Устройство для очистки трубчатого сепаратора
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для разделения материалов, добытых из скважины. Устройство содержит входную трубу и выходную трубу, имеющие такой же диаметр, что и корпус сепаратора, колено или изгиб в виде трубы, устройство с выходным трубопроводом перед коленом или изгибом. Предусмотрено возвращение с помощью насоса, установленного в выходном трубопроводе, частиц песка или макрочастиц других материалов, которые накапливаются в устройстве для выпуска текучей среды перед трубным коленом, вместе с текучей средой в сепаратор ниже по потоку от изгиба через трубопровод реверсированного потока путем изменения направления движения потока на обратное с помощью клапана реверсирования. Устройство для выпуска текучей среды соединено с системой промывки, включающей возвратный трубопровод, соединенный с выходным трубопроводом. Возвратный трубопровод предназначен для возврата текучей среды из устройства для выпуска текучей среды к соплам, установленным в указанном устройстве, служащим для смывания струей каких-либо частиц, которые могут накапливаться в устройстве для выпуска текучей среды в направлении ниже по потоку в указанном устройстве для выпуска текучей среды. Упрощается и удешевляется осуществление способа, повышается эффективность очистки. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству или приспособлению для очистки трубчатого сепаратора, в котором корпус сепаратора состоит из протяженного трубчатого тела и снабжен входной трубой на одном конце и выходной - на другом конце. Входная и выходная трубы сепаратора имеют по существу диаметр такой же величины, что и корпус сепаратора, при этом в выходной трубе имеется колено или изгиб в форме скобы, который предназначен для поддерживания уровня текучей среды в сепараторе, и, непосредственно перед указанным коленом или изгибом в форме скобы, устройство для выпуска из сепаратора текучей среды, например воды.
Уровень техники
Сепараторы рассматриваемого типа известны из уровня техники, в том числе из международной заявки на патент PCT/NO 03/00265, поданной самим заявителем. Однако указанная заявка на патент не предлагает решение проблемы очистки сепаратора. В частности, добыча нефти и газа сопровождается получением, в зависимости от состава подземного продуктивного пласта, большого или небольшого количества песка и отложений, которые необходимо удалять. В сепараторе вышеуказанного типа, который используют для отделения воды от добываемых нефти и газа, отложения могут накапливаться в таких местах, которые обычный расширитель труб (райбер) или скребок не может достигнуть. Это, в особенности, относится к устройству для выпуска воды в сепараторе.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает решение по очистке сепаратора вышеуказанного типа, которое является простым, действенным и недорогим для реализации и практического использования.
Настоящее изобретение отличается тем, что частицы песка или макрочастиц других материалов, которые вносятся в устройство для выпуска (воды) перед трубным коленом, возвращают в сепаратор после прохождения ими указанного колена за счет обеспечения изменения направления движения потока на обратное через трубопровод реверсирования с помощью клапана, как это предписано в независимом пункте 1 приложенной к описанию формулы изобретения.
Зависимые пункты 2-5 определяют выгодные особенности настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение далее будет раскрыто более подробно на нижеследующих примерах использования и со ссылками на сопровождающие чертежи.
Фиг.1 - схематическое изображение сепаратора с системой для промывки в соответствии с настоящим изобретением, а) в процессе райберования, б) при функционировании сепаратора.
Фиг.2 - а) схематическое изображение скребка или райбера, соответствующего настоящему изобретению, и b) схематическое изображение части сепаратора, показанного на фиг.1, вблизи его выходной трубы, с размещенным в этой части райбером или скребком (показан на фиг.2а)), предназначенным для использования при очистке сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3 - схематическое изображение части сепаратора с цилиндрическим шибером для закрытия отверстия для выпуска воды, выполненного в сепараторе; Фиг.3а) цилиндрический шибер, перемещаемый в осевом направлении; и Фиг.3b) - поворотный цилиндрический щибер.
