Трубчатый сепаратор
Изобретение относится к трубчатому сепаратору для разделения текучих сред с несмешивающимися компонентами, таких как нефть, газ и вода. Техническим результатом является компактное выполнение сепаратора, приспособление к месторасположению или структуре и расширение функциональных возможностей. Сепаратор содержит удлиненный трубчатый корпус с впускным отверстием и, по меньшей мере, с одним выходным отверстием, соединенный с впускной трубой, и, по меньшей мере, с одной выпускной трубой. Диаметр корпуса преимущественно такой же или немного больше диаметра впускной трубы и, по меньшей мере, одной выпускной трубы. Продольный тракт - участок корпуса от входного отверстия до, по меньшей мере, одного выходного отверстия - является криволинейным. Трубчатый сепаратор соединен с плитой рамочной структуры для подводной эксплуатационной скважины и составляет несущую часть этой рамочной структуры. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к трубчатому сепаратору для разделения текучих сред, в частности для разделения текучих сред с несмешивающимися текучими компонентами, такими как нефть, газ и вода, содержащему удлиненный трубчатый корпус сепаратора, диаметр которого предпочтительно такой же или немного больше диаметра впускной трубы и выпускной трубы сепаратора.
Заявки на патенты для трубчатых сепараторов вышеуказанного типа были впервые поданы заявителем в 1996 году. Одна из этих патентных заявок - собственная международная патентная заявка заявителя PCT/NO 03/00265, в которой описан такой сепаратор.
Трубчатые сепараторы очень эффективны для разделения текучих сред с несмешивающимися текучими компонентами, а также представляют простое легкое по конструкции решение по сравнению с традиционными самотечными сепараторами. Такие известные сепараторы спроектированы как удлиненные, предпочтительно прямые, трубчатые корпуса, в которых впускная и выпускная трубы, присоединенные к сепаратору, расположены преимущественно на одной линии с корпусом сепаратора. Однако расчеты и испытания показывают, что даже если скорость потока текучей среды относительно высока, корпус сепаратора не обязательно должен быть прямым. Он может проектироваться с криволинейным трактом, что не влияет на возможность или на эффективность разделения. Преимущество проектирования трубчатого сепаратора с криволинейным трактом или участком состоит в том, что сепаратор можно выполнить гораздо компактнее и приспособленным к месторасположению или структуре, для установки в, на или у которой он проектируется. Следовательно, цена этого типа сепаратора может быть также значительно ниже.
Настоящее изобретение характеризуется тем, что корпус сепаратора от впускного отверстия до выпускного(-ых) отверстия(-ий) содержит криволинейный тракт или участок в одной или нескольких частях его продольной конструкции, как определено в независимом пункте 1 приложенной формулы изобретения. Пункты 2-8 формулы изобретения указывают преимущественные признаки настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет подробно описано ниже с использованием вариантов его осуществления и со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг.1 показана традиционная конструкция трубчатого сепаратора.
На фиг.2 показан трубчатый сепаратор в соответствии с настоящим изобретением с криволинейным трактом или участком в форме U-образной петли.
На фиг.3 и 4 схематически показаны варианты осуществления трубчатых сепараторов в соответствии с настоящим изобретением с различными криволинейными трактами или участками.
Как указано выше, на фиг.1 показана традиционная конструкция трубчатого сепаратора, содержащего удлиненный прямой корпус 1 с впускным отверстием 2, размещенным на одном конце, которое соединяется с транспортной трубой 3 для подачи текучей среды, например нефти/воды, подлежащей разделению, и с выпускными отверстиями 4, 5 для каждого из разделенных текучих компонентов.
На фиг.2 показан трубчатый сепаратор в соответствии с настоящим изобретением, который установлен в соединении с плитой для подводной эксплуатационной скважины 5 для нефти и (или) газа. Устройства 6, 7 (передатчик и приемник для расширителя) также установлены в соединении с сепаратором и предназначены для очистки сепаратора. Сам корпус сепаратора 1 спроектирован с U-образным участком. Текучая среда транспортируется из скважины 5 через транспортную трубу 3 к сепаратору 1. Поскольку корпус сепаратора выполнен в виде U-образной петли, сепаратор легко очищается расширителями или очистными скребками, отправляемыми из передатчика скребков 6 к приемнику скребков 7. В результате получается компактный трубчатый сепаратор, который также легко очищается.
Целесообразно, чтобы радиус R кривизны корпуса сепаратора 1, выполненного в виде U-образной трубчатой петли, не был меньше, чем критический радиус сгибания трубчатого корпуса, то есть минимальный радиус для избежания деформации (сжатия) трубчатого корпуса во время операции сгибания (производственной операции). Он может немного варьироваться в зависимости от толщины материала или стенки. Однако для стали эмпирически получено, что он не должен превышать радиус трубчатого корпуса, то есть R>3r. Целесообразно, чтобы радиус R был несколько больше, например R>5r.
