Делитель потока текучей среды (варианты)

Изобретение относится к делителю потока текучей среды, способствующему сепарации. Делитель потока текучей среды, способствующий равномерному распределению между параллельными технологическими линиями и сепарации, содержит впускное отверстие, разделительные пластины и, по меньшей мере, два выпускных отверстия. Трубопровод, ведущий к впускному отверстию, имеет достаточную длину для, по меньшей мере, частичной сепарации текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, и равномерного распределения текучей среды по площади сечения трубопровода. При этом более легкие составляющие протекают по верхней секции трубопровода, а более тяжелые составляющие протекают по нижней секции трубопровода, и разделительные пластины расположены вертикально и/или горизонтально для разделения потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к делителю потока.

В настоящее время при добыче нефти и газа используются установки, в которых происходит сбор, сепарация, повышение давления и транспортировка добытых текучих сред. Эти технологические установки могут содержать широкий спектр оборудования, такого как однофазные или многофазные насосы и/или компрессоры, одноступенчатые и многоступенчатые насосы и/или компрессоры, и/или другие виды оборудования, установленного параллельно для транспортировки и/или переработки добытых текучих сред от источника до какого-либо удаленного места, и такие параллельные конфигурации именуют параллельными технологическими линиями. Перед тем как добытые текучие среды поступают в параллельную технологическую линию, их собирают в трубы увеличенного диаметра, которые ведут к технологическим линиям. До подачи добытых текучих сред на оборудование для повышения давления поток текучих сред нужно распределить между технологическими линиями в равных долях. Если параллельно используются насосы и компрессоры, добытые текучие среды обычно необходимо подать на сепарирующее оборудование, теплообменники и прочее для разделения жидкой фазы и газовой фазы. В этом случае газовую фазу подают на один или несколько компрессоров, а жидкую фазу подают на один или несколько насосов, на которых давление газа и жидкости существенно повышают для транспортировки по трубопроводам в какое-либо удаленное место. Независимо от необходимости сепараторов, поток добытых текучих сред необходимо наиболее равномерно распределить до достижения потоком нагнетательных линий для использования максимальной номинальной мощности этих нагнетательных линий и обеспечения равномерного распределения ингибиторов.

Известное решение заключается в подаче собранных добытых текучих сред в магистраль, в которой они смешиваются и распределяются по двум или более параллельным технологическим линиям. Однако такое решение может привести к неравномерному и флуктуирующему распределению добытых текучих сред и, возможно, ингибиторов и, вследствие этого, необходимо устанавливать сепарирующее оборудование, теплообменники, насосы и компрессоры повышенной производительности, способные справляться с временными флуктуациями и пиками. Такое повышение производительности оборудования влечет увеличение издержек и веса технологической установки, а обеспечением более равномерного и постоянного распределения добытых текучих сред по параллельным технологическим линиям можно достичь существенной экономии и улучшенного распределения ингибиторов. Кроме того, энергичное перемешивание добытых текучих сред непосредственно перед входом на сепарирующее оборудование приводит к увеличению выдержки времени в сепараторах и возникает потребность в более производительном сепарирующем оборудовании, что также влечет увеличение издержек.

Согласно изобретению создан делитель потока текучей среды, способствующий равномерному распределению между параллельными технологическими линиями и сепарации, содержащий впускное отверстие, множество разделительных пластин и, по меньшей мере, два выпускных отверстия, отличающийся тем, что трубопровод, ведущий к впускному отверстию, имеет достаточную длину для, по меньшей мере, частичной сепарации текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, и равномерного распределения текучей среды по площади сечения трубопровода, при этом более легкие составляющие протекают по верхней секции трубопровода, а более тяжелые составляющие протекают по нижней секции трубопровода, и разделительные пластины расположены вертикально и/или горизонтально для разделения потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

В другом варианте выполнения делитель потока текучей среды, способствующий равномерному распределению между параллельными технологическими линиями и сепарации, содержащий впускное отверстие, разделительную пластину и, по меньшей мере, два выпускных отверстия, отличающийся тем, что трубопровод, ведущий к впускному отверстию, имеет достаточную длину для, по меньшей мере, частичной сепарации текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, и равномерного распределения текучей среды по площади сечения трубопровода, при этом более легкие составляющие протекают по верхней секции трубопровода, а более тяжелые составляющие протекают по нижней секции трубопровода, и разделительная пластина расположена вертикально или горизонтально для разделения потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

Трубопровод может иметь достаточную длину для создания стабильного расслоенного многофазного потока через впускное отверстие.

