Трубное устройство предварительной сепарации

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения продукции скважин с высоким газосодержанием, при котором большая часть жидкости находится в аэрозольном состоянии. Устройство содержит восходящий участок трубопровода и камеру предварительного осаждения жидкости, патрубок для подвода газоводонефтяной смеси, патрубки для отвода газа и патрубки для слива отделившейся жидкости, соединенные с газожидкостным сепаратором. В восходящем трубопроводе размещен пучок труб. Камера предварительного осаждения жидкости содержит последовательно размещенные в ней вертикальные жалюзийные пластины, центральную трубу с конфузором и завихрителем и выходную трубу. На поверхности центральной трубы выполнены параллельно расположенные продольные щели. Центральная и выходная трубы разделены кольцевой щелью со встречными конусами. Технический результат состоит в повышении эффективности сепарации газоводонефтяной смеси с высоким газосодержанием. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения продукции скважин с высоким газосодержанием, при котором большая часть жидкости находится в аэрозольном состоянии.

Известно устройство для разделения газонефтяной смеси, включающее емкости гидродинамического делителя фаз и газосепаратора, соединенные между собой трубками, концы которых расположенные в гидродинамическом делителе фаз, установлены на различных уровнях, при этом устройство снабжено соединительным трубопроводом с распылителем, сообщающим между собой газовые зоны емкостей гидродинамического делителя фаз и газосепаратора, концы трубок в газосепараторе установлены на различных уровнях и в обеих емкостях расположены под уровнем жидкости [Авторское свидетельство №1260011, МПК В 01 D 19/00, Бюл. №36, 1986 г.].

Недостатком известной конструкции является высокое сопротивление потока в трубках по всей длине, а также то, что не обеспечивается предотвращение гидравлических ударов при прохождении газовых пробок через трубки вследствие малого диаметра их. Недостатком является также то, что это устройство малоэффективно при сепарации газоводонефтяной смеси с высоким газосодержанием.

Наиболее близким к заявляемому является 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, при этом горизонтальный участок расположен в 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 (конфузором), а на его выходе установлен отбойник, при этом во входной части трубного устройства установлен депульсатор. На выходе патрубков для прохода разделяемой жидкости, расположенных на расширяющемся наклонном участке и на выходе горизонтального участка трубного устройства, установлены отбойники [Патент РФ №2232617, кл. В 01 D 19/00, опубл. 2004.07.20].

Недостатком устройства является то, что на восходящем участке трубопровода при движении газожидкостной смеси образуются неблагоприятные условия для разделения структуры потока с прорывом газа вдоль верхней образующей, откатом жидкости по нижней образующей, что создает условия для повторного перемешивания (передиспергирования) фаз, кроме того, свободное пространство после завихрителя способствует возникновению «внезапного» расширения потока, которое по законам гидравлики способствует радиально-продольному завихрению потока, разрушая при этом вращательное движение потока. Этому же способствуют отбойники, расположенные перпендикулярно к разделяемому потоку. Все вышеперечисленное приводит к снижению эффективности сепарации.

Технический результат - повышение эффективности сепарации газоводонефтяной смеси, а также газоводонефтяной смеси с высоким газосодержанием.

Указанный технический результат достигается тем, что в трубном устройстве предварительной сепарации, включающем восходящий и горизонтальный участки трубопровода, в котором размещены конфузор с завихрителем, патрубки подвода разделяемой смеси, отвода жидкости и газа, согласно изобретению горизонтальный участок представляет собой камеру предварительного осаждения жидкости с размещенными в ней последовательно рядом вертикальных жалюзийных пластин, центральной трубой с конфузором и завихрителем и выходной трубой, при этом на поверхности центральной трубы выполнены последовательно расположенные продольные щели, а центральная и выходная трубы разделены кольцевой щелью со встречными конусами.

Размещение в восходящем участке трубопровода пучка труб способствует предотвращению интенсивного перемешивания фаз, т.к. в этом случае газ пройдет по ряду труб, расположенных в верхней части пучка труб, а нефть и вода разделятся в ряде труб, расположенных в нижней части пучка труб. Чем больше содержание газа в газоводонефтяной смеси, тем через большее число труб проходит газ, т.е. создаются условия для разделения исходной смеси с высоким газосодержанием. Это позволит изменить дисперсное состояние потока, исключить интенсивное перемешивание фаз, снизить сопротивление потока вследствие того, в восходящем участке трубопровода разделяемый поток проходит и по межтрубному пространству.

