СЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при ликвидации газонефтепроявлений и открытых фонтанов в процессе бурения, освоения и ремонта скважин.

Известен сепаратор (см. а. с. N 1122807, МКИ 5 E 21 B 21/06, 1984), включающий корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси, установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода газожидкостной смеси, подведенный тангенциально в разделительную камеру газожидкостной смеси, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора. Корпус в сепараторе выполнен с наклонным днищем, а разделительная камера выполнена в виде вихревой камеры, переходящей в конус циклона. Это решение принято за прототип.

Известная конструкция не обеспечивает эффективное разделение газожидкостной среды от газа, т.к. вихревая камера хоть и позволяет затянуть процесс перемешивания газожидкостной смеси, в течение которого происходит отделение газа от смеси, но этого не достаточно ввиду ограниченных размеров камеры и циклона. При резком газонефтяном проявлении вихревая камера, включая циклон, будет до отказа наполнена газожидкостной смесью и произойдет выброс смеси через патрубок для выхода газа, что приводит к отрицательному экологическому состоянию на территории буровой.

Задача изобретения создать более эффективный и надежный сепаратор за счет разделения основного потока ГЖС от газового потока, отделенного в разделительной камере.

Согласно изобретению, в сепараторе, включающем корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси (ГЖС), установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода ГЖС, подведенный тангенциально в разделительную камеру ГЖС, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора, разделительная камера ГЖС выполнена в виде замкнутой полости, охватывающей корпус. Последняя имеет равномерно расположенные верхние и нижние патрубки, сообщающие соответственно верхнюю и нижнюю части полости разделительной камеры ГЖС с полостью корпуса. Сепаратор снабжен устройством для пеногашения и поверхностными конденсаторами. Устройство для пеногашения установлено на уровне разделительной камеры ГЖС, а поверхностные конденсаторы установлены в верхней части корпуса.

Устройство для пеногашения может быть выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков уголков, жестко закрепленных в обечайке, каждый блок выполнен в виде развернутых уголков, жестко связанных друг с другом посредством закрепления грани полки верхнего уголка с наружной поверхностью полки нижнего уголка с образованием желоба, а грани нижнего уголка жестко с полосой, установленной под углом с образованием желоба, при этом полки уголков выполнены с щелевыми отверстиями у контура обечайки.

Выполнение разделительной камеры сепаратора в виде замкнутой полости, охватывающей корпус сепаратора, позволяет разделить газовый и жидкостный поток за пределами корпуса сепаратора. Выполнение в верхней части поверхностных конденсаторов и в нижней части устройства для пеногашения позволяет улучшить разделение газовой и жидкостной сред в соответствующей полости сепаратора.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого сепаратора; на фиг. 2 - сечение Д-Д на фиг. 1, поверхностные конденсаторы, вид в плане; на фиг. 3 - сечение Е-Е на фиг. 2, выполнение блоков уголков конденсаторов; на фиг. 4 - сечение Ж-Ж на фиг. 3; на фиг. 5 сечение К-К на фиг. 1.

Сепаратор состоит из корпуса 1, замкнутой разделительной камеры А, охватывающей корпус 1 и заключенной в корпус 2, верхняя и нижняя часть камеры А связаны посредством равномерно расположенных нижних 3 и верхних 4 патрубков с полостью корпуса 1, в которой установлены в верхней части поверхностные конденсаторы 5, а на уровне разделительной камеры А установлено устройство 6 для пеногашения, причем камера А установлена на корпусе 1 непосредственно над гидрозатвором Б, установленным в нижней части корпуса 1.

Сепаратор содержит также патрубок 7 для ввода газожидкостной смеси в камеру А, причем этот патрубок установлен тангенциально, патрубок В для вывода газа из корпуса 1 и патрубок Г для удаления осадка раствора. Гидрозатвор Б выполнен в виде сливной трубы 8, размещенной внутри корпуса 1 и установленной одним концом относительно днища корпуса 1 с зазором, а другим соединен патрубком 9 для вывода раствора.

Устройство для пеногашения может быть выполнено, например, в виде решеток 10, перекрывающих внутреннее сечение полости сепаратора.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков 11 уголков 12, жестко закрепленных в обечайке 13. Блок 11 образован из, как минимум, двух уголков 12 жестко связанных друг с другом следующим образом: грань полки верхнего уголка с полкой нижнего уголка с образованием желоба 14, а грань полки нижнего уголка жестко связана с полосой 15, установленной под углом к нижней полке с образованием желоба 14.

На полках уголков 12 выполнены щелевые отверстия И, расположенные у контура обечайки 13.

В приведенном примере показан поверхностный конденсатор, выполненный из нескольких щелевых лабиринтов, один из которых полностью перекрывает внутреннее сечение полости сепаратора, а два других с перехлестом один относительно другого, создавая таким образом дополнительное изменение движения потока.