Разделительные пластины могут быть расположены вертикально для деления потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

Делитель может быть приспособлен для деления потока на, по меньшей мере, два меньших стабильных расслоенных многофазных потока после делителя потока.

Разделительные пластины могут быть расположены горизонтально для сепарации боле легких составляющих и более тяжелых составляющих текучих сред и направления разделенных и сепарированных потоков текучей среды через выпускные отверстия на дальнейшие технологические компоненты.

Разделительные пластины могут быть расположены вертикально и горизонтально для сепарации и разделения более легких составляющих и более тяжелых составляющих текучей среды, через выпускные отверстия и, по меньшей мере, в четыре сепарированных последующих потока, каждый из которых подается на дальнейшие технологические компоненты.

Вышеописанные делители потока обеспечивают деление потока текучей среды более равномерно и с меньшим перемешиванием текучих сред, чем в известных решениях.

Фиг.1 изображает вариант делителя потока по настоящему изобретению.

Фиг.2 - делитель потока по настоящему изобретению, используемый в системе, состоящей из двух технологических линий.

Фиг.3 - другой вариант делителя потока по настоящему изобретению.

На фиг.1 показан делитель 1 потока текучей среды по настоящему изобретению, содержащий впускное отверстие 2, разделительную пластину 3 и выпускные отверстия 4 и 5. Поток 6 добытой текучей среды подается во впускное отверстие 2 делителя 1 потока по собирающему и транспортирующему трубопроводу 7 для добытой текучей среды. Каждое выпускное отверстие 4, 5 ведет в расположенное за ними технологическое оборудование. На фиг.2 показан вариант настоящего изобретения, в котором сепаратор 8 принимает текучую среду и сепарирует его перед подачей газа на компрессор 9, а жидкости на насос 10.

Важно, чтобы текучая среда равномерно распределялась по поперечному сечению перед делителем потока, т.е. непосредственно перед делителем потока следует избегать изгибов и сужений.

Согласно одному варианту настоящего изобретения может быть важно минимально перемешивать добытую текучую среду 6, протекающую по трубопроводу 7 на делитель 1 потока. Испытания показали, что отсутствие значительных возмущений потока добытой текучей среды на длинных отрезках трубопровода приводит к значительной степени ее сепарации уже в трубопроводе. Если многофазный поток доходит до сепараторов 8, находящихся перед нагнетающим оборудованием 9, 10, без возмущений, создаваемых различными ограничениями в трубопроводе 7 и в магистралях, уравнивающих давление, сепараторам 8 будет легче завершить разделение добытой текучей среды 6, что повысит эффективность процесса нагнетания.

Делитель 1 потока по настоящему изобретению играет в этом существенную роль. Согласно одному предпочтительному варианту разделительная пластина 3 расположена вертикально у впускного отверстия 2 делителя 1 потока. Форма и конструкция впускного отверстия 2, разделительной пластины 3 и выпускных отверстий 4, 5 могут быть оптимизированы для того, чтобы расслоенная и частично предварительно сепарированная добытая текучая среда 6 могла спокойно, без возмущений продолжать движение к сепараторам 8 и нагнетательному оборудованию 9, 10. Если поток нужно разделить более чем на два отдельных потока, после первого делителя 1 можно установить дополнительные делители потока.

Если трубопровод 7 собирает добытые текучие среды более чем из одной скважины, что часто встречается на практике, такой сбор может осуществляться где-то до делителей потока, при этом расстояние между точкой сбора и делителем 1 потока должно быть достаточным, чтобы способствовать равномерному распределению текучей среды по площади сечения впускного отверстия 2 и, возможно, заранее определенной степени сепарации или расслоения в трубопроводе 7 до прохождения расслоенной добытой текучей среды в делитель 1 потока, сепаратор 8 или в насос или компрессор. Понятно, что определить длину трубопровода 7, которая способствует равномерному распределению текучей среды по площади поперечного сечения и, возможно, сепарации, помогают несколько факторов, а именно физические свойства добытой текучей среды, расход, размеры трубопровода 7 и предпочтительная степень сепарации.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения, можно также расположить разделительные пластины 3 горизонтально на одном или нескольких заранее определенных уровнях в делителе 1 потока, что показано на фиг.З. Поскольку длина и конфигурация трубопровода 7 уже способствовали определенной степени сепарации, горизонтальные разделительные пластины 3 можно разместить на границах раздела между различными слоями расслоившейся добытой текучей среды, или, по меньшей мере, очень близко к границе раздела. Таким образом, делитель 1 потока сам по себе образует сепаратор, в котором текучие среды, сепарированные, например, из верхней части трубопровода, содержат в основном газ, возможно с некоторым содержанием нефти, а текучие среды, сепарированные из нижней половины, в основном содержат нефть и воду. Эти два потока можно подавать на две разные сепарирующие установки, одна из которых отделяет нефть от газа, а вторая разделяет нефть и воду.

