СБОРНАЯ ЕМКОСТЬ, СИСТЕМА ИЗ СБОРНЫХ ЕМКОСТЕЙ И МНОГОФАЗНЫХ НАСОСОВ И СПОСОБ СЕПАРАЦИИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МНОГОФАЗНОЙ СМЕСИ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/34 

Изобретение касается сборной емкости для многофазных смесей из источника углеводородов, снабженной по меньшей мере одним впуском для ввода многофазных смесей в сборную емкость, системы из по меньшей мере одной сборной емкости и нескольких присоединенных к ней многофазных насосов, а также способа сепарации и распределения многофазной смеси по нескольким многофазным насосам.

При транспортировке многофазных смесей, в частности, углеводородов, возникают сменяющиеся ситуации транспортировки. Углеводороды, как правило, транспортируются в смесях, в которых имеются различные агрегатные состояния. Наряду с твердой фазой, например, песком, имеются жидкие фазы и газообразные фазы. Эти фазы имеются в различных долях, причем состав многофазных смесей варьируется в широком диапазоне, так что невозможно предсказать, когда и как долго будет транспортироваться какой состав многофазной смеси. Так, возможно, что после продолжительного времени транспортировки с преобладающей долей жидкой фазы в течение долгого периода времени будет транспортироваться газообразная доля, частично до транспортировки исключительно газообразных фаз. Таким образом, как момент времени, так и продолжительность и соотношение долей многофазной смеси неизвестны, что затрудняет транспортировку.

Капитальные затраты при разработке источников углеводородов чрезвычайно высоки. При этом может возникнуть необходимость предусмотреть несколько транспортировочных насосов, например, когда целесообразная транспортировка подлежащих транспортировке объемов посредством одного типоразмера технически невозможна, например, из-за того, что необходимых типоразмеров нет в наличии или из-за того, что типоразмеры, соответствующие потребности, технически или экономически не целесообразны.

Новые промыслы развивают свою максимальную производительность только через несколько лет, так что проблема заключается в том, что в начале транспортировки может быть достаточно относительно небольшого типоразмера, что, однако, в ходе дальнейшего производства может приводить к проблемам, когда становится недостаточно типоразмера, подходящего вначале. Поэтому существует возможность эксплуатации нескольких насосных узлов, которые расположены параллельно друг другу, чтобы наряду с желательным резервированием и отказоустойчивостью можно было обеспечить варьирование производительности транспортировки. С точек зрения логистики может быть целесообразно, задавать только один типоразмер и удовлетворять потребность в различном количестве транспортируемого материала за счет различного количества параллельных многофазных насосов или соответствующей адаптации количества транспортируемого материала отдельных многофазных насосов.

Резервирующие (дублирующие) системы многофазных насосов снижают риск выхода из строя, в частности, риск полного выхода из строя. Применение многофазных насосов с изменяющейся частотой вращения при соответствующем расчете в нормальном случае позволяет осуществлять сокращающую износ эксплуатацию с пониженной частотой вращения, в то время как при выходе из строя насоса остальной агрегат или остальные агрегаты с повышенной рабочей частотой вращения могут в значительной степени компенсировать прекращение потока транспортируемого материала.

Многофазные смеси при транспортировке углеводородов состоят, как указано выше, из различных веществ в различных агрегатных состояниях, например, воды при необходимости с примесями песка, газовых конденсатов, сырой нефти, природного газа или нефтяного попутного газа, которые имеют отличающиеся друг от друга удельные веса. При распределении многофазных смесей по нескольким многофазным насосам возникает проблема равномерного распределения, так как тяжелые вещества, такие как жидкости, преимущественно опускаются в отводы, расположенные внизу, и преимущественно протекают мимо отводов, расположенных сбоку. То есть существует проблема, что при разветвлениях должно обеспечиваться равномерное распределение компонентов транспортируемого материала, чтобы тем самым предотвращать повышенную термическую нагрузку для насосов, загруженных преимущественно газообразными долями.

Одна из возможностей, достичь равномерного распределения входа потока продукта, заключается в горизонтальном, строго симметричном расположении мест распределения. Недостаток заключается при этом в большой занимаемой площади, большом весе и связанными с этим высокими затратами, кроме того, всегда должно иметься двойное количество насосов для достижения равномерного распределения. При выходе из строя одного насоса, системы различных типов насосов, при отключении отдельных насосов или других неисправностях происходит неравномерное распределение, которое может приводить к перегрузкам отдельных многофазных насосов.

