УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК B01D17/28 B01D21/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для разделения, в частности к устройству, выполненному с возможностью отделять различные фазы трехфазной смеси. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству для разделения жидкости, получаемой из нефтяного месторождения.

Уровень техники

В современных производствах технология отделения различных фаз от смеси, содержащей несколько фаз, является часто используемой и широко применимой в нескольких областях. Например, при очистке городских сточных вод и очистке промышленных сточных вод необходимо отделить отработанное сточное масло и твердые вещества, чтобы впоследствии проводить классифицированную обработку.

Кроме того, в нефтедобывающей промышленности, совершать отделение фаз жидкости, получаемой из нефтяного месторождения, является очень важной технологией. Жидкость, получаемая из нефтяного месторождения, является сложной по компонентам, и ее обычно можно рассматривать как трехфазную смесь, которая в основном состоит из трех фаз, включая воду, нефть и твердые вещества.

Традиционное устройство для удаления воды берет на себя в качестве основной функции управление содержанием влаги в нефти, фокусируясь на удалении воды из жидкости, полученной из нефтяного месторождения, и поэтому может использоваться для обработки жидкости, полученной из нефтяного месторождения с высоким содержанием влаги. Однако традиционное устройство для удаления воды имеет недостатки, заключающиеся в высоком потреблении энергии, низкой эффективности, высоком содержании нефти в сброшенной воде и сложном процессе последующей обработки сточных вод.

В известном уровне техники, для повышения производительности и эффективности отделения нефти, воды и твердых веществ, дополнительно используется встроенный элемент. Например, в CN 101766921 А и CN 103752042 A раскрыты устройства для разделения нефти, воды и твердых веществ, причем в обоих патентах в качестве встроенного элемента используется пластинчатый компонент в форме крыла. После получения и отделения, жидкость, полученная при добыче сырой нефти и с чрезвычайно высоким содержанием влаги, поступает в пластинчатый компонент в форме крыла, где отделение нефти, воды и твердых частиц осуществляется с помощью разности плотностей. Однако содержание нефти в выгружаемой воде из такого устройства для разделения нефти, воды и твердых веществ по-прежнему превышает 500 мг/л, и из полученной жидкости выделяется только около 80% грязи, что требует очень сложной системы последующей обработки сточных вод. Следовательно, такое устройство для разделения нефти, воды и твердых веществ не может удовлетворять требованиям эффективной обработки большого количества жидкости, полученной из нефтяного месторождения и имеющей высокое содержание влаги.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание устройства для разделения с более высокой эффективностью разделения. В частности, настоящее изобретение направлено на создание устройства для осуществления отделения фаз жидкости, полученной из нефтяного месторождения. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для разделения, которое выполнено с возможностью фазового разделения жидкости, содержащей по меньшей мере первую фазу, вторую фазу и третью фазу. Устройство для разделения включает в себя: корпус; по меньшей мере одну пару продольных перегородок, расположенных вдоль продольного направления корпуса; канал потока, образованный между каждой парой продольных перегородок и используемый для обеспечения потока текучей среды; и сборочные камеры, образованные между соседними парами продольных перегородок и/или образованные между продольной перегородкой и внутренней стенкой корпуса. Каждая из сборочных камер снабжена по меньшей мере одной поперечной перегородкой, которая выполнена с возможностью разделения сборочной камеры на ячейку для сбора первой фазы и ячейку для сбора второй фазы в продольном направлении. Каждый канал потока снабжен множеством боковых перегородок, которые расположены наклонно относительно продольных перегородок, чтобы разделить канал потока на множество подканалов, расположенных по существу в вертикальном направлении. В области каждой продольной перегородки, в которой находится ячейка для сбора первой фазы, эта продольная перегородка снабжена направляющим отверстием первой фазы, сообщающимся с ячейкой для сбора первой фазы, в то время как в области каждой продольной перегородки, где расположена ячейка для сбора второй фазы, эта продольная перегородка снабжена направляющим отверстием второй фазы, сообщающимся с ячейкой для сбора второй фазы.