Кроме того, сепаратор снабжен эксплуатационным люком 16, расположенным в нижней части, и люками 17 и 18, расположенными в верхней части корпуса 1 сепаратора, необходимыми для очистки корпуса от раствора и обслуживания сепаратора во время работы.

Нижняя часть сливной трубы В снабжена змеевиком 19 паронагрева, который при низких температурах окружающей среды подогревает буровой раствор.

Сепаратор работает следующим образом. Газожидкостную смесь подают через патрубок 7 в камеру А, где под действием центробежных сил ГЖС закручивается по направляющей корпуса 2, а под действием разности масс происходит отделение газа от раствора. Отделившийся газ, возможно с капельками жидкости, поступает из камеры А в верхние патрубки 4 и затем в верхнюю часть корпуса 1 сепаратора.

Отделившийся раствор, возможно с небольшим содержанием газа, из камеры А поступает в нижние патрубки 3 и затем в нижнюю часть корпуса 1. Таким образом, происходит разделение потока на две фазы газовую и жидкостную.

При поступлении потока бурового раствора в нижнюю часть сепаратора происходит сложное движение потока, неизбежно ведущее к появлению пены на поверхности жидкой фазы, которую должно стабилизировать устройство для пеногашения, например выполненное в виде решетки, в ячейках которой образуется процесс, снижающий пенообразование путем поверхностного натяжения жидкости. Поскольку это устройство установлено на уровне разделительной камеры А, то поток поступающий через патрубок 3 в корпус 1 попадает под устройство для пеногашения, которое препятствует проникновению пены в верхнюю часть сепаратора. Газовая среда, поступающая в верхнюю часть сепаратора, проходит сквозь щели поверхностного конденсатора 5, например щелевого лабиринта, и капельки жидкости, находящейся в газовой среде оседают на поверхности, например, уголков 12, затем скапливаются в желобе 14 и стекают через щели И вниз по всему сечению корпуса 1. Эта жидкость попадает на решетки 10 и затем в нижнюю часть корпуса 1, где находится буровой раствор, освободившийся от газа. Газ, прошедший поверхностные конденсаторы, выходит в патрубок В. Гидравлический затвор Б препятствует свободному прохождению газа через сливную трубу 9. Высота гидравлического затвора Б определяется длиной трубы 8, выходной патрубок которой должен быть расположен не ниже уровня циркуляционной системы буровой установки (на чертеже не показана), т.к. в нее самотеком поступает буровой раствор из сепаратора. По окончании работы остаток бурового раствора откачивают через кран 20, твердые частицы раствора удаляют через патрубок Г.

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ликвидации газонефтепроявлений при бурении, освоении и ремонте скважин. Сущность изобретения: разделительную камеру выполняют в виде замкнутой полости, охватывающей корпус сепаратора, и устанавливают над гидрозатвором. Патрубок для ввода газожидкостной смеси (ГЖС) в разделительную камеру подведен тангенциально. Газовая и жидкостная фазы, разделенные в разделительной камере, выводятся из последней в полость корпуса через, соответственно, верхние и нижние патрубки, равномерно расположенные по образующей корпуса. На уровне разделительной камеры в корпусе установлено устройство для пеногашения, которое может быть выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса. В верхней части корпуса установлены поверхностные конденсаторы. Поверхностные конденсаторы выполнены в виде щелевого лабиринта. Использование изобретения позволяет создать более эффективный и надежный сепаратор за счет отделения основного потока газожидкостной смеси (ГЖС) от газового потока, отделенного в разделительной камере. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сепаратор, включающий корпус, разделительную камеру газожикостной смеси, установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода газожидкостной смеси, подведенный тангенциально в разделительную камеру газожидкостной смеси, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора, отличающийся тем, что он снабжен устройством для пеногашения и поверхностными конденсаторами, разделительная камера газожидкостной смеси выполнена в виде замкнутой полости, охватывающей корпус, и имеет равномерно расположенные верхние и нижние патрубки, сообщающие соответственно верхнюю и нижнюю части полости разделительной камеры газожидкостной смеси с полостью корпуса, причем устройство для пеногашения установлено на уровне разделительной камеры газожидкостной смеси, а поверхностные конденсаторы установлены в верхней части корпуса. 2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что устройство для пеногашения выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса. 3. Сепаратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поверхностные конденсаторы выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков уголков, жестко закрепленных в обечайке, каждый блок выполнен в виде развернутых уголков, жестко закрепленных друг с другом посредством закрепления грани полки верхнего уголка с наружной поверхностью полки нижнего уголка с образованием желоба, а грани нижнего уголка жестко с полосой, установленной под углом с образованием желоба, при этом полки уголков выполнены с щелевыми отверстиями у контура обечайки.