньшем масштабе, чем остальные

„„ 0 „„1768220A2 надежности работы устройства. Установка содержит резервуар, в нижней части которого установлен гидроциклонный сепаратор, выполненный в виде обечайки, с тангенциальным патрубком входа, над которой установлен перевернутый цилиндрический стакан. Сепаратор снабжен газоотводной трубой с выполненными в ней отверстиями, по крайней мере одно из которых расположено внутри стакана, а другое— около дна резервуара, внутри трубы расположен поплавок. Установка снабжена конусообразной воронкой, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой, нижняя часть которой размещена в полости воронки. В нижней части воронки с внешней стороны установлен тангенциальный патрубок вывода суспензии, ось которого расположена в плоскости касательной к окружности сечения воронки. 2 ил, части), гидроциклонного сепаратора, выполненного в виде вертикально расположенной обечайки 2 нижний конец которой расположен в конусообразной воронке 3 и перевернутого цилиндрического стакана 4.

Установка содержит также газоотводную трубу 5, на которой установлена обечайка 2, в верхней части которой установлены радиальные стержни 6, с помощью которых обечайка 2 крепится к газоотводной трубе 5 и на которых обечайка 2 крепится к газоотводной трубе 5 и на которых консольно вертикально вниз укреплены упругие пластины 7, способные колебаться под действием потока скважинного флюида. В газоотводной трубе 5 выполнены отверстия 8 и 9, а на ее верхней части смонтировано переменное

1758220 гидравлическое сопротивление, включающее корпус газового клапана 10. B корпусе газового клапана 10 имеется глухая перегородка с седлом 11. Внизу корпуса клапана

10 укреплена направляющая втулка 12 для стержня 13, к которому в средней части прикреплена тарелка 14 с шайбой из бензостойкой резины, а в верхней части — штифт, пронизывающий его в перпендикулярном к плоскости чертежа направлении и взаимодействующий с проушинами двух рычагов на шарнирах с противовесами 15, которые могут при регулировке перемещаться по рычагам и закрепляться на них винтом. К нижней части стержня 12 крепится гибкая тяга (трос) 16 с поплавком 17, Вверху корпуса 10 имеется полость, соединенная с патрубком

18 и отделенная от нижней части огнепре,градителем 19, Вход газожидкостной смеси (скважинного флюида) в установку осуществляется через патрубок 20„который входит в обечайку 2 тангенциально, Входной конец патрубка 20 расположен выше его выходного кольца. Выход подготовленной нефти происходит через переточную трубу 21, а выход суспензии через патрубок 22, который танген циально подкл ючен к нижней части конусообразной .-оронки 3 с тем же направлением, что и в сепараторе.

Симметричная воронка 3 выполняет роль нижней конусной части гидроциклона, в которой происходит классификация твердой фазы жидкости. На стенках конусной воронки в результате вращения жидкости происходит увеличение концентрации твердой фазы, сгущение пульпы.

Для создания интенсивного вращательного движения жидкости в конусной воронке 3 нижняя часть обечайки 2 опущена ниже верхнего среза воронки, т,е. жидкость, выходящая из обечайки, имеет большую тангенциальную составляющую своего потока, выполняющего роль гидромешалки. Конусная воронка с цилиндрической обечайкой представляет собой это как бы разорванный гидроциклон. Кроме того, погружение обечайки в воронку предотвращает вынос песка в пространство резервуара, минуя объем воронки.

Установка работает следующим образом.

Нефтеводогазовая смесь с механическими примесями поступает по патрубку 20 в обечайку 2, Тангенциальное расположение патрубка 20 обеспечивает вращательное движение жидкости относительно вертикальной оси, а наклон патрубка способствует поступательному движению вниз за счет кинематической энергии потока. В

55 образующемся нисходящем вихре происходит разделение нефти, газа, воды и механических примесей в силу следующих факторов: действия гидравлических пульсаций в зоне обтекания жидкостью вибрируюuöèx под действием потока пластин, Механического контактного воздействия пластин на корпускулярнонефтяные конгломераты (нефть с окклюдированным газом, мехпримеси и глобулы воды с расположенными по ее поверхности твердыми частицами); действия центробежных, инерционных и гравитационных сил на каждую глобулу нефти, воды, твердую частицу и пузырек газа, Под действием центробежной силы и мехпримеси отбрасываются к стенке обечайки, а пузырьки газа, на которые центробежная сила практически не действует, занимают центральную часть. Происходит первичное разделение газа и жидкости с мехпримесями на основе принципа вихревого сепарирования. Механические частицы под действием центробежных сил прижимаются к стенкам обечайки и соскальзывают вниз. Под действием поступательного движения направленного вниз (входной конец тангенциального патрубка расположен выше выходного) потока пузырька газа и водонефтяная эмульсия с твердыми частицами испытывают инерционную силу, направленную против действия архимедовых сил выталкивания. При этом пузырьки газа, имеющие плотность в 1000 раз меньше, чем плотность нефти, практически не изменяют своего направленного вверх движения.