Понятно, что делитель 1 потока по настоящему изобретению также может использоваться для однофазного потока. Для однофазного потока разделительные пластины могут образовать крест, делящий поток на четыре потока. Однако наибольший результат настоящего изобретения достигается, когда в трубопроводе 7 до делителя 1 потока начинается сепарация добытой текучей среды и, предпочтительно, образуется стабильный расслоенный многофазный поток с четкими интерфейсами между разными фазами.

1. Делитель потока текучей среды, способствующий равномерному распределению между параллельными технологическими линиями и сепарации, содержащий впускное отверстие, множество разделительных пластин и, по меньшей мере, два выпускных отверстия, отличающийся тем, что трубопровод, ведущий к впускному отверстию, имеет достаточную длину для, по меньшей мере, частичной сепарации текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, и равномерного распределения текучей среды по площади сечения трубопровода, при этом более легкие составляющие протекают по верхней секции трубопровода, а более тяжелые составляющие протекают по нижней секции трубопровода, и разделительные пластины расположены вертикально и/или горизонтально для разделения потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

2. Делитель потока по п.1, отличающийся тем, что трубопровод имеет достаточную длину для создания стабильного расслоенного многофазного потока через впускное отверстие.

3. Делитель потока по п.1 или 2, отличающийся тем, что разделительные пластины расположены вертикально для деления потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

4. Делитель потока по п.1 или 2, отличающийся тем, что приспособлен для деления потока на, по меньшей мере, два меньших стабильных расслоенных многофазных потока после делителя потока.

5. Делитель потока по п.1, отличающийся тем, что разделительные пластины расположены горизонтально для сепарации более легких составляющих и более тяжелых составляющих текучих сред и направления разделенных и сепарированных потоков текучей среды через выпускные отверстия на дальнейшие технологические компоненты.

6. Делитель потока по п.1, отличающийся тем, что разделительные пластины расположены вертикально и горизонтально для сепарации и разделения более легких составляющих и более тяжелых составляющих текучей среды через выпускные отверстия, по меньшей мере, в четыре сепарированных последующих потока, каждый из которых подается на дальнейшие технологические компоненты.

7. Делитель потока текучей среды, способствующий равномерному распределению между параллельными технологическими линиями и сепарации, содержащий впускное отверстие, разделительную пластину и, по меньшей мере, два выпускных отверстия, отличающийся тем, что трубопровод, ведущий к впускному отверстию, имеет достаточную длину для, по меньшей мере, частичной сепарации текучей среды, транспортируемой по трубопроводу, и равномерного распределения текучей среды по площади сечения трубопровода, при этом более легкие составляющие протекают по верхней секции трубопровода, а более тяжелые составляющие протекают по нижней секции трубопровода, и разделительная пластина расположена вертикально или горизонтально для разделения потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

8. Делитель потока по п.7, отличающийся тем, что трубопровод имеет достаточную длину для создания стабильного расслоенного многофазного потока через впускное отверстие.

9. Делитель потока по п.7 или 8, отличающийся тем, что разделительная пластина расположена вертикально для деления потока на, по меньшей мере, два меньших потока после делителя потока.

10. Делитель потока по п.7 или 8, отличающийся тем, что приспособлен для деления потока на, по меньшей мере, два меньших стабильных расслоенных многофазных потока после делителя потока.

11. Делитель потока по п.7, отличающийся тем, что разделительная пластина расположена горизонтально для сепарации более легких составляющих и более тяжелых составляющих текучих сред и направления разделенных и сепарированных потоков текучей среды через выпускные отверстия на дальнейшие технологические компоненты.