Задачей настоящего изобретения является обеспечить как можно более равномерное и продолжительное снабжение многофазных насосов достаточным количеством жидкости, чтобы снизить термическую нагрузку даже при долгой транспортировке газообразной фазы.

В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью сборной емкости с признаками главного пункта формулы изобретения, системы с признаками последующего пункта формулы изобретения и способа с признаками последующего пункта на способ. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения, описании и на фигурах.

Предлагаемая изобретением сборная емкость для многофазных смесей из источника углеводородов, снабженная по меньшей мере одним впуском для ввода многофазных смесей в сборную емкость и несколькими выпускными патрубками, к которым могут присоединяться насосы, посредством которых перекачиваются многофазные смеси, предусматривает, что с выпускными патрубками согласованы направленные внутрь, выступающие над дном сборной емкости вверх встроенные элементы, которые имеют первое верхнее отверстие и второе нижнее отверстие, при этом проточное поперечное сечение нижнего отверстия меньше, чем проточное поперечное сечение верхнего отверстия. С помощью встроенных элементов, которые имеются в сборной емкости, используются различные свойства жидкой фазы и газообразной фазы, в частности, нефти и природного газа, в отношении удельного веса, так что достигается эффект дозирования и желательное распределение продукта. Газообразная фаза может относительно беспрепятственно протекать через верхнее отверстие, в то время как оседающая на дне сборной емкости жидкая фаза собирается и лишь медленно направляется через относительно небольшое нижнее отверстие к насосам, которые отводят многофазные смеси. Общий впуск или несколько впусков предусмотрены, чтобы многофазная смесь могла втекать в сборную емкость. Многофазная смесь может, например, втекать в сборную емкость непосредственно из скважины. В сборной емкости происходит обусловленное гравитацией разделение газообразной фазы и жидкой фазы. Жидкая фаза оседает на дне сборной емкости, газообразная фаза распределяется над жидкой фазой внутри сборной емкости. Через верхнее большое отверстие газообразная фаза может беспрепятственно направляться к отдельным насосам, которые своей впускной стороной присоединены к сборной емкости. Также жидкая фаза беспрепятственно течет через верхнее отверстие, когда уровень наполнения внутри сборной емкости еще достаточно высок для достижения верхнего отверстия. Под верхним отверстием образуется отстойник, который наполнен жидкой фазой и при известных условиях долями (компонентами) твердого вещества. Сток из отстойника происходит через второе, нижнее отверстие во встроенных элементах, которые предпочтительно расположены на уровне дна сборной емкости или вплотную над дном сборной емкости. Так жидкая фаза может стекать из сборной емкости через нижнее отверстие и попадает к соответствующему насосу, который присоединен к выпускному патрубку. Благодаря этому обеспечивается, что в течение долгого периода времени, а именно, до тех пор, пока не будет опорожнен отстойник жидкости, равномерно из сборной емкости жидкая фаза через соответствующие выпускные патрубки будет отводиться к соответствующим насосам. Путем предоставления минимально необходимого количества жидкости в течение долгого периода времени обеспечивается, что даже во время транспортировки исключительно газообразной фазы через впускную трубу достигается термическая устойчивость (стабильность) присоединенных к выпускным патрубкам насосов. Посредством направляемой в насосы жидкой фазы происходит основной отвод выделяющейся внутри насоса теплоты сжатия газообразной фазы. Кроме того, в насосах, которые, например, выполнены в виде винтовых ротационных насосов, обеспечивается смазка и уплотнение зазоров, которые имеются между винтовыми роторами. Благодаря этому повышается термическая устойчивость (стабильность), герметичность винтовых роторов в отношении обратного выдавливания транспортируемого продукта и долговечность насосов.

Предпочтительным образом предусмотрено, что выпускной патрубок или выпускные патрубки ориентированы наклонно вниз или вертикально вверх. Благодаря этому облегчается отвод жидкой фазы через выпускные патрубки. Кроме того, на выпускных патрубках или внутри них может быть предусмотрена система встроенных элементов, так что таким образом может осуществляться простое согласование нижних отверстий во встроенных элементах с соответствующими выпускными патрубками и тем самым с соответствующими выпускными каналами и присоединенными к ним насосами.

Сборная емкость может быть предпочтительно выполнена в виде сборной трубы или сборного бака, возможны альтернативные варианты осуществления сборной емкости.

Благодаря расположению встроенных элементов таким образом, что их верхнее отверстие ориентировано вертикально вверх, по существу обеспечивается, что только жидкая фаза может проходить выше уровня отверстия через верхнее большое отверстие.