Размещение в камере предварительного осаждения жидкости ряда вертикальных жалюзийных пластин обеспечивает отделение капель жидкости. Одновременное действие центробежной силы на поток и силы тяжести капель также способствует отделению жидкости от газа. Это происходит за счет резкого снижения скорости и увеличения времени прохождения газоводонефтяной смеси через эту камеру. Тем самым обеспечивается повышение эффективности сепарации газа за счет более полного отделения газа от жидкости.

На чертеже изображено трубное устройство предварительной сепарации.

Трубное устройство предварительной сепарации содержит восходящий участок трубопровода 1 и камеру предварительного осаждения жидкости 2, патрубок 3 подвода газоводонефтяной смеси и трубопровод (патрубок) 4 для отвода газа и патрубки (трубопроводы-гидрозатворы) 5 для слива отделившейся жидкости, соединенные с газожидкостным сепаратором 6. В восходящем трубопроводе 1 размещен пучок труб 7, а камера предварительного осаждения жидкости 2 содержит последовательно размещенные в ней вертикальные жалюзийные пластины 8, центральную трубу 9 с конфузором 10 и завихрителем 11 и выходную трубу 12. На поверхности центральной трубы 9 выполнены параллельно расположенные продольные щели 13. Кроме того, центральная 9 и выходная 12 трубы разделены кольцевой щелью 14 со встречными конусами. Уравнивание давлений в камере предварительного осаждения жидкости 2 и в газожидкостном сепараторе 6 осуществляется газоуравнительной линией 15.

Устройство работает следующим образом.

Газожидкостную смесь подают в трубное устройство по патрубку 3, где она проходит по пучку труб 7, в которых предотвращается интенсивное перемешивание фаз. В этом случае газ пройдет по ряду труб, расположенных в верхней части пучка труб, а нефть и вода разделяются в ряде труб, расположенных в нижней части пучка труб. Чем больше содержание газа в газоводонефтяной смеси, тем через большее число труб проходит газ, т.е. создаются условия для разделения исходной смеси с высоким газосодержанием. Предварительно разделенные газ и жидкость поступают в камеру предварительного осаждения жидкости 2, где под действием центробежных сил и соударения с жалюзийными пластинами 8 жидкость сепарируется на стенке камеры 2, откуда выводится по патрубку отвода жидкости 5 в жидкостной сепаратор 6. Уравнивание давлений в камере предварительного осаждения жидкости 2 и в газожидкостном сепараторе 6 осуществляется газоуравнительной линией 15, а поток жидкости поступает через конфузор 10 в центральную трубу 9 и далее, двигаясь вдоль винтовой поверхности завихрителя 11, постепенно закручивается. Капли жидкости под действием центробежных сил вращающегося потока сепарируются на стенке центральной трубы 9. По достижении пленкой жидкости максимальной толщины жидкость сбрасывается через продольные 13 и кольцевую 14 щели в межтрубное пространство и оттуда выводится через патрубок отвода жидкости 5 в жидкостной сепаратор 6. Очищенный газ из выходной трубы 12 по трубопроводу 4 направляют в газовый сепаратор (на чертеже не показан).

Устройство просто в изготовлении, отдельные узлы легко транспортируются и быстро монтируются на объект.

Трубное устройство предварительной сепарации, включающее восходящий и горизонтальный участки трубопровода, в котором размещены конфузор с завихрителем, патрубки подвода разделяемой смеси, отвода жидкости и газа, отличающееся тем, что в восходящем трубопроводе размещен пучок труб, а горизонтальный участок представляет собой камеру предварительного осаждения жидкости с размещенными в ней последовательно рядом вертикальных жалюзийных пластин, центральной трубой с конфузором и завихрителем, и выходной трубой, при этом на поверхности центральной трубы выполнены параллельно расположенные продольные щели, а центральная и выходная трубы разделены кольцевой щелью со встречными конусами.