В соответствии с настоящим изобретением каждая сборочная камера для текучей среды разделяется поперечной перегородкой на ячейку для сбора первой фазы и ячейку для сбора второй фазы. Таким образом, когда подлежащая разделению текучая среда течет через канал потока, отделение первой фазы и второй фазы будет выполняться попеременно в направлении канала потока. Соответственно, первая фаза и вторая фаза в совокупности могут вовремя быть выпущены через направляющее отверстие первой фазы и направляющее отверстие второй фазы соответственно, тем самым избегая межфазных помех. Поэтому эффективность отделения нефти, воды и твердых веществ значительно улучшается.

В текучей среде, которой предстоит обработка, плотности первой фазы, второй фазы и третьей фазы, содержащиеся в данной текучей среде, отличаются друг от друга. Поэтому, когда текучая среда течет через канал потока, три фазы с соответственно различной плотностью объединяются в верхней части, средней части и нижней части канала потока. В соответствии с настоящим изобретением, с одной стороны, поскольку каждый канал потока разделен на несколько подканалов, увеличивается площадь мелководного осадконакопления. С другой стороны, поскольку в каждом канале потока расположены несколько боковых перегородок, первая фаза в жидкости будет перехвачена на нижней поверхности ближайшей боковой перегородки, тем самым значительно улучшая вероятность скопления первой фазы. Кроме того, когда текучая среда течет по каналу потока, первая фаза в верхней части текучей среды может достигать верхней части каждого подканала, мигрируя только на короткое расстояние, а затем выгружается в ячейку для сбора первой фазы через направляющее отверстие первой фазы. Поэтому расстояние миграции первой фазы значительно сокращается. Аналогично, когда текучая среда течет через канал потока, вторая фаза в нижней части текучей среды может достигать нижней части каждого подканала, мигрируя только на короткое расстояние, а затем выгружается в ячейку для сбора второй фазы через направляющее отверстие второй фазы. Поэтому расстояние миграции второй фазы также значительно сокращается. Третья фаза, которая находится в средней части текучей среды, будет проходить напрямую через канал потока. Следовательно, устройство для разделения, в соответствии с настоящим изобретением, может значительно улучшить эффективность отделения.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, каждый подканал имеет форму поперечного сечения, имеющую самую геометрическую высокую точку и самую геометрическую низкую точку.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, плотность третьей фазы больше плотности первой фазы, но меньше плотности второй фазы. Направляющее отверстие первой фазы находится в позиции, соответствующей самой геометрически высокой точке, тогда как направляющее отверстие второй фазы находится в позиции, соответствующей самой геометрически низкой точке. По-видимому, когда текущая среда течет через канал потока, первая фаза с наименьшей плотностью будет скапливаться в верхней части каждого подканала, а вторая фаза с наибольшей плотностью будет скапливаться на нижней части каждого подканала. При такой расстановке первая фаза и вторая фаза могут плавно выпускаться в ячейку для сбора первой фазы и ячейку для сбора второй фазы соответственно.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, форма поперечного сечения подканала представляет собой одно из треугольника, трапеции или параллелограмма.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, форма поперечного сечения подканала представляет собой треугольник, а боковая перегородка и продольная перегородка вместе образуют угол в диапазоне от 10 до 80 градусов. Форма поперечного сечения треугольника проста по структуре и удобна в обработке, и может обеспечить идеальную эффективность отделения.