Чтобы иметь возможность осуществлять изменение потока текучей среды через нижнее отверстие, с нижним отверстием может быть согласовано регулируемое дроссельное устройство или закрывающее устройство, посредством которого может уменьшаться проточное поперечное сечение или закрываться отверстие. В принципе, возможно также, чтобы верхнее отверстие имело дроссельное устройство или закрывающее устройство, чтобы перекрывать определенные выпуски или желаемым образом воздействовать на режим течения.

Встроенные элементы могут быть установлены в сборной емкости с возможностью смещения и/или с возможностью вращения для реализации приспосабливания к различным требованиям. Установка встроенных элементов с возможностью смещения может приводить к опусканию уровня или повышению уровня зеркала жидкости, то же самое относится к вращающемуся варианту осуществления встроенных элементов в сборной емкости. При наклонном расположении встроенных элементов путем вращения может, например, изменяться уровень или поперечное сечение нижнего отверстия, то же самое относится к расположению встроенных элементов внутри сборной емкости с возможностью смещения.

Встроенные элементы могут быть выполнены в виде вставок, например, коробообразных, регулируемых вставок, или в виде полых участков, уравнительных щитков или направляющих щитков, чтобы обеспечивать образование отстойника жидкости в сборной емкости и контролируемый отвод через отверстие внутри встроенных элементов вблизи дна сборной емкости.

Со встроенными элементами могут быть согласованы регулирующие устройства, посредством которых из-за пределов сборной емкости может изменяться свободное проточное поперечное сечение верхнего и/или нижнего отверстия во встроенных элементах. С помощью этого регулирующего устройства можно во время эксплуатации транспортировочного устройства изменять параметры, чтобы, например, можно было отключать отдельные насосы, снабжать увеличенным количеством жидкой фазы или уменьшать количество подаваемой жидкой фазы.

Предпочтительно сборная емкость выполнена замкнутой, чтобы можно было использовать внутреннее давление для поддержки транспортировки. Могут быть предусмотрены предохранительные клапаны во избежание отказа структуры емкости при превышении максимального давления.

Могут быть установлены запорные устройства на встроенных элементах, выпускных патрубках и/или выпускных трубопроводах, чтобы можно было перекрывать отдельные насосы, которые подключены после сборной емкости. Благодаря этому возможно техническое обслуживание этих насосов без затруднений. Также возможно, путем перекрытия отдельных транспортировочных насосов приводить производительность транспортировки в соответствие с желаемым количеством транспортируемого материала.

В сборной емкости могут быть установлены сепарационные устройства, которые отделяют газообразную фазу от жидкой фазы. Эти сепарационные устройства могут представлять собой обводные устройства, лабиринты, отделители или гидравлические препятствия. Также сепарационное устройство может быть образовано расширением проточного поперечного сечения для облегчения гравитационной сепарации. В сборной емкости предпочтительно достигаются скорости течения, равные максимум 0,5 м в секунду, могут быть предусмотрены соответствующие устройства для поддерживания этой скорости течения многофазной смеси, например, дроссели или тому подобное. Путем ограничения скорости течения на впускной стороне накопительной емкости может устанавливаться максимальная скорость. Чтобы можно было поддерживать эту скорость, сборная емкость должна иметь соответствующие параметры.

Выпускные трубопроводы, которые ведут от выпускных патрубков к насосам, в частности, многофазным насосам, имеют такие параметры, что возникают относительно большие скорости течения, равные минимум 3 м в секунду, во избежание сепарации внутри трубопровода.

Предлагаемая изобретением система из сборной емкости и нескольких присоединенных к ней многофазных насосов позволяет осуществлять параллельную эксплуатацию при больших потоках транспортируемого материала с использованием стандартизированных типоразмеров присоединенных многофазных насосов и варьирование количества транспортируемого материала. Благодаря резервным/дублирующим насосам, которые эксплуатируются не на пределах их производительности, может достигаться повышение до максимума степени использования всей системы, так как при выходе из строя одного из параллельно включенных насосов его функция может выполняться другими насосами.

Наряду с непосредственной транспортировкой с помощью параллельно включенных насосов на выпускной стороне возможно, чтобы на впускной стороне сборной емкости был расположен по меньшей мере один впускной многофазный насос, при этом по меньшей мере от одного присоединительного патрубка проложен трубопровод от сборной емкости к впускной стороне впускного многофазного насоса, чтобы обеспечить возможность рециркуляции жидкой фазы на стороне впускного насоса. Благодаря этому может увеличиваться термическая устойчивость (стабильность) впускного многофазного насоса.

