Трубное устройство предварительной сепарации

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для предварительного разделения газожидкостной смеси в системе сбора и подготовки продукции нефтяных и газовых скважин. Устройство содержит расширяющийся кверху наклонный и горизонтальный участки, патрубки для подвода газожидкостной смеси, для отвода газа и для отвода жидкости. На расширяющемся наклонном участке, а также на входе и выходе горизонтального участка установлены перегородки с образованием ловушек, сообщенных с патрубками для отвода жидкости. Между корпусом и нижней частью перегородки на выходе горизонтального участка выполнено отверстие, сообщенное с патрубком для отвода жидкости. В перегородках установлены патрубки для прохода разделяемой смеси. Перегородки на горизонтальном участке устройства установлены с наклоном в сторону входной его части. Патрубок на входе горизонтального участка устройства снабжен завихрителем и соединен с чашеобразным заборным устройством. На выходе патрубков установлены отбойники. Технический результат состоит в повышении эффективности сепарации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для предварительного разделения газожидкостной смеси в системе сбора и подготовки продукции нефтяных и газовых скважин.

Известно трубное устройство, содержащее сепаратор в виде наклонной колонны с нефтеподводящим, нефтеотводящим и газовым коллектором, подключенной к нефтеотводящему коллектору несколькими нефтеотводящими трубопроводами [авт. свид. № 975030, кл. B 01 D 19/00, 1982].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации газа.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является трубное устройство, включающее расположенный на нижней части устройства горизонтальный цилиндрический участок трубопровода, переходящий в восходящий цилиндрический участок, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости [авт. свид. № 1282864, кл. B 01 D 19/00, 1987].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации газа и короткий межремонтный пробег, что объясняется тем, что из-за пульсации газожидкостной смеси на входе трубного устройства происходит проскакивание газа в жидкость и, кроме того, разрушение перегородок. Следует отметить, что устройство не дает возможность улавливать мелкодисперсную капельную жидкость.

Изобретение направлено на повышение эффективности сепарации газа за счет более полного отделения жидкости и успокоения потока газожидкостной смеси на входе трубного устройства с одновременным увеличением межремонтного пробега последнего.

Это достигается тем, что в трубном устройстве предварительной сепарации, включающем восходящий и горизонтальный участки трубопровода, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками для прохода разделяемой смеси перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости, горизонтальный участок расположен на верхней части устройства, восходящий участок трубопровода выполнен расширяющимся, патрубок для прохода разделяемой смеси, расположенный в начале горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем и соединен с чашеобразным заборным устройством, а на его выходе установлен отбойник, при этом во входной части трубного устройства установлен депульсатор.

Кроме того, на выходе патрубков для прохода разделяемой смеси, расположенных на расширяющемся наклонном участке и на выходе горизонтального участка трубного устройства, установлены отбойники.

Депульсатор выполнен в виде конуса с рассекающими пластинами.

Отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.

На чертеже схематично представлена предлагаемая сепарационная установка.

Трубное устройство предварительной сепарации (ТУПС) с расширяющимся наклонным 1 и горизонтальным 2 участками включает патрубок 3 для подвода газожидкостной смеси, патрубок 4 для отвода газа и патрубки 5 для отвода жидкости, соединенные с коллектором для сбора жидкости (не показано). На расширяющемся наклонном участке 1 трубного устройства, а также на входе и выходе горизонтального участка 2 установлены перегородки 6, 7 и 8 соответственно с образованием между корпусом трубного устройства и перегородками ловушек 9, 10 и 11, соответственно сообщенных с патрубками 5 для отвода жидкости, а между корпусом трубного устройства и нижней частью перегородки 8 либо в нижней части указанной перегородки выполнено отверстие 12, сообщенное с патрубком 5 для отвода жидкости посредством канала для сбора жидкости, образованного установленной в выходной части трубного устройства продольной перегородкой 13. В указанной перегородке выполнены щели 14 для дополнительного отвода капельной жидкости, выделившейся из газа, в вышеуказанный канал. В перегородках 6, 7 и 8 установлены патрубки 15, 16 и 17 соответственно для прохода разделяемой смеси, причем перегородки 7 и 8, расположенные на горизонтальном участке трубного устройства, установлены с наклоном в сторону входной его части. Патрубок 16 для забора разделяемой смеси, расположенный на входе горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем 18 и соединен с чашеобразным заборным устройством 19. На выходе патрубков 15-17 для забора разделяемой жидкости установлены отбойники 20, 21 и 22, причем отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.