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в каждом подканале, направляющее отверстие первой фазы расположено в области, соответствующей ячейке для сбора первой фазы, и направляющее отверстие второй фазы расположено в области, соответствующей ячейке для сбора второй фазы. Таким образом, поскольку несколько направляющих отверстий первой фазы и направляющих отверстий второй фазы поочередно расположены в продольном направлении в каждом подканале, эффективность отделения значительно улучшается.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, несколько поперечных перегородок расположены в продольном направлении в каждой сборочной камере, так что в сборочной камере образуется несколько ячеек для сбора первой и второй фазы, расположенных попеременно. Таким образом, когда жидкость, подлежащая разделению, течет через проточный канал, отделение первой фазы и отделение второй фазы будет выполняться в повторяющемся режиме и попеременно вдоль направления канала потока, тем самым значительно улучшая эффективность отделения первой и второй фазы.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, поперечные перегородки различных сборочных камер расположены по отношению к друг другу последовательно в поперечном направлении, что упрощает конструкцию и снижает стоимость изготовления.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, все ячейки для сбора первой фазы соединены с внешним устройством для сбора первой фазы через первую магистраль, а ячейки для сбора второй фазы соединены с внешним устройством для сбора второй фазы через вторую магистраль.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, направляющее отверстие первой фазы проходит через всю продольную длину ячейки для сбора первой фазы, а направляющее отверстие второй фазы проходит через всю продольную длину ячейки для сбора второй фазы.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, выпускное отверстие каждого канала потока сообщается с внешним устройством для сбора третьей фазы.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, текучая среда представляет собой жидкость, полученную из нефтяного месторождения, а первая фаза, вторая фаза и третья фаза являются соответственно нефтью, твердыми веществами и водой.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для разделения жидкости, получаемой из нефтяного месторождения. Жидкость, получаемая из нефтяного месторождения, содержит нефтяную фазу, фазу твердых веществ и водную фазу. Устройство для разделения включает в себя: корпус, по существу цилиндрический; несколько пар продольных перегородок, которые расположены вдоль продольного направления корпуса; канал потока, используемого для обеспечения потока текучей среды и образованного между каждой парой продольных перегородок; и сборочные камеры, образованные между смежными парами продольных перегородок и также образованные между продольной перегородкой и внутренней стенкой корпуса. Каждая сборочная камера снабжена несколькими поперечными перегородками, расположенными на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении, чтобы разделять сборочную камеру на несколько ячеек для сбора нефтяной фазы и фазы твердых веществ, которые расположены попеременно в продольном направлении. Каждый канал потока снабжен несколькими боковыми перегородками, которые расположены наклонно относительно продольных перегородок, чтобы разделить канал потока на несколько подканалов, расположенных вертикально, и каждый подканал в поперечном сечении имеет форму треугольника. В области каждой продольной перегородки, где находится ячейка для сбора нефтяной фазы, расположено направляющее отверстие для нефтяной фазы, сообщающееся с ячейкой для сбора нефтяной фазы, на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически высокой точке треугольника, и в области каждой продольной перегородки, в которой находится ячейка для сбора фазы твердых веществ, направляющее отверстие для фазы твердых веществ, сообщающееся с ячейкой для сбора твердых веществ, расположено на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически низкой точке треугольника.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и другие цели, характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными благодаря подробному описанию иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами. На чертежах:

Фиг. 1 представляет собой поперечное сечение устройства для фазового разделения текучей среды на фазы согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения и также представляет собой поперечное сечение по линии В-В на фиг. 2;

Фиг. 2 представляет собой вид фиг. 1 в поперечном сечении по линии А-А, показывающий попеременное устройство ячейки для сбора первой фазы и ячейки для сбора второй фазы устройства для фазового разделения текучей среды, как показано на фиг. 1 в продольном направлении;

Фиг. 3 представляет собой вид фиг. 2 в поперечном сечении по линии С-С, показывающий структуру ячейки для сбора второй фазы устройства для фазового разделения текучей среды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 показано направляющее отверстие первой фазы устройства для фазового разделения текучей среды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; а также

на фиг. 5 показано направляющее отверстие второй фазы устройства для фазового разделения текучей среды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На чертежах один и тот же компонент обозначен одной и той же ссылкой. Чертежи не выполнены в реальном масштабе.

Осуществление изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано ниже в сочетании с прилагаемыми чертежами. Чтобы облегчить понимание, принцип настоящего изобретения будет проиллюстрирован ниже в сочетании с устройством для проведения фазного разделения жидкости, полученной из нефтяного месторождения (с основными фазами, представляющими собой нефть, воду и твердые вещества).

Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении устройства 100 для фазового разделения текучей среды согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в котором устройство 100 для фазового разделения выполнено с возможностью разделения жидкости, полученной из нефтяного месторождения, которая подается в устройство для фазного разделения текучей среды, с получением отдельно водной фазы, нефтяной фазы и фазы твердых веществ.

Как показано на фиг. 1, устройство 100 для фазового разделения текучей среды выполнено с возможностью быть горизонтальным сепаратором, включающим в себя по существу цилиндрический корпус 50. Следует отметить, что в другом варианте осуществления, не показанном здесь, корпус также может быть сформирован в виде четырехугольника. Как показано на фиг. 2, корпус 50 снабжен по меньшей мере одной парой продольных перегородок 40, которая проходит в продольном направлении корпуса 50 (а именно горизонтальном направлении на фиг. 2). Эта пара продольных перегородок 40 включают в себя две продольные перегородки, которые расположены параллельно друг другу, но находятся на расстоянии друг от друга в поперечном направлении (а именно, горизонтальном направлении на фиг. 1 и вертикальном направлении на фиг. 2), то есть первая продольная перегородка 41 и вторая продольная перегородка 42. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и фиг. 2, устройство 100 фазового разделения текучей среды снабжено четырьмя парами продольных перегородок 40 и, таким образом, содержит в общей сложности четыре первые продольные перегородки 41 и четыре вторые перегородки 42. Однако следует понимать, что количество продольных перегородок 40 может регулироваться в соответствии с требованиями реальных условий.

Канал 20 потока образован между первой продольной перегородкой 41 и второй продольной перегородкой 42 в каждой паре продольных перегородок 40. Следовательно, в устройстве, показанном на фиг. 2, образуются четыре канала 20 потока. Текучая среда, подлежащая разделению (то есть в настоящем варианте осуществления это жидкость, полученная из нефтяного месторождения), поступает в каналы потока 20 через вход (не показан) устройства 100 для фазового разделения текучей среды. Текучую среду разделяют на нефтяную фазу, водную фазу и фазу твердых веществ после протекания через каналы потока 20, где водная фаза вытекает из выпускного отверстия (не показано) устройства 100 для фазового разделения, в то время как нефтяная фаза и фаза твердых веществ вытекают через соответствующие трубопроводы, которые будут подробно изложены ниже. Входное отверстие и выпускное отверстие устройства 100 для фазового разделения текучей среды расположены соответственно на первом конце (например, на левом конце на фиг. 2) и на втором конце (например, на правом конце на фиг. 2) корпуса 50.

Кроме того, сборочная камера 45 текучей среды образована между первой продольной перегородкой 41 или второй продольной перегородкой 42 каждой пары продольных перегородок 40 и второй продольной перегородкой 42 или первой продольной перегородкой 41 соседней пары продольных перегородок 40. Между тем, сборочная камера 45 текучей среды также образована между внутренней стенкой корпуса 50 и первой продольной перегородкой 41 и второй продольной перегородкой 42, которые расположены ближе всего к внутренней стенке корпуса 50. Поэтому в устройстве, показанном на фиг. 2, в общей сложности сформированы пять сборочных камер 45 текучей среды в форме полос.

В соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере одна поперечная перегородка 30 расположена в каждой сборочной камере 45 текучей среды, чтобы разделить сборочную камеру 45 для текучей среды на ячейку 70 для сбора нефтяной фазы и ячейку 60 для сбора фазы твердых веществ. Следует отметить, что выражение «поперечное направление» означает направление, которое по существу вертикально в продольном направлении. В контексте настоящего изобретения, пока образуется определенный угол между пластиной перегородки и сборочной камерой 45 текучей среды, перегородку можно понимать как «поперечную» перегородку. Предпочтительно, каждая сборочная камера 45 текучей среды снабжена множеством поперечных перегородок 30. Эти поперечные перегородки 30 проходят соответственно вдоль поперечного направления, но находятся на расстоянии друг от друга вдоль продольного направления. Как показано на фиг. 2, каждая сборочная камера 45 текучей среды снабжена четырьмя поперечными перегородками 30, чтобы разделить каждую сборочную камеру 45 текучей среды на пять, расположенных на расстоянии друг от друга, ячеек для сбора, а именно на три ячейки 70 для сбора нефтяной фазы и две ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ. Как показано на фиг. 2, эти три ячейки 70 для сбора нефтяной фазы и две ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ расположены попеременно в продольном направлении. Данные ячейки 70 для сбора нефтяной фазы и ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ могут сообщаться с их соответствующими внешними устройствами для сбора через соответствующие магистрали.

Как показано на фиг. 1, каждый канал потока 20 снабжен несколькими боковыми перегородками 10, которые все наклонены относительно продольной перегородки 40 и расположены последовательно вдоль вертикального направления устройства 100 для фазового разделения текучей среды. Таким образом, две соседние боковые перегородки 10 и первая продольная перегородка 41 и вторая продольная перегородка 42, которые определяют канал 20 потока, вместе образуют подканал 25. Следовательно, каждый канал 20 потока разделяется на несколько подканалов 25, расположенных вдоль по существу вертикального направления. В соответствии с настоящим изобретением поперечное сечение каждого подканала 25 имеет самую геометрически высокую точку и самую геометрически низкую точку. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, каждый подканал 25 имеет треугольную форму поперечного сечения.

Фиг. 3 это вид в поперечном сечении вдоль линии С-С на фиг. 2, показывающий структуру ячейки 60 для сбора второй фазы устройства 100 для фазового разделения текучей среды. Как показано на фиг. 3, в соответствии с настоящим изобретением в области каждой продольной перегородки 40, где находится ячейка 60 для сбора фазы твердых веществ, направляющее отверстие 80 для фазы твердых веществ, сообщающееся с ячейкой 60 для сбора фазы твердых веществ, расположено на продольной перегородке 40 в положении, соответствующем самой геометрически низкой точке в поперечном сечении каждого подканала 25 (т.е. самая низкая точка треугольника). Кроме того, в области каждой продольной перегородки 40, где находится ячейка 70 для сбора нефтяной фазы, направляющее отверстие 90 нефтяной фазы, сообщающееся с ячейкой 70 для сбора нефтяной фазы, расположено на продольной перегородке 40 в положении, соответствующем самой геометрически высокой точке в поперечном сечении каждого подканала 25 (т.е. самой высокой точке треугольника). На фиг. 4 и фиг. 5 соответственно, показаны детали направляющего отверстия 90 нефтяной фазы и направляющего отверстия 80 фазы твердых веществ.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением после того, как жидкость, полученная из нефтяного месторождения, содержащая такие основные фазы как нефть, вода и твердые вещества, поступает в устройство 100 для фазового разделения текучей среды, жидкость, полученная из нефтяного месторождения, будет проходить через каждый канал 20 потока, в частности, подканал 25 каждого канала 20 потока. Когда жидкость, полученная из нефтяного месторождения, протекает через подканал 25, нефтяная фаза в полученной жидкости скапливается в верхней части каждого подканала 25 из-за меньшей плотности, тогда как фаза твердых веществ в полученной жидкости скапливается в нижней части каждого подканала 25 из-за большей плотности. Таким образом, нефтяная фаза, накопленная в верхней части подканала 25, поступает в ячейку 70 для сбора нефтяной фазы через направляющее отверстие 90 нефтяной фазы, расположенное на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически высокой точке сечения подканала. Соответственно, фаза твердых веществ, накопленная в нижней части подканала 25, поступает в ячейку 60 для сбора фазы твердых веществ через направляющее отверстие 80 фазы твердых веществ, расположенное на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически низкой точке поперечного сечения подканала. Кроме того, водная фаза в полученной жидкости будет непрерывно протекать вдоль подканала 25 до тех пор, пока водная фаза не покинет устройство 100 для фазного разделения через выпускное отверстие. Таким образом, три фазы в жидкости, получаемой из нефтяного месторождения, а именно нефть, вода и твердые вещества, здесь эффективно разделяются.