Фиг.4 - схематическое изображение а) сепаратора во время работы и b) того же сепаратора в процессе очистки.
Осуществление изобретения
На фиг.1а), как отмечено выше, схематически показан сепаратор 1 для разделения текучей среды, содержащей в идеале нефть/газ/воду, соответствующий настоящему изобретению. Он содержит трубчатый корпус 2 (полная длина корпуса не показана) с входной трубой 4 и выходной трубой 5, трубное колено 3, соединенное с указанной выходной трубой 5 и устройством 6 для выпуска воды, расположенным перед коленом 3. В выходном трубопроводе 9, ниже по потоку от устройства для выпуска воды, установлен насос 7, предназначенный для подачи воды, которая отведена из сепаратора, к очистному устройству (не показано) или для повторного ввода в коллектор нефти/газа, как показано на фиг.1b).
Чтобы предотвратить осаждение грязи и твердых частиц в устройстве для выпуска воды, это устройство снабжено системой 10 промывки, которая содержит клапан 8 для изменения направления движения потока на обратное (клапан реверсирования), установленный на выходном трубопроводе 9, соединенный с ним трубопровод 11 реверсированного потока, а также возвратный трубопровод 12 с клапаном 13 для возврата потока, соединенный с выходным трубопроводом 9 в точке, находящейся впереди клапана 8 реверсирования потока. Как показано на фиг.1а), такое решение предусматривает, чтобы водяная фаза, отводимая из устройства 6 для выпуска воды вместе с накопленными грязью и песком, 1) могла изменять направление движения на противоположное, для чего используется клапан 8 реверсирования, установленный в выходном трубопроводе 9, 2) полностью или частично перекачивалась с помощью насоса 7 обратно в выходной трубопровод 5, расположенный после сепаратора, посредством трубопровода 11 реверсированного потока, и 3) полностью или частично возвращалась за счет открытия возвратного клапана 13 в устройство для выпуска воды с прохождением через возвратный трубопровод 12 к соплам 14, установленным в устройстве 6 для выпуска воды, которые предназначены для смыва песка и грязи, скапливающихся в выходной камере 15, в направлении ниже по потоку в указанном устройстве для выпуска воды, и их направления в выходной трубопровод 9.
Такая система промывки может функционировать во время проведения операции райберования, как это показано и описано более подробно ниже в связи с фиг.2, или, при необходимости, в какое-либо время во время работы сепаратора в случае накапливания песка или грязи.
Для управления системой промывки, т.е. для открытия и закрытия клапанов 8 и 13, используется соответствующая электронная/электрическая система управления, которая здесь не будет описана. Кроме того, для того, чтобы вода не могла создавать проблемы гидратирования в трубопроводе ниже по потоку, в трубопровод необходимо добавлять ингибитор гидратообразования. Метод и средства предотвращения гибратообразования здесь также не будут описаны.
На фиг.2 а) схематически показан скребок или райбер 16, который предназначен для очистки сепаратора в соответствии с настоящим изобретением. Он состоит из протяженного упругого или шарнирно соединенного тела, которое способно проходить через участок трубчатого сепаратора, где находится устройство 6 для выпуска воды (см. фиг.1), без перекрытия и закрытия этого устройства выпуска воды во время проведения очистки. Райбер 16 содержит стандартную головку 17 и задний приводной элемент 18 (на который действует приводное усилие), соединенный с головкой райбера посредством протяженного упругого или шарнирно соединенного тела 19, которое, в свою очередь, может быть снабжено вдоль центральной части опорными или центрирующими дисками 20. Обычно райбер приводится в движение под действием давления текучей среды, которое действует на задний приводной дискообразный элемент 18. Это давление будет сохраняться до тех пор, пока задний приводной дискообразный элемент не достигнет начала отверстия 21 в устройстве для выпуска воды, показанного на фиг.2b). Когда приводной дискообразный элемент будет находиться поверх отверстия для выпуска воды, образовавшиеся каналы для прохода воды будут создавать для дискообразного элемента "закорачивание" (по давлению), вследствие чего перемещение дискообразного элемента прекращается. В этой позиции головка скребка проходит устройство для выпуска воды, и на ее заднюю сторону действует полное давление текучей среды, которое будет перемещать скребок дальше, до тех пор, пока задний дискообразный элемент не достигнет конца отверстия для выпуска воды, после прохождения которого райберу (скребку) будет вновь сообщено движение вперед. Задача по реализации такого решения заключается в создании райбера с достаточной длиной и с уплотнением головки райбера, за счет чего этот райбер может проходить устройство для выпуска воды без остановки.
