Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации



Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации
Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации
Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2581410:

Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии" ООО "НГИТ" (RU)

Изобретение относится к области технического обустройства нефтедобычи и предназначено, в частности, для разрушения пены с возможностью обеспечения поточных измерений количества и показателей качества скважинного флюида. В способе разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси осуществляют подвод газожидкостной смеси в смесеприемную зону емкости, свободное стекание газожидкостной смеси в отстойную зону, отвод из емкости сепаратора жидкости и свободного газа, выделившегося из газожидкостной смеси и разрушенной пены. В смесеприемной зоне емкости создают пристенный ниспадающий поток дегазированной жидкости, принудительно отбираемой с жидкостного выхода сепаратора, а ввод газожидкостной смеси осуществляют открытым патрубком, размещенным в середине смесеприемной зоны. Образующаяся при этом пена увлекается потоком газожидкостной смеси по перегородке до встречи с пристенным потоком дегазированной жидкости, пузырьки пены преимущественно разрушаются пристенным потоком, а дальнейшее разрушение пены происходит в отстойной зоне, куда жидкость и остатки пены стекают через кольцевой зазор, и освободившийся газ выводят из верхней части емкости за пределы сепаратора. Сепаратор для реализации способа содержит емкость для гравитационной сепарации газожидкостной смеси, перегородку, установленную в емкости между смесеприемной и отстойной зонами с кольцевым зазором по стенке, патрубок для ввода газожидкостной смеси в сепаратор, размещенный над перегородкой. В корпусе смесеприемной части установлены тангенциально к его стенке штуцеры ввода дегазированной жидкости, перекачиваемой с жидкостного выхода сепаратора в его смесеприемную зону по трубопроводу возвратного контура. В перегородку, отделяющую отстойную зону от смесеприемной, встроены трубчатые каналы удаления свободного газа из отстойной зоны в смесеприемную зону по мере разрушения пузырьков пены. Изобретение позволяет активизировать разрушение пены, образующейся в смесеприемной зоне емкости, повысить эффективность процесса сепарации газожидкостной смеси и улучшить условия работы контрольно-измерительного оборудования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области технического обустройства нефтедобычи, конкретнее к обеспечению поточных измерений количества и показателей качества скважинного флюида, в частности для разрушения пены.

Уровень техники

Известен способ гидромеханической деструкции пены по изобретению согласно авторскому свидетельству СССР ([1], SU 1282865, МПК B01D 19/02, опубл. 15.01.1987), по которому пена, перемещающаяся по коридору между двумя ограничительными стенками, разрушается с помощью водяной завесы, подаваемой поперек потока пены. Применительно к теме настоящего изобретения это решение можно рассматривать в качестве аналога, содержащего элементарное решение, которое может быть использовано и в данном случае.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения выбран патент Российской Федерации на полезную модель ([2], RU90350, МПК B01D 45/12, опубл. 10.01.2010), в котором использовано весьма близкое конструктивно-компоновочное решение сепаратора и организация потоков рабочих сред, включающее патрубок для подвода газожидкостной смеси, закрепленный в верхней части цилиндрического корпуса, на верхнем торце корпуса установлен патрубок отвода газа, а в нижней части - патрубок отвода дегазированной жидкости из сепаратора. В верхней части цилиндрического корпуса вблизи патрубка подвода газожидкостной смеси установлено сопло, направленное тангенциально к стенке цилиндра, создающее вращающийся по стенке цилиндра поток дегазированной жидкости, отбираемой через патрубок из жидкостной полости на выходе цилиндра. Однако в данной конструкции сепаратора не решена проблема пеногашения, газовые пузырьки, составляющие пену, будут увлекаться как в трубопровод отвода жидкости (внося существенную долю свободного газа в жидкостный поток), так и в поток отвода газа (привнося в отбираемый газ заметную жидкостную компоненту).