Может быть предусмотрено устройство управления, которое связано с расположенными на многофазных насосах сенсорами и регулирующими устройствами, и на основании показаний сенсоров осуществляет регулировку проточного поперечного сечения нижнего отверстия. Если, например, фиксируются слишком высокие температуры на отдельных многофазных насосах, путем увеличения проточного поперечного сечения нижнего отверстия повышенная доля жидкости может подаваться в подлежащую транспортировке многофазную смесь, чтобы выводить из насосной системы выделяющуюся внутри многофазного насоса тепловую энергию. Альтернативно или одновременно может происходить сокращение доли газа с целью сокращения количества вновь выделяющейся теплоты сжатия.

Способ сепарации и распределения многофазной смеси по нескольким многофазным насосам предусматривает, что многофазная смесь направляется в сборную емкость и посредством сепарационных устройств сепарируется, при этом сепарированная жидкая фаза дозировано подается к отдельным многофазным насосам. При этом сборная емкость может быть выполнена в виде отдельной сборной емкости, в которую многофазные смеси вводятся непосредственно из источника. Альтернативно многофазная смесь насосом вводится в отдельную сборную емкость и затем откачивается посредством других насосов, наконец, существует возможность, чтобы сборная емкость была выполнена как часть многофазного насоса и оттуда из других насосов подавалась дозировано сепарированная жидкая фаза. Благодаря этому можно посредством поперечных связей параллельно расположенных насосов обеспечивать минимальное снабжение жидкой фазой, если внутри одного или нескольких насосов собралось достаточное количество жидкой фазы, и затем она управляемо направляется к другим насосам, которые транспортируют меньшую долю жидкости. Подлежащая транспортировке доля жидкости может определяться посредством сенсоров, так что на основании данных сенсоров, которые, например, регистрируют температуру, количества газа или жидкости, давления и тому подобное, затем регулируется подача сепарированной жидкой фазы от напорной стороны насоса к стороне всасывания соответствующего насоса.

Многофазная смесь может сепарироваться в сборной емкости путем уменьшения скорости течения втекающей многофазной смеси, например, путем увеличения проточного поперечного сечения. Посредством этого происходит обусловленная гравитацией сепарация жидкой фазы и газовой фазы.

Отделенная жидкая фаза может подаваться в расположенный в направлении транспортировки перед сборной емкостью насос на впускной стороне, так чтобы происходила рециркуляция. Количество подаваемой жидкой фазы может в каждом случае регулироваться в зависимости от параметров сенсора, например, на основании транспортируемой жидкой фазы или на основании значений температуры.

Ниже примеры осуществления изобретения поясняются более подробно с помощью фигур. Показано:

фиг.1 - общий вид транспортировочной установки;

фиг.2 - изображение трубчатой сборной емкости;

фиг.3-6 - виды сечений разных сборных емкостей;

фиг.7 - бочкообразная сборная емкость;

фиг.8 - изображение сечения с наклонным выпускным патрубком;

фиг.9 - изображение сечения с вертикальным выпускным патрубком;

фиг.10 - изображение сечения с клапанами;

фиг.11 - изображение сечения с закрывающими и дозирующими устройствами; а также

фиг.12 - схема транспортировочной установки.

На фиг.1 изображена транспортировочная установка для многофазных смесей, снабженная несколькими, параллельно расположенными многофазными насосами 3, каждый из которых установлен на фундаменте. Многофазные насосы 3 имеют впуск 2 и выпуск 7. От выпуска 7 ведет трубопровод к сборной емкости 15, откуда собравшаяся смесь с помощью многофазных насосов 3, которые, как правило, выполнены в виде винтовых ротационных насосов, собирается и отводится через выпуск 17. Впускная сторона 2 многофазных насосов 3 соединена с выпускными каналами 30 сборной емкости 10. Эта сборная емкость 10 имеет впуск 20, через который пропускается многофазная смесь, как правило, смесь из воды, песка, нефти, природного газа и попутных газов. Впуск 20 может вести непосредственно к скважине, при необходимости перед впуском 20 может быть включено насосное устройство. При отсутствии необходимости в перекачивании многофазной смеси, обусловленном имеющимся собственным давлением, предусмотрен байпас 16, который соединяет впуск 20 непосредственно с выпускной сборной емкостью 15.

