Трубчатый сепаратор для разделения текучих сред

Изобретение относится к сепараторам для разделения текучих сред, например нефти, газа и воды, используемых при добыче и отборе нефти и газа из пластов, расположенных ниже дна моря. Обеспечивает повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: сепаратор содержит корпус в виде трубы с входным и выходным поперечными сечениями, в основном соответствующими сечению транспортного трубопровода, к которому он подсоединен. В сепараторе установлено или к его выходу присоединено трубчатое колено или обводной трубопровод для образования ниже по течению от сепаратора гидравлического затвора, предназначенного для поддерживания в сепараторе определенного уровня текучей среды, и, кроме того, обеспечивающего за счет радиуса кривизны труб возможность чистки сепаратора и обводного трубопровода скребками, 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к сепараторам для разделения текучих сред, например нефти, газа и воды, используемым при добыче и отборе нефти и газа из пластов, расположенных ниже дна моря, содержащим корпус в виде трубы с входным и выходным поперечными сечениями, в основном соответствующими сечению транспортного трубопровода, к которому подсоединен трубчатый сепаратор.

Используемый здесь термин "в основном" подразумевает, что корпус сепаратора может иметь немного больший диаметр, что необходимо для реализации расслоенных потоков газа, нефти и воды в сепараторе.

В заявках на выдачу патента Норвегии №№19994244, 20015048, 20016216 и 20020619, поданных заявителем данного изобретения, раскрыты известные из аналогов трубчатые сепараторы для разделения нефти, воды и/или газа, размещаемые в скважине, на морском дне или на поверхности. Однако эти известные решения имеют недостаток, который заключается в том, что сепараторы нельзя очищать внутри с помощью механических приспособлений, называемых скребками или расширителями.

Настоящее изобретение предлагает решение, относящееся к выполнению трубчатого сепаратора, в котором можно использовать такие механические приспособления. Изобретение характеризуется тем, что в трубчатом сепараторе установлено или к его выходу присоединено трубчатое колено или обводной трубопровод для образования ниже по потоку от сепаратора гидравлического затвора, предназначенного для поддерживания в сепараторе определенного уровня текучей среды и вместе с тем обеспечивающего возможность чистки сепаратора и обводного трубопровода (с помощью скребков).

В зависимых пунктах 2-4 формулы раскрыты выгодные для использования особенности настоящего изобретения.

Настоящее изобретение ниже будет подробно раскрыто с помощью примеров и со ссылками на сопровождающие чертежи.

Фиг.1А1 и 1А2 - схематический чертеж трубчатого сепаратора с гидравлическим затвором в соответствии с настоящим изобретением, вид их части сверху (А1) и вид сбоку (А2).

Фиг.1B - гидравлический затвор в увеличенном масштабе.

Фиг.2-6 - альтернативные воплощения трубчатого сепаратора с гидравлическим затвором в соответствии с изобретением.

Как было сказано выше, на фиг.1 изображен трубчатый сепаратор 1 с гидравлическим затвором в соответствии с данным изобретением. Трубчатый сепаратор подсоединен к скважинному устью 5 с четырьмя скважинами 6, показанными на чертеже, с помощью транспортного трубопровода/магистрального трубопровода 7. Выше по потоку от скважинного устья 5 установлен магазин со скребками 8 (не показан), предназначенными для чистки нижерасположенного трубопровода, сепаратора и гидравлического затвора 7, 1, 2. Гидравлический затвор 2 расположен в сепараторе 1 ниже по потоку и образует, в представленном здесь и последующих примерах, интегрированную часть конструкции сепаратора. Гидравлический затвор 2 выполнен в виде трубчатого колена или байпаса, проходящего от преимущественно горизонтальной концевой части сепаратора 3 вверх, затем вниз и вдоль преимущественно горизонтальной выходной части сепаратора или выпускной трубы/транспортной трубы 4.

При проектировании гидравлического затвора 2 необходимо, конечно, обеспечить достаточно большую величину радиуса кривизны для того, чтобы через затвор легко могли проходить скребки и другое используемое оборудование.

Следует отметить, что термин "гидравлический затвор" используется во всем описании настоящего изобретения для иллюстрации возможности использования данного изобретения для разделения любого вида текучих сред, состоящих из двух или более текучих компонент. Однако поскольку представленный на чертежах пример касается получения нефти и газа, то в данном случае речь идет о "водяном затворе" для отвода от потока нефти отсепарированной воды. В месте перехода к водяному затвору 2, выше от него по потоку, с этой целью выполнена выемка 9, предпочтительно с перфорацией сверху выемки, для дренирования стока воды из сепаратора через дренажную трубу 10. Перфорация предотвращает прохождение в дренажное отверстие расширительного приспособления и обеспечивает равномерный сток воды вдоль пути движения потока над углублением 9. Вода может быть затем повторно инжектирована в соседнюю инжекционную скважину или может быть отведена для очистки или накопления в резервуар или тому подобное средство (не показано).