Пенообразование ведет к следующим проблемам:

- некорректная работа контрольно-измерительного оборудования (измерение расхода и количества основных компонентов смеси, температуры, измерение уровня и т.д.);

- для пен характерно большое отношение объема к массе, поэтому они могут занимать большое пространство в секциях сепаратора, которое при отсутствии вспенивания выполняло бы полезную функцию;

- при неконтролируемом вспенивании невозможно произвести отбор выделившегося газа без уноса некоторого количества пены в линию выхода газа и отбор дегазированной нефти из сепаратора без увлечения некоторого количества пены в линию выхода жидкости.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа разрушения пены, образующейся в смесеприемной зоне емкости при гравитационной сепарации газожидкостной смеси (скважинного флюида), и устройства для его реализации.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении разрушения пены, образующейся в смесеприемной зоне емкости, повышении эффективности процесса сепарации газожидкостной смеси и улучшении условий работы контрольно-измерительного оборудования.

Задача решается заявленным способом разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, включающем подвод газожидкостной смеси в смесеприемную зону емкости, свободное стекание газожидкостной смеси в отстойную зону, отвод из емкости сепаратора жидкости и свободного газа, выделившегося из газожидкостной смеси и разрушенной пены, при этом в смесеприемной зоне емкости создают пристенный ниспадающий поток дегазированной жидкости, принудительно отбираемой с жидкостного выхода сепаратора, а ввод газожидкостной смеси осуществляют открытым патрубком, размещенным в середине смесеприемной зоны, образующаяся при этом пена увлекается потоком газожидкостной смеси по перегородке до встречи с пристенным потоком дегазированной жидкости, пузырьки пены преимущественно разрушаются пристенным потоком, а дальнейшее разрушение пены происходит в отстойной зоне, куда жидкость и остатки пены стекают через кольцевой зазор, и освободившийся газ выводят из верхней части емкости за пределы сепаратора.

Вышеприведенный способ для решения поставленной задачи реализуется в сепараторе для разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, содержащем емкость для гравитационной сепарации газожидкостной смеси, перегородку, установленную в емкости между смесеприемной и отстойной зонами с кольцевым зазором по стенке, патрубок для ввода газожидкостной смеси в сепаратор, размещенный над перегородкой, при этом в перегородку, отделяющую отстойную зону от смесеприемной, встроены трубчатые каналы удаления свободного газа из отстойной зоны в смесеприемную зону по мере разрушения пузырьков пены. В корпусе смесеприемной части установлены тангенциально к его стенке штуцеры ввода дегазированной жидкости, перекачиваемой с жидкостного выхода сепаратора в его смесеприемную зону по трубопроводу возвратного контура.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает движение газожидкостного потока, жидкости, газа и пены в схематично изображенном пространстве гравитационного сепаратора.

Фиг. 2 показывает конструктивное выполнение узла распределения возвратных потоков жидкости на входе в емкость сепаратора.

Раскрытие изобретения

В процессе гравитационной сепарации, газожидкостную смесь подают в смесеприемную зону емкости. Вследствие падения давления в струе на выходе из подводящего патрубка и последующих динамических процессов, в растекающейся газожидкостной смеси происходит активное пенообразование. Одновременно в ту же зону, но выше и тангенциально стенкам под напором вводят поток(и) дегазированной жидкости, взятой с жидкостного выхода сепаратора, которая образует ниспадающий пристенный поток «мелкой воды», захватывающий и увлекающий пену через кольцевой зазор по стенке емкости в отстойную зону. При этом пена в большей части разрушается; дальнейшее разрушение пены происходит по мере ее накопления и сжатия в свободном пространстве отстойной зоны. Обратному движению пены препятствует перегородка с кольцевым зазором по стенке емкости и ниспадающие потоки жидкости, омывающие стенки емкости. Свободный газ, выделенный из разрушенной пены, возвращается в смесеприемную зону емкости через трубчатые каналы в перегородке, выступающие над потоком газожидкостной смеси, и отводится через выход газа в верхней части емкости. Жидкость отводят через соответствующий выход в нижней части емкости.