В сборной емкости 10 расположены встроенные элементы, которые согласованы каждым выпускным патрубком 30, посредством которых обеспечивается дозированная подача жидкости к отдельным насосам 3. Сборная емкость 10, также называемая впускным коллектором, собирает поступающую от источника многофазную смесь и распределяет ее равномерно по отдельным многофазным насосам 3. Впускная сборная емкость 10 в изображенном примере осуществления ориентирована по существу горизонтально и выполнена в виде трубы, так что происходит гравитационная сепарация отдельных компонентов многофазной смеси. Более тяжелые доли (компоненты), то есть твердые вещества и жидкие фазы, собираются на дне сборной емкости 10, в то время как более легкие компоненты собираются над жидкой фазой и твердой фазой.

На фиг.2 показана сборная емкость 10 на отдельном изображении. Сборная емкость 10 выполнена в виде трубчатой основной части, снабженной впуском 20, который в изображенном примере осуществления выполнен в виде патрубка на 90°, и несколькими выпускными патрубками 30, которые ведут к многофазным насосам. Сборная емкость 10 имеет по существу модульную конструкцию и предусматривает трубчатую основную часть, на концах которой предусмотрены винтовые фланцы. В трубчатой части между винтовыми фланцами расположены выпускные патрубки 30, напротив выпускного патрубка 30 расположены фланцы 31 доступа, через которые, например, может вставляться и выравниваться вставка в выпускном патрубке 30. Впуск 20 с впускными патрубками может либо привариваться, либо также прикручиваться. Впуск 20 в виде тройника может быть снабжен винтовыми фланцами, так чтобы он мог вкручиваться между двумя трубчатыми участками сборной емкости 10. Благодаря винтовой конструкции практически любое количество выпускных патрубков 30 включаются параллельно друг другу, так что соответствующее количество насосов может присоединяться к сборной емкости 10. Также можно в разных местах предусмотреть впуски 20, которые просто вкручиваются между двумя участками трубы.

Характер течения многофазной смеси обозначен стрелками, верхняя стрелка указывает впуск многофазной смеси через впуск 20, нижние стрелки, которые согласованы с выпускным патрубком 30, указывают, что распределенная многофазная смесь в каждом случае отводится через выпускные патрубки 30. В изображенном примере осуществления выпускные патрубки 30 ориентированы наклонно вниз и оканчиваются в самом низком месте сборной емкости 10, так что вся жидкая фаза, которая осела в сборной емкости, может легко отводиться через выпускные патрубки 30.

Один из вариантов осуществления сборной емкости 10 изображен на фиг.3. Впуск 20 с впускным патрубком на 90° изображен повернутым на 90°. Через впуск 20, как обозначено стрелкой, многофазная смесь попадает в сборную емкость 10. Во впуске 20 могут быть предусмотрены устройства для воздействия на закрутку, чтобы как можно более равномерно распределять многофазную смесь.

Внутри сборной емкости 10, которая выполнена в виде последовательности трубчатых сегментов, расположены встроенные элементы 40, которые предусмотрены для выпускного патрубка 30. Трубчатая вставка 40 вставлена в выпускной патрубок 30. Вставка 40 установлена с возможностью вращения в сборной емкости 10 и имеет нижнее отверстие 41 и несколько верхних отверстий 42, которые проходят каждое выше уровня дна 11 сборной емкости. Через фланец 31 доступа может осуществляться вращение вставки. Вставка 40 установлена с возможностью замены внутри сборной емкости 10, так что возможно изменение геометрии путем замены на другую вставку.

На фиг.3 слева рядом с первым выпускным патрубком 3 расположен другой встроенный элемент 40 в форме уравнительного щитка. Уравнительный щиток установлен между двумя винтовыми фланцами участков трубы. Здесь также предусмотрено нижнее отверстие 41, которое имеет меньшее проточное поперечное сечение, чем верхнее отверстие 42. Уравнительный щиток может встраиваться в различных положениях между двумя трубчатыми участками, чтобы можно было регулировать уровень отстойника жидкости между уравнительным щитком и впуском 20.

На фиг.3 слева рядом с уравнительным щитком предусмотрен другой выпускной патрубок 30, который имеет вращающуюся вставку 40, тоже имеющую нижнее отверстие 41 и несколько верхних отверстий 42 с большим диаметром, чем нижнее отверстие 41. Вставка 40 может вращаться снаружи посредством выпускного патрубка 30, так что может достигаться регулировка положения и при необходимости диаметральных поперечных сечений отверстий 41, 42.

