УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКОСТИ НА РАВНЫЕ ЧАСТИ Российский патент 1996 года по МПК E21B34/16 F17D3/14 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системе сбора и подготовки нефти, газа и воды на промыслах.

Проблема разделения потока жидкости на части возникает при измерении продукции скважины, подключения в работу параллельно нескольких аппаратов (сепараторов, отстойников и т. п.).

Известно устройство [1] которое делит поток на многочисленные струи. Основным элементом этого устройства является диск, имеющий сквозные отверстия, который устанавливается поперек потока жидкости в трубопроводе. Считается, что при этом поток жидкости делится на равные части по числу отверстий в диске. При этом одна струя выделяется и отводится для измерения. Очевидно, что при этом условия течения этой струи сильно отличаются от условий течения других струй, поэтому расход этой струи не может быть равным расходу струи, не выделенной из общего потока.

Известна система распределения потоков жидкости и газа по сепарационным аппаратам [2] При этом в качестве распределителя используется трубопровод с отводами по длине для отбора отдельно жидкости и газа. Требуется, чтобы трубопроводы для отвода жидкости и газа в сепараторы имели одинаковые сечения, длину, запорную арматуру и геометрическое расположение в пространстве в целях обеспечения равенства суммарных гидравлических сопротивлений при движении жидкости и газа. Однако конструктивное решение распределителя не позволяет выполнить все эти требования.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение распределения многокомпонентного потока на равные по расходу части.

Поставленная задача достигается тем, что известное устройство снабжено камерой смешения, выполненной со сферическим днищем симметрично относительно вертикальной оси. В камере смешения происходит смешение многокомпонентного потока за счет энергии нисходящей струи, направляющий аппарат камеры смешения обеспечивает симметричное движение потока по числу отводящих трубопроводов, поступающие газовые пробки разрушаются мелкоячеистой сеткой и равномерно отводятся конусом к входам отводящих поток трубопроводов, расположенных на верхней части камеры смешения симметрично на равных расстояниях от стенки камеры и входа подводящего трубопровода и имеют вертикальную часть для обеспечения восходящего потока, которые на одном уровне переходят в нисходящий поток, через переливное устройство в виде колена с поворотом на 180^о, верхняя часть которых соединяется в один общий газопровод, что обеспечивает на восходящем участке отводящих трубопроводов равные перепады давления.

Равный перепад давления при других равных условиях (равные по диаметру и длине трубопроводы, равные условия входа, одинаковая жидкость) имеет место лишь при равных расходах потока на этом участке трубопроводов. На месте перехода восходящего потока на нисходящий при наличии газовой шапки в верхней части трубопровода возникает самотечный участок, т. е. участок трубопровода с неполным сечением жидкости в трубопроводе. После самотечного участка на нисходящем участке каждого отводящего трубопровода устанавливается определенная высота столба жидкости в зависимости от гидравлических сопротивлений в отводящих трубопроводах. Максимальная высота столба жидкости будет соответствовать отводящему трубопроводу, где имеет место максимальное сопротивление к потоку.

Предложенное устройство обеспечивает смешение многокомпонентного потока и разделение его на равные части по расходу.

На чертеже представлено изображение устройства.

Устройство включает подводящий поток трубопровод 1, камеру 2 смешения, направляющий аппарат 3, мелкоячеистую сетку 4, конус 5, участок отводящих частей потока трубопроводов 6, общий патрубок 7 для отвода газа, самотечные участки 8 отводов частей потока.

Устройство работает следующим образом.

Многокомпонентный поток (продукция скважины нефть, газ, вода) поступает по трубопроводу 1 в камеру 2 смешения. Направляющий аппарат с секторами по числу отводов частей потока способствует делению потока на части уже на выходе из подводящего трубопровода и обеспечивает идентичные вихри, смешивающие поток для каждого отвода, малоячеистая сетка делит на мелкие части пузыри газа, а конус направляет газ к вертикальным отводам частей потока.

Под давлением потока жидкость поднимается по восходящим вертикальным участкам отводов. Отводы для каждой части потока выполнены одинаковым образом. Начало всех отводов находится в камере смешения на одном уровне и при давлении среды P₁, а концы отводов находятся также при одном уровне и при давлении среды P₂, так как сообщаются общим патрубком для отвода газа.

Вертикальный восходящий участок всех отводов заканчивается переливным устройством, после которого каждый отвод имеет самотечный участок в нисходящей части отводов, где жидкость течет в трубопроводе неполным сечением. После самотечного участка нисходящей части отводов образуется разный уровень жидкости в отводах в зависимости от величины гидравлического сопротивления в каждом отводе. Самотечный участок сохраняется в широком диапазоне расхода потока из-за образования газовой шапки в верхней части отводов.

Таким образом обеспечивается деление потока на равные части независимо от величины гидравлических сопротивлений в разных отводах, что позволяет решить проблему измерения больших дебитов скважин более дешевыми малогабаритными измерительными установками и обеспечение нормальной работы параллельно подключенных аппаратов (сепараторов, отстойников и т. д.).

Использование в системе сбора и подготовки нефти, газа и воды на промыслах. Сущность изобретения: распределитель выполнен в виде камеры смешения, к-рая снабжена мелкоячеистой сеткой, конусом и напротив подводящего трубопровода симметрично установлен направляющий аппарат. Отводящие трубопроводы выполнены с поворотом на 180^o и с самотечным участком и сообщены с общим патрубком для отвода газа. 1 ил.

УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКОСТИ НА РАВНЫЕ ЧАСТИ, содержащее подводящий трубопровод, распределитель, отводящие трубопроводы, отличающееся тем, что распределитель выполнен в виде камеры смешения, которая снабжена мелкоячеистой сеткой, конусом, а напротив подводящего трубопровода симметрично установлен направляющий аппарат, отводящие трубопроводы выполнены с поворотом на 180^o и с самотечным участком, а также сообщены с общим патрубком для отвода газа.