Осуществление изобретения

Способ и устройство проиллюстрированы фиг. 1 и 2.

Фиг. 1 показывает движение газожидкостного потока, жидкости, газа и пены в схематично изображенном пространстве гравитационного сепаратора 1. Поток газожидкостной смеси 2, введенный в емкость по подводящему патрубку, падает на перегородку 3 между смесеприемной 4 и отстойной 5 зонами. При этом вследствие падения давления в потоке и динамических процессов происходит активное пенообразование в смесеприемной зоне 4. Одновременно в ту же зону, но выше и тангенциально стенкам под напором вводят поток(и) дегазированной жидкости, взятой с выхода сепаратора, которая образует ниспадающий пристенный поток дегазированной жидкости («мелкой водой»), взятой с выхода сепаратора. Пристенный поток «мелкой воды» захватывает и увлекает пену через кольцевой зазор 6 в отстойную зону 5. При этом пена в большей части разрушается; дальнейшее разрушение пены происходит по мере ее накопления и сжатия в свободном пространстве отстойной зоны 5. При этом освободившийся газ выходит через каналы 7 в перегородке 3 обратно в смесеприемную зону. Газ отбирают из верхней части смесеприемной зоны 4.

Конструктивное решение емкости гравитационного сепаратора 1, реализующее способ по настоящему изобретению, заключается в том, что емкость (цилиндрическая в нашем случае) содержит перегородку 3 (коническую, с уклоном к стенке емкости) между смесеприемной 4 и отстойной 5 зонами с кольцевым зазором 6 по стенке емкости, на некоторой высоте от перегородки 3 размещен подводящий патрубок газожидкостной смеси. Как показано на фиг. 1 и 2, на стенке емкости в смесеприемной зоне 4 установлены тангенциальные стенке штуцеры дегазированной жидкости 8 и 9 (в данной версии конструкции сепаратора их два), перекачиваемой насосом 10 с жидкостного выхода сепаратора в смесеприемную зону 4 емкости по возвратному контуру 11, в который включен регулирующий кран 12. В перегородке 3 имеются каналы 7 для отвода свободного газа.

Кран 13 открывает выход дегазированной жидкости из сепаратора для измерения ее количества перед использованием в дальнейшем технологическом процессе, а также для частичного возврата на вход сепаратора - для использования в процессе разрушения пены. Кран 14 открывает выход газу, который отводят из верхней части емкости сепаратора 1 с последующим измерением его количества.

На фиг. 1 схематично показан ввод потоков дегазированной жидкости в сепаратор 1 в двух точках 8 и 9 (один из возможных вариантов). Соответствующий вариант конструктивного исполнения узла распределения возвратных потоков жидкости на входе в емкость сепаратора показан на фиг. 2. Здесь возвратный поток, поступающий по трубопроводу 11, разводится через тройник 15 к штуцерам 8 и 9, вводящим потоки в емкость сепаратора 1 тангенциально его стенке в диаметрально противоположных точках.

1. Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, включающий подвод газожидкостной смеси в смесеприемную зону емкости, свободное стекание газожидкостной смеси в отстойную зону, отвод из емкости сепаратора жидкости и свободного газа, выделившегося из газожидкостной смеси и разрушенной пены, отличающийся тем, что в смесеприемной зоне емкости создают пристенный ниспадающий поток дегазированной жидкости, принудительно отбираемой с жидкостного выхода сепаратора, а ввод газожидкостной смеси осуществляют открытым патрубком, размещенным в середине смесеприемной зоны, образующаяся при этом пена увлекается потоком газожидкостной смеси по перегородке до встречи с пристенным потоком дегазированной жидкости, пузырьки пены преимущественно разрушаются пристенным потоком, а дальнейшее разрушение пены происходит в отстойной зоне, куда жидкость и остатки пены стекают через кольцевой зазор, и освободившийся газ выводят из верхней части емкости за пределы сепаратора.