Справа рядом с впуском 20 показан другой уравнительный щиток в виде встроенного элемента 40, снабженного верхним отверстием 42 и нижним отверстием 41, которое ведет к выпускному патрубку 30. Благодаря исполнению сборной емкости 10 в соответствии с фиг.3 можно внутри сборной емкости 10 создавать отстойник жидкости, который достает максимум до высоты верхних отверстий 42. В зависимости от выбора размеров нижних отверстий 41 и объема сборной части 10 при этом обеспечивается, что в течение относительно долгого периода времени только небольшое количество жидкости отводится через выпускные патрубки 30, так что присоединяющиеся к выпускным патрубкам 30 насосы, в частности, винтовые ротационные многофазные насосы, всегда снабжаются минимальной долей жидкости с потоком транспортируемого материала. Эта минимальная доля жидкости уплотняет конструктивно обусловленные зазоры между транспортировочными элементами в винтовом ротационном насосе. Это уплотнение необходимо для того, чтобы насос мог транспортировать газ, который в ином случае беспрепятственно тек бы обратно через зазоры. Кроме того, минимальный поток жидкости служит в качестве охлаждающего средства для отвода выделяющейся при транспортировке газа теплоты сжатия из насоса.

На фиг.4 изображен один из вариантов изобретения. Вертикально ориентированный разделительный щиток 50 расположен внутри сборной емкости 10. Устройство 21 воздействия на закрутку может быть предусмотрено во впуске 20. Вертикальный разделительный щиток 50 служит для первого распределения поступающего через впуск 20 многофазного потока. Таким образом осуществляется первое распределение многофазного тока справа и слева в продольной протяженности. На нижнем конце сборной емкости 10 с обеих сторон от разделительного щитка 50 расположены выпускные патрубки 30, каждый из которых ведет к насосу. Внутри разделительного щитка 50 предусмотрены компенсационные окна 52 для обеспечения возможности перетекания. Компенсационные окна 52 расположены в нижней области разделительного щитка, чтобы осуществлялся обмен преимущественно жидкой фазы между двумя камерами сборной емкости. На изображении сечения справа на фиг.4 можно различить, что в качестве встроенных элементов 40 предусмотрены наклонно выступающие в каждую из камер патрубки, которые на своем нижнем конце, обращенном к дну 11 сборной емкости, имеют небольшие проточки 41, через которые минимальный поток жидкости подается к соответствующим насосам. Верхнее отверстие 42 образуется диаметром патрубка.

Другой вариант изобретения показан на фиг.5. Встроенные элементы 40 с обеих сторон впуска 20 предусматривают ориентированное вертикально вверх верхнее отверстие 42 и расположенное в области дна 11 сборной емкости нижнее сверление 41. С обеих сторон рядом с первым выпускным патрубком 30 расположены уравнительные щитки 40, которые также имеют верхнее отверстие 42 и нижнее отверстие 41. Справа рядом с правым уравнительным щитком 40 расположен другой выпускной патрубок 30, который ведет к другому насосу. Уравнительный щиток 40, таким образом, предусмотрен для расположенного справа выпускного патрубка 30 и способствует тому, что только дозированное количество жидкой фазы сквозь нижнее отверстие 41 попадает к правому выпускному патрубку 30.

На фиг.6 показан другой вариант изобретения, в котором предусмотрено несколько выпускных патрубков 30. Выпускные патрубки 30 выполнены ориентированными вверх и установлены с возможностью вращения на сборной емкости 10. Благодаря возможности вращения может реализовываться перестановка (регулировка) высоты с помощью резьбы 45, выполненной на наружной стороне патрубка 30. Перестановка высоты обозначена двойными стрелками. Левый выпускной патрубок 30 имеет в качестве встроенного элемента уголок на 90°, впускная сторона закрыта щитком, который имеет нижнее малое отверстие 41 и верхнее большое отверстие 42. При таком варианте осуществления также образуется отстойник внутри сборной емкости 10. Чем дальше смещаются вниз встроенные элементы 40, тем больше жидкой фазы, которая оседает на дне 11 сборной емкости, может отводиться.

Правый выпускной патрубок 31 также установлен с возможностью перестановки высоты посредством резьбы 45 на сборной емкости 10. На обращенном к сборной емкости конце выполнен U-образный патрубок, в нижней стороне которого расположена небольшая проточка 41, которая ориентирована в направлении дна 11 сборной емкости. Большее отверстие 42 образуется открытым, направленным вверх поперечным сечением U-образной трубы.