Протяженное тело райбера является, как отмечено выше, или упругим или шарнирно соединенным, но имеет достаточную поддержку за счет контакта со стенкой трубопровода с помощью опорных дисков 20, что позволяет райберу проходить через места уплотнения для текучей среды и какие-либо изогнутые участки трубчатого сепаратора.
Описанное выше техническое решение с использованием протяженного райбера рассчитано так, чтобы райбер мог проходить через отверстие 21 устройства 6 для выпуска воды.
На фиг.3а) и b) соответственно показаны две альтернативные системы для перекрытия выпускного отверстия в устройстве 6 для выпуска воды таким образом, чтобы для очистки трубчатого сепаратора можно было использовать обычные райберы (которые, как правило, слишком короткие). В данном случае выпускное отверстие 21 перекрывается, когда райбер проходит над этим отверстием, что предотвращает байпасирование текучей среды, приводящей райбер в движение. Чтобы перекрыть выпускное отверстие, можно использовать или вращение (Фиг.3а)) или продольное перемещение (фиг.3b)) цилиндрического щибера 22, который приводится в действие с помощью силового привода (не показан). В качестве альтернативы простой способ очистки трубчатого сепаратора заключается в увеличении расхода через трубчатый сепаратор на короткий период времени с фиксированными интервалами (например, в течение 5 минут каждые 24 часа). Этот способ иллюстрируется на фиг.4а) и b) и основан на таком же принципе, что и иллюстрируемый на фиг.1. Однако, как показано на фиг.4b), существует, кроме того, альтернативный контур с возвратным трубопроводом 23, проходящим от клапана 8 реверсирования обратно к входному трубопроводу 4 сепаратора.
Расход необходимо увеличить до такой степени, чтобы частицы песка повторно диспергировались и транспортировались из трубчатого сепаратора вместе с потоком жидкости (нефть + вода). Для предотвращения возможного гидратообразования ниже по потоку от выходного трубопровода из сепаратора важно, чтобы к этой воде был добавлен ингибитор гидратообразования.
В нижеследующей таблице представлены результаты расчетов для модели, основанные на результатах опытов, связанных с транспортированием частиц (транспортированием песка) в трубопроводах, в зависимости от расхода для различных размеров частиц. Важно, чтобы расход (скорость текучей среды) достигал области, в которой частицы песка рассеиваются в текучей среде (т.е. режим Е уноса песка, см. среднюю колонку).