2. Сепаратор для реализации способа по п. 1, содержащий емкость для гравитационной сепарации газожидкостной смеси, перегородку, установленную в емкости между смесеприемной и отстойной зонами с кольцевым зазором по стенке, патрубок для ввода газожидкостной смеси в сепаратор, размещенный над перегородкой, при этом в корпусе смесеприемной части установлены тангенциально к его стенке штуцеры ввода дегазированной жидкости, перекачиваемой с жидкостного выхода сепаратора в его смесеприемную зону по трубопроводу возвратного контура, отличающийся тем, что в перегородку, отделяющую отстойную зону от смесеприемной, встроены трубчатые каналы удаления свободного газа из отстойной зоны в смесеприемную зону по мере разрушения пузырьков пены.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования. Способ выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования, включающий подачу исходного раствора и греющего пара в выпарной аппарат с сепаратором, разделение в сепараторе концентрированного раствора и вторичного пара, вывод концентрированного раствора, конденсацию греющего и вторичного пара и ввод пара в сепаратор, при этом при появлении в сепараторе пены часть вторичного пара отбирают, нагревают, сжимают и возвращают в зону пенообразования сепаратора для разрушения пены.

Изобретение относится к области устройств для отведения воды. Устройство содержит резервуар с силовым замыканием с цилиндром для самотека воды, имеющим впускное отверстие и выпускное отверстие.

Изобретение относится к полимерной композиции пеногасителя. Описана композиция пеногасителя, содержащая 15-35% масс.
Изобретение относится к области обработки деталей резанием и содержит режущий элемент, привод для приведения в действие режущего элемента, вал, присоединенный к приводу и режущему элементу, пенообразующий аппарат, предназначенный для образования и направления пены через вал к границе резки, вакуумный аппарат, включающий кольцо, проходящее вокруг вала, окружающее границы резки и имеющее множество радиальных и аксиальных всасывающих каналов, источник вакуума, соединенный с упомянутыми каналами и устройство для преобразования пены в жидкость, содержащее несколько трубок, предназначенных для преобразования пены в жидкость при прохождении пены через них.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологиям переработки сырья вакуум-выпарным методом. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для гашения пены в аэрированных буровых растворах. .

Изобретение относится к горной промышленности, а в частности к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для гашения пены в аэрированных буровых растворах. .

Изобретение относится к области химии и нефтегаза, в частности к сепараторам для разделения жидкости и газа, например, в системе очистки газа от органических жидкостей, в частности при добыче и переработке природного газа.

Изобретение относится к устройствам для разрушения пены и может быть использовано в микробиологической, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологиям гашения пен, в частности к технологиям электрофизического гашения пен. .

Изобретение относится к технологии гашения пен с помощью акустических колебаний и может быть применено при обеспечении работы технологических барботажных агрегатов, работа которых сопровождается образованием пены в процессе продува газами жидкой фазы, выделения газов в процессе необратимых химических реакций, разложения сложных соединений с образованием газовых компонентов, механического пенообразования. Устройство содержит технологическую емкость с жидкостью с пенным слоем и акустические излучатели в виде газоструйных излучателей. Газоструйные излучатели установлены на боковой поверхности технологической емкости с возможностью направления акустического излучения звукового диапазона к пенному слою. Газоструйные излучатели установлены на уровне выше максимально допустимой суммарной высоты столба жидкости и высоты пенного слоя, задаваемой технологическими параметрами устройства. При толщине пенного слоя до 30% от суммарной высоты столба жидкости и высоты пенного слоя мощность акустического излучения газоструйных излучателей составляет от 0,1 до 0,35 Вт/м3 объема пенного слоя, а частота акустического излучения составляет от 500 до 1000 Гц. При толщине пенного слоя от 30 до 80% от суммарной высоты столба жидкости и высоты пенного слоя мощность акустического излучения газоструйных излучателей составляет от 0,35 до 0,6 Вт/м3, а частота акустического излучения составляет от 100 до 500 Гц. Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение эффективности гашения пены, упрощение технологии гашения пены, снижение затрат по обслуживанию технологических барботажных агрегатов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Наверх