Способ работы согласно настоящему изобретению заключается в том, что нефть и воду, с возможным содержанием небольшого количества газа, вытекающие из устья скважины 5, разделяют в сепараторе, и нефть вместе с небольшим количеством попутного газа протекает через гидравлический затвор в транспортную трубу 4, в то время как отделенную воду дренируют из сепаратора через трубопровод 10. Сепаратор предпочтительно может быть оборудован устройствами для измерения параметров фаз и регулирования расхода фаз, что позволяет регулировать уровень воды и обеспечивать, в течение всего времени, дренирование необходимого количества воды.

При осуществлении раскрытого здесь решения представляется возможным легко произвести расширение или чистку скребками сепаратора и соединенных с ним трубопроводов.

Фиг.2 иллюстрирует решение, подобное показанному на фиг.1. Однако здесь в ситуации, когда добывают относительно большие количества газа (большая величина отношения газ/нефть), к скважинному устью присоединен циклон для отделения газа до разделения текучей среды в сепараторе с тем, чтобы избежать формирования газовых пробок, турбулентных течений и повторного перемешивания (расслоенной) текучей среды в водяном затворе. Газ, отделяемый в циклоне, может быть транспортирован по трубопроводу 12 в смежную скважину для повторного закачивания, или же он может быть направлен обратно в магистральный трубопровод 4, на участке ниже по потоку от сепаратора 1.

На фиг.3 представлено альтернативное решение, подобное показанному на фиг.2. После скважинного устья 5, но перед сепаратором 1, имеется демпфер (газовых) пробок 12, расположенный перед входом сепаратора 1. Поскольку послать скребок через такой демпфер пробок не представляется возможным, то пускатель скребков и батарея скребков 8 расположены таким образом, что трубопровод 13 для ввода скребков подсоединен к сепаратору 1 ниже по течению от демпфера пробок 12.

На фиг.4 представлен другой пример воплощения, подобного представленному на фиг.1. Однако в этом случае, при высоком соотношении текучая среда/газ, газ направляют в байпасный трубопровод 14, в обход водяного затвора. Газовый трубопровод 14 предпочтительно подсоединен к сепаратору выше по потоку от водяного затвора 2 и соединен с транспортным трубопроводом 4 ниже по потоку от водяного затвора.

Еще один пример воплощения изобретения представлен на фиг.5 и 6. Данное решение предназначено для использования в случае среднетяжелой нефти при обезвоживании нефтяной фазы до содержания воды, равного 0,5%, и базируется на примере воплощения изобретения, представленном на фиг.2, где для отделения газа перед трубчатым сепаратором 1 используют циклон 11. Поток нефти из трубчатого сепаратора 1 (фиг.5) транспортируют после прохождения водяного затвора 2 в расположенный ниже по потоку компактный электростатический коагулятор 15 (фиг.6) и затем в дополнительный нефтеводяной сепаратор 16, который отделяет от нефти воду, оставшуюся в потоке после процесса разделения в трубчатом сепараторе 1. Газ из циклона 11 возвращают в нефтяной поток, протекающий в транспортном трубопроводе 17, после дополнительного нефтеводяного сепаратора 16.

1. Сепаратор для разделения текучих сред, содержащий трубчатый сепаратор (1) с корпусом в виде трубы с входным и выходным поперечными сечениями, в основном соответствующими сечению транспортного трубопровода (4, 7), к которому подсоединен сепаратор, отличающийся тем, что в трубчатом сепараторе (1) установлено или к его выходу присоединено трубчатое колено или обводной трубопровод (2) для образования ниже по течению от трубчатого сепаратора (1) гидравлического затвора, предназначенного для поддерживания в сепараторе определенного уровня текучей среды, причем трубчатое колено или обводной трубопровод (2) имеют радиус кривизны, обеспечивающий прохождение скребков для чистки сепаратора.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что выше по течению от трубчатого сепаратора (1) расположен циклон (11), предназначенный для отделения газа, при этом сепаратор имеет возможность возврата газа по трубопроводу (12) обратно в транспортный трубопровод (4) ниже по течению от трубчатого сепаратора (1).

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что для транспортирования газа в обход гидравлического затвора (2) имеется байпасный трубопровод (14), при этом вход байпасного трубопровода (14) соединен с трубчатым сепаратором выше по течению относительно гидравлического затвора, а выход байпасного трубопровода (14) соединен с транспортным трубопроводом (4) ниже по течению относительно трубчатого сепаратора (1).

4. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что он содержит электростатический коагулятор и после него размещен дополнительный сепаратор (16) ниже по течению от трубчатого сепаратора (1), при этом имеется возможность транспортирования газа из циклона (11) обратно в транспортный трубопровод (4) на участке после дополнительного сепаратора (16) и направления воды из дополнительного сепаратора (16) на повторное закачивание в смежную скважину.