На фиг.7 изображен другой вариант изобретения. После впуска 20, снабженного устройством для воздействия на закрутку, расположена колонна 90, которая способствует сепарации жидкой фазы и газовой фазы. Сборная емкость 10, которая на этот раз выполнена в бочкообразной форме, на своем дне 11 имеет, например, пять выпускных патрубков 30, к которым присоединяются встроенные элементы 40 в виде изогнутых труб. Верхнее отверстие 42 ориентировано горизонтально и здесь направлено к наружной стенке сборной емкости 10, разумеется, возможна другая ориентация верхнего отверстия 42. Нижнее отверстие 41 расположено в области дна 11 сборной емкости во встроенных элементах 40.

На фиг.8 показано наклонное расположение выпускного патрубка 30, а также коробообразных встроенных элементов 40. Верхние отверстия 42 выполнены в виде шлицевых продолговатых отверстий, нижнее отверстие 41 расположено в области дна трубчатой сборной емкости 10. Посредством регулировочного устройства 45 снаружи может осуществляться вращение, так чтобы могла изменяться ориентация нижнего отверстия 41.

На фиг.9 показан вариант изобретения с ориентированным вертикально вниз выпускным патрубком 30. Встроенные элементы 40 имеют ориентированное вертикально вверх верхнее отверстие 42 и расположенное в нижней точке трубчатой сборной емкости 10 нижнее отверстие 41. Встроенные элементы 40 выполнены здесь также с возможностью вращения, чтобы обеспечивать изменение поперечного сечения нижнего отверстия 41 в зависимости от положения. В изображенном положении отверстие 41 полностью открыто, при повороте на 90° происходит максимальное уменьшение проточного поперечного сечения, при необходимости вплоть до закрытия.

На фиг.10 показано схематичное изображение другого варианта изобретения, в котором со встроенными элементами 40 в нижних отверстиях 41 согласован регулируемый дроссель 62 или регулируемый клапан, то же самое относится к верхнему отверстию 42, при этом регулируемые клапаны или дозирующие и закрывающие устройства 62, 72 изображены только схематично. Дозирующие и закрывающие устройства 62, 72 на фиг.10 только в целях лучшей наглядности изображены вне сборной емкости 10 с трубопроводами, фактически во встроенных элементах 40 предусмотрены отверстия 41, 42 с дозирующими и закрывающими устройствами 62, 72, так что никаких трубопроводов нет, а транспортируемый продукт из сборной емкости 10 через отверстия 41, 42 поступает во встроенные элементы 40 и отводится через выпускные патрубки 30.

На фиг.11 показан конструктивный вариант осуществления дозирующих и закрывающих устройств 60, 70, которые предусмотрены для отверстий 42, 41. Дозирующие и закрывающие устройства 60, 70 могут приводиться в действие снаружи, в зависимости от положения дозирующих и закрывающих устройств 60, 70 может осуществляться частичное или полное закрытие каждого из отверстий 41, 42, чтобы, например, прекращать отвод подлежащего транспортировке продукта через выпускные патрубки 30. Благодаря этому облегчается техническое обслуживание подключенного насоса.

На фиг.12 показано схематичное расположение нескольких многофазных насосов 3, которые расположены по параллельной схеме между двумя сборными емкостями 10, 15. Первая сборная емкость 10 имеет впуск 20 и снабжена выпускными патрубками 30 в количестве четырех, встроенные элементы, снабженные отверстиями, на этом чертеже не изображены, однако имеются в сборной емкости 10. К выпускным патрубкам 30 присоединяются клапаны 6, посредством которых может изменяться расход через трубопроводы, которые присоединены к выпускным патрубкам 30. Существует возможность полного закрытия этих трубопроводов. После клапанов 6 расположены многофазные насосы 3, посредством которых многофазная смесь перекачивается из сборной емкости 10. От насосов 3 ведет трубопровод, в котором расположен другой клапан 4, ко второй сборной емкости 15, которая также может называться выпускной сборной емкостью. Выпускная сборная емкость 15 также может иметь один или несколько встроенных элементов, которые имеют верхнее и нижнее отверстие, которые описаны выше. От выпускной сборной емкости 15 ведет оснащенный клапаном 8 перепускной трубопровод 5 к впускной стороне каждого насоса 3, что приводит к рециркуляции сепарированной жидкости от сборной емкости 15 к входной стороне каждого многофазного насоса 3. Таким образом обеспечивается минимально необходимая доля жидкости для, как правило, винтовых ротационных насосов 3, так что даже при больших ресурсах газа и продолжающейся в течение длительного времени транспортировке газовой фазы может как создаваться достаточное давление, так и отводиться теплота сжатия. От выпускной сборной емкости 15 ведет выпускной патрубок 30 к устройству для дальнейшей транспортировки или дальнейшей переработки.