Во входной части трубного устройства установлен конический депульсатор 23 с рассекающими пластинами (не показано).

ТУПС работает следующим образом.

Газожидкостную смесь (ГЖС) подают в трубное устройство по патрубку 3, где она попадает на конический депульсатор 23 с рассекающими пластинами, который выравнивает поток и под действием инерционных сил отклоняет жидкость к стенке расширяющегося наклонного участка трубного устройства, при этом газ устремляется к центральной его части. Жидкость под напором движется вверх по стенке трубного устройства, попадает в ловушку 9 и дренируется по патрубку 5 в коллектор для сбора жидкости. Частично освобожденный от жидкости поток ГЖС, встречая на своем пути патрубок 15 с перегородкой 6, суживается, а на выходе из патрубка расширяется, в результате чего происходит снижение температуры и скорости потока с отделением жидкости, а отбойник 20 отклоняет поток ГЖС к стенкам трубного устройства, где мелкие капли сливаются в крупные, после чего образовавшаяся жидкость стекает в ловушку 10, дренируется в патрубок 5 и выводится в коллектор. Далее газ вместе с мелкодисперсной туманной капельной жидкостью поступает через чашеобразное заборное устройство 19 в суживающее устройство в виде патрубка 16 с завихрителем 18, где под действием центробежных сил и отбойника отбрасывается к стенке трубы, что обеспечивает соударение и слияние капель жидкости. Затем жидкость под действием сил инерции, гравитации и поверхностного натяжения в пленочном пристеночном режиме стекает в ловушку 11 и через отверстие 12 между перегородкой 8 и корпусом трубного устройства попадает в канал для сбора жидкости, откуда дренируется в патрубок 5 и отводится в коллектор для жидкости. Установленный на выходе патрубка 17 отбойник 22 обеспечивает дополнительное отделение жидкости, которая через щели 14 в продольной перегородке 13 стекает в канал для сбора жидкости, при этом оребрение на указанном отбойнике способствует успокаиванию вращающегося потока и предотвращению уноса жидкости вместе с газом.

Использование предлагаемого трубного устройства предварительной сепарации позволит повысить по сравнению с прототипом эффективность сепарации газа за счет более полного отделения жидкости от газа. Это становится возможным вследствие:

- снижения скорости разделяемой смеси во входной части устройства, сопровождающегося конденсацией жидкости из газожидкостного потока, выполнением восходящего участка устройства расширяющимся;

- успокоения потока разделяемой смеси во входной части депульсатором;

- охлаждения разделяемой смеси в завихрителе для обеспечения слияния мелкодисперсных капелек жидкости;

- улучшения коалесцирования капелек жидкости путем установки отбойников на расширяющемся участке трубного устройства.

Кроме того, установка депульсатора в трубном устройстве обеспечит увеличение его межремонтного пробега за счет успокоения потока разделяемой смеси во входной части (в устройстве по прототипу из-за пульсации потока разделяемой смеси будет происходить разрушение перегородок).

Формула изобретения

1. Трубное устройство предварительной сепарации, включающее восходящий и горизонтальный участки трубопровода, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками для прохода разделяемой смеси перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости, отличающееся тем, что горизонтальный участок расположен на верхней части устройства, восходящий участок трубопровода выполнен расширяющимся, патрубок для прохода разделяемой смеси, расположенный в начале горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем и соединен с чашеобразным заборным устройством, а на его выходе установлен отбойник, при этом во входной части трубного устройства установлен депульсатор.

2. Трубное устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе патрубков для прохода разделяемой жидкости, расположенных на расширяющемся наклонном участке и на выходе горизонтального участка трубного устройства, установлены отбойники.

3. Трубное устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что депульсатор выполнен в виде конуса с рассекающими пластинами.

4. Трубное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.

РИСУНКИ

Рисунок 1