На фиг.3 показан другой вариант осуществления трубчатого сепаратора в соответствии с настоящим изобретением. Решение по существу такое же, как и на фиг.2, но корпус сепаратора выполнен в виде спиральной петли для увеличения длины и таким образом эффективности корпуса сепаратора. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения высота трубчатого корпуса, выполненного в виде петли, варьируется, целесообразно, чтобы впускное отверстие находилось над выпускным отверстием, и наклон трубчатого корпуса от впускного отверстия к выпускному не должен превышать 0,5 градуса (минус полградуса) для трехфазного сепаратора и 3 градуса (минус три градуса) для сепаратора, разделяющего нефть и воду, чтобы скорость потока текучей среды не превышала ожидаемой скорости для избежания создания турбулентности и тем самым неламинарного потока. В рассматриваемом варианте осуществления в дополнение к компонентам предыдущих вариантов добавлен насос 12 для возвращения или дальнейшей транспортировки воды и гидроциклон 11.
На фиг.4 показан третий вариант осуществления сепаратора в соответствии с настоящим изобретением, в котором корпус сепаратора расположен на раме подводной плиты. В этом случае трубчатый корпус 1 укладывается вдоль сторон рамочной структуры 10 так, что пространство на плите используется эффективно. В качестве альтернативного варианта осуществления изобретения, если это целесообразно, трубчатый корпус 1 может составлять часть рамочной структуры и таким образом составлять ее несущую часть.
Следует отметить, что изобретение, как оно определено в формуле изобретения, не ограничивается вариантами осуществления, показанными или описанными выше, которые основаны на плите, на которой установлен сепаратор. Поэтому трубчатый сепаратор указанной конструкции может использоваться в любой среде, где есть необходимость разделять текучие среды, например на платформе, на судне или на любом производственном заводе, на суше - в здании или на открытом воздухе.
1. Трубчатый сепаратор для разделения текучих сред с несмешивающимися текучими компонентами, такими как нефть, газ и вода, содержащий удлиненный трубчатый корпус с впускным отверстием и, по меньшей мере, с одним выходным отверстием, соединенный с впускной трубой и, по меньшей мере, с одной выпускной трубой, причем диаметр корпуса преимущественно такой же или немного больше диаметра впускной трубы и, по меньшей мере, одной выпускной трубы, продольный тракт - участок корпуса от входного отверстия до, по меньшей мере, одного выходного отверстия, является криволинейным, при этом трубчатый сепаратор соединен с плитой рамочной структуры для подводной эксплуатационной скважины и составляет несущую часть этой рамочной структуры.
2. Трубчатый сепаратор по п.1, в котором продольный тракт-участок корпуса имеет U-образную форму.
3. Трубчатый сепаратор по п.1, в котором продольный тракт-участок корпуса является круглым, полукруглым или спиральным.
4. Трубчатый сепаратор по п.2, в котором продольный тракт-участок корпуса является круглым, полукруглым или спиральным.
5. Трубчатый сепаратор по п.1, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в три раза превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
6. Трубчатый сепаратор по п.2, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в три раза превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
7. Трубчатый сепаратор по п.3, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в три раза превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
8. Трубчатый сепаратор по п.4, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в три раза превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
9. Трубчатый сепаратор по п.1, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в пять раз превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
10. Трубчатый сепаратор по п.2, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в пять раз превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
11. Трубчатый сепаратор по п.3, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в пять раз превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
12. Трубчатый сепаратор по п.4, в котором радиус (R) кривизны продольного тракта-участка корпуса не менее чем в пять раз превышает радиус (r) поперечного сечения корпуса.
13. Трубчатый сепаратор по любому из пп.1-12, в котором корпус содержит подъем или наклон от впускного отверстия к, по меньшей мере, одному выпускному отверстию, который не превышает угол 3°.
14. Трубчатый сепаратор по любому из пп.1-12, в котором корпус содержит подъем или наклон от впускного отверстия к, по меньшей мере, одному выпускному отверстию, который не превышает угол 0,5°.
15. Трубчатый сепаратор по любому из пп.1-12, в котором входное отверстие расположено над, по меньшей мере, одним выходным отверстием.
16. Трубчатый сепаратор по п.13, в котором входное отверстие расположено над, по меньшей мере, одним выходным отверстием.
17. Трубчатый сепаратор по п.14, в котором входное отверстие расположено над, по меньшей мере, одним выходным отверстием.