Группа изобретений относится к системе использования многофазных смесей из источника углеводородов. Технический результат - обеспечение возможности равномерного и продолжительного снабжения многофазных насосов достаточным количеством жидкости со снижением термической нагрузки при длительной транспортировке газообразной фазы. Сборная емкость снабжена по меньшей мере одним впуском для ввода многофазных смесей в сборную емкость и несколькими выпускными патрубками. Эти патрубки выполнены с возможностью присоединения к насосам. Насосы обеспечены возможностью перекачивания многофазных смесей. Они имеют выпускные патрубки, направленные внутрь сборной емкости. За дно сборной емкости вверх выступают встроенные элементы. Они имеют первое верхнее отверстие и второе нижнее отверстие. Проточное поперечное сечение нижнего отверстия меньше, чем проточное поперечное сечение верхнего отверстия. При этом с нижним отверстием согласовано регулирующее дроссельное или закрывающее устройство. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Сборная емкость для многофазных смесей из источника углеводородов, снабженная по меньшей мере одним впуском (20) для ввода многофазных смесей в сборную емкость (10, 15) и несколькими выпускными патрубками (30), которые выполнены с возможностью присоединения к насосам (3), посредством которых перекачиваются многофазные смеси, с выпускными патрубками (30) согласованы направленные внутрь выступающие за дно (11) сборной емкости вверх встроенные элементы (40), которые имеют первое верхнее отверстие (42) и второе нижнее отверстие (41), при этом проточное поперечное сечение нижнего отверстия (41) меньше, чем проточное поперечное сечение верхнего отверстия (42), причем с нижним отверстием (41) согласовано регулирующее дроссельное или закрывающее устройство.

2. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что выпускные патрубки (30) ориентированы наклонно вниз или вертикально вниз.

3. Сборная емкость по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что сборная емкость (10, 15) выполнена в виде сборной трубы или сборного бака.

4. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что верхнее отверстие (42) встроенных элементов (40) ориентировано вертикально вверх.

5. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что встроенные элементы (40) установлены в сборной емкости (10, 15) с возможностью смещения и/или с возможностью вращения.

6. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что встроенные элементы (40) выполнены в виде вставок, трубчатых участков, уравнительных щитков или направляющих щитков.

7. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что с встроенными элементами (40) согласованы регулирующие устройства (45), посредством которых из-за пределов сборной емкости (10, 15) может изменяться свободное проточное поперечное сечение верхнего и/или нижнего отверстия (41, 42) во встроенных элементах (40).

8. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что сборная емкость (10, 15) выполнена замкнутой.

9. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что на встроенных элементах (40), выпускных патрубках (30) и/или выпускных трубопроводах установлены закрывающие или дозирующие устройства (60, 70).

10. Сборная емкость по п. 1, отличающаяся тем, что в сборной емкости (10, 15) установлены сепарационные устройства (90), которые отделяют газообразную фазу от жидкой фазы.

11. Система из по меньшей мере одной сборной емкости (10, 15) по одному из предыдущих пунктов и нескольких присоединенных к ней многофазных насосов (3).

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что на впускной стороне расположен по меньшей мере один впускной многофазный насос (3), и от сборной емкости (15) трубопровод (5) ведет к впускной стороне впускного многофазного насоса (3).

13. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что предусмотрено устройство управления, которое связано с расположенными на многофазных насосах (3) сенсорами и регулирующими устройствами (45) и на основании показаний сенсоров осуществляет регулировку проточного поперечного сечения по меньшей мере одного отверстия (41, 42).

14. Способ сепарации и распределения многофазной смеси по нескольким многофазным насосам (3), при котором многофазную смесь направляют в одну сборную емкость (10, 15) по одному из пп. 1-10 и посредством сепарационных устройств сепарируют, и сепарированную жидкую фазу дозированно подают к отдельным многофазным насосам (3).

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что многофазная смесь сепарируется в сборной емкости (10, 15) путем уменьшения скорости течения втекающей многофазной смеси.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что отделенная жидкая фаза подается в расположенный в направлении транспортировки перед сборной емкостью (10, 15) насос (3) на впускной стороне.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что количество подаваемой жидкой фазы и/или газовой фазы регулируется в зависимости от параметров сенсора.

18. Способ по п. 14, отличающийся тем, что многофазная смесь сепарируется в многофазном насосе и из интегрированной в корпус насоса сборной емкости дозированно направляется к другим многофазным насосам.