В устройстве для фазового разделения текучей среды, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, боковая перегородка расположена наклонно по отношению к продольной перегородке, так что канал потока разделен на несколько подканалов, каждый из которых имеет поперечное сечение, имеющее самую геометрически высокую точку и самую геометрически низкую точку. Между тем, направляющее отверстие для нефтяной фазы, сообщающееся с ячейкой для сбора нефтяной фазы, и направляющее отверстие для фазы твердых веществ, сообщающееся с ячейкой для сбора фазы твердых веществ, соответственно размещены на продольной перегородке в положениях, соответствующих самой геометрически высокой точке, и самой низкой, соответственно. Поэтому, когда жидкость, добытая из нефтяного месторождения, протекает через каждый подканал канала потока, нефтяная фаза в полученной текучей среде поступает в ячейку для сбора нефтяной фазы через направляющее отверстие для нефтяной фазы, твердые вещества поступают в ячейку для сбора фазы твердых веществ через направляющее отверстие для фазы твердых веществ, и водная фаза будет выгружаться через выпускное отверстие после прохождения через подканал.

В соответствии с настоящим изобретением, поскольку каждый канал потока разделен на несколько подканалов, увеличивается площадь мелководного осадконакопления. Кроме того, поскольку в каждом канале потока расположены несколько боковых перегородок, нефтяная фаза в текучей среде будет перехвачена на нижней поверхности ближайшей боковой перегородки, тем самым значительно улучшая вероятность скопления нефтяной фазы. Кроме того, когда полученная текучая среда течет через один конец, нефтяная фаза в верхней части может достигать верхней части каждого подканала только путем миграции на короткое расстояние, тем самым значительно сокращая расстояние миграции нефтяной фазы. Аналогично, когда полученная текучая среда течет через один конец, фаза твердых веществ в нижней части может достигать нижней части каждого подканала только путем миграции на короткое расстояние, тем самым значительно сокращая расстояние миграции фазы твердых веществ. Следовательно, устройство, в соответствии с настоящим изобретением обладает благоприятным эффектом разделения. Между тем, в соответствии с настоящим изобретением, пропускная способность воды и твердых веществ на единицу объема значительно улучшается, и при этом обеспечивается эффективное отделение нефти.

В соответствии с настоящим изобретением поперечное сечение каждого подканала канала потока выполнено с возможностью иметь самую геометрически высокую точку и самую геометрически низкую точку. Такая форма поперечного сечения может представлять собой, например, треугольник, трапецию или параллелограмм и т.д. Однако предпочтительная форма поперечного сечения подканала представляет собой треугольник, как показано на чертежах.

В соответствии с настоящим изобретением боковые перегородки 10 расположены наклонно относительно продольных перегородок 40. Предпочтительно чтобы угол, образованный боковой перегородкой 10 и продольной перегородкой 40, находился в диапазоне от 10 до 80 градусов и более предпочтительно от 30 до 70 градусов.

В соответствии с настоящим изобретением канал 20 потока образован между двумя продольными перегородками 41 и 42 в каждой паре продольных перегородок 40, в то время как сборочная камера 45 текучей среды образована между каждой парой продольных перегородок 40 и смежной парой продольных перегородок 40. Каждая сборочная камера 45 текучей среды разделяется несколькими поперечными перегородками 30, расположенными попеременно, на ячейку 70 для сбора нефтяной фазы и ячейку 60 для сбора фазы твердых веществ. Таким образом, когда текучая среда, подлежащая разделению, такая как жидкость, полученная из нефтяного месторождения, протекает через канал 20 