Происходит как бы вторичная инерционная сепарация. Вместе с водой, твердыми частицами часть нефтяных глобул, обладающих большой поступательной кинематической энергией достигает нижнего края обечайки

2 и входит в зону верхнего среза конусообразной воронки (нижний край обечайки 2 на

10-207 своей высоты опущен в конусообразную воронку).

Под действием остаточной тангенциальной составляющей потока жидкости из обечайки 2 происходит закручивание жидкости в конусообразной воронке, которое усиливается в результате тангенциального присоединения выходного патрубка 22 к конусообразной воронке. Вращением жидкости в воронке достигается дальнейшее разделение мехпримесей от нефти и предотвращение их оседания, т.е. мехпримеси вместе с пластовой водой непрерывно выводятся из воронки 3 по патрубку 22.

Нефтяная часть потока, выходящая из обечайки 2 и кольцевого пространства образованного ее боковой поверхностью и верхним срезом воронки 3 всплывает вверх. При

1768220 движении нефтяных капель и газовых пузырьков вверх под действием выталкивающих сил происходит их дальнейшее разделение, вследствие различной скорости всплытия (гравитационная сепарация) в слое воды расположенном между обечайкой

2 и верхним срезом конусообразной воронки 3. При этом практически весь газ собирается под донышком стакана 4 (его диаметр больше диаметра обечайки 2) собирающийся газ проходит через гидроэатвор (слой нефти толщиной Л Н в стакане 4) затем через отверстия 8 и транспортируется по газоотводной трубе 5 через клапанное отверстие в седле 11 и патрубок 18 к потребителю.

Для стабилизации давления газа и поддержания в результате определенного уровня жидкости в стакане 4 (величина гидрсзатвора) служит система прямого регулирования, состоящая из поплавка 17, взаимодействующего через кинематическую цепочку трос 16 стержень 13 — рычаги с противовесами 15, Система прямого регулирования работает следующим образом.

При увеличении количества поступающей с нефтью воды уменьшается содержание газа в водо-газо-нефтяной смеси с мехпримесями (флюида) растет толщина слоя воды Н в и уменьшается толщина слоя нефти Н>.

Выделившаяся вода непрерывно отводится из аппарата через патрубок 22 и специальный гидрозатвор (не показан) таким образом, что при переменном содержании воды во флюиде величина (Hs+ Н,) не изменяются. Уменьшение содержания газа приведет к падению давления в газоотводной трубе 5, к росту уровня воды в ней, а также к увеличению толщины гидроэатвора.

Повышение уровня воды в газоотводной трубе 5 приведет к уменьшению веса поплавка (увеличивается выталкивающая сила действующая на поплавок) и перемещению его вверх под действием противовесов.

При этом противовесы начнут опускаться до наступления нового условия равнове5 сия между их силой и весом поплавка 17 и поднимут тарелку 14, что приведет к уменьшению зазора между ней и седлом 11 отверстия клапана 10, и, как следствие, к увеличению давления газа в газоотводной

10 трубке 5.

Аналогичным образом регулируется давление газа при уменьшении количества воды в нефти или увеличении содержания газа во флюиде. В этом случае при опуска15 нии жидкости в газозатворе поплавок 17 переместится вниз, что приведет к увеличению зазора между тарелкой 14 и седлом 11 отверстием клапана 10 и уменьшению давления газа в газоотводной трубе 5.

20 Таким образом, давление газа в газоотводной трубе 5 поддерживается на определенном оптимальном уровне, несмотря на изменение количества газа и воды во флюиде.

25 Экономическая эффективность изобретения определяется повышением качества нефти, сокращением ее потерь от испарения, увеличением периода службы резервуаров без очистки их от песка, а также

30 созданием давления попутного газа на выходе. достаточного для ее промышленного использования.

Формула изобретения

Установка для сбора и подготовки неф35 ти поавтсв. %1717168, отли ча ющая ся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена конусообразной воронкой, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой, нижняя часть которой размеще40 на в верхней части полости воронки, и тангенциальным патрубком вывода суспензии, установленным в нижней части воронки с внешней стороны, при этом ось патрубка вывода суспензии расположена в плоскости

45 касательной к окружности сечения воронки.

1768220

17б8220

Составитель О.Калякина

Редактор В.Соколова Техред М,Моргентал Корректор О.Густи

Заказ 3601 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101