| Таблица | ||||
| Транспортирование частиц в трубчатом сепараторе | ||||
| Размер частиц песка, мкм | Приведенная скорость жидкости VI, м/сек | Режим транспортирования песка | Задерживание песка (-) | Высота стационарного слоя песка, м |
| 40 | >0,5 | Е | 0 | 0 |
| 40 | 0,5 | Е | 0 | 0 |
| 40 | 0,45 | М | 0 | 0 |
| 40 | 0,4 | М | 0 | 0 |
| 40 | 0,35 | S | 0,017 | 0,0257 |
| 40 | 0,3 | S | 0,149 | 0,111 |
| 30 | >0,45 | Е | 0 | 0 |
| 30 | 0,45 | Е | 0 | 0 |
| 30 | 0,4 | М | 0 | 0 |
| 30 | 0,35 | М | 0 | 0 |
| 30 | 0,3 | S | 0,112 | 0,091 |
| 20 | >0,40 | Е | 0 | 0 |
| 20 | 0,4 | Е | 0 | 0 |
| 20 | 0,35 | М | 0 | 0 |
| 20 | 0,3 | S | 0,042 | 0,0467 |
| 15 | >0,5 | Е | 0 | 0 |
| 15 | 0,5 | Е | 0 | 0 |
| 15 | 0,45 | М | 0 | 0 |
| 15 | 0,4 | М | 0 | 0 |
| 15 | 0,35 | S | 0,149 | 0,111 |
Сокращения:
Е: все частицы уносятся потоком.
М: перемещение нагромождений песка или промывка макрочастиц.
S: неподвижный слой песка.
Справочные данные
Плотность песка - 2565 кг/м3.
Диаметр трубопровода - 0,54 м.
Наклон трубопровода - 0.
Шероховатость стенки трубопровода: 2,50Е-05
В случае применения предложенного способа система должна быть по-прежнему спроектирована для проведения райберования (или очистки скребками), но интервалы между операциями очистки скребками значительно увеличиваются, например, до одного раза в год.
1. Устройство или приспособление для очистки трубчатого сепаратора (1), в котором корпус (2) сепаратора состоит из протяженного трубчатого тела и снабжен входной трубой (4) на одном конце и выходной трубой (5) на другом конце, при этом указанные входная и выходная трубы имеют, по существу, такой же диаметр, что и корпус сепаратора, в выходной трубе имеется колено или изгиб в виде скобы (3), который предназначен для поддерживания уровня текучей среды в сепараторе, а непосредственно перед указанным коленом или изгибом размещено устройство (6) с выходным трубопроводом (9), предназначенные для выпуска из сепаратора текучей среды, например воды, отличающееся тем, что частицы песка или макрочастицы других материалов накапливаются в устройстве (6) для выпуска текучей среды перед трубным коленом (3), при этом предусмотрено возвращение с помощью насоса (7), установленного в выходном трубопроводе (9), частиц песка или макрочастиц других материалов вместе с текучей средой, отводимых из устройства для выпуска текучей среды, в сепаратор ниже по потоку от изгиба (3) через трубопровод (11) реверсированного потока путем изменения направления движения потока на обратное с помощью клапана (8) реверсирования, причем устройство (6) для выпуска текучей среды соединено с системой промывки, включающей возвратный трубопровод (12), соединенный с выходным трубопроводом (9), предназначенный для возврата текучей среды жидкости из устройства для выпуска текучей среды к соплам (14), установленным в указанном устройстве, служащем для смывания струей каких-либо частиц, которые могут накапливаться в устройстве для выпуска текучей среды, в направлении ниже по потоку в указанном устройстве для выпуска текучей среды.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходной трубе установлен закрывающий элемент в виде цилиндрического шибера (22), который можно вращать или перемещать в продольном направлении и который предназначен для перекрытия выходной трубы в период осуществления операции райберования сепаратора.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит еще один возвратный трубопровод (23), соединенный с клапаном (8) реверсирования потока и с входной трубой (4) сепаратора так, что текучая среда из устройства (6) для выпуска текучей среды может быть возвращена во входную трубу, в результате чего повышается расход текучей среды через сепаратор, что приводит к тому, что частицы песка перемещаются вместе с текучей средой, имеющей повышенный расход, и выводятся из сепаратора.
4. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что промывание струей устройства (6) для выпуска и повышенный расход через сепаратор предусмотрено осуществлять попеременно.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для райберования сепаратора (1) используют упругий, протяженный райбер (16).
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для райберования сепаратора (1) используют упругий, протяженный райбер (16).
Приоритет по пунктам:
16.03.2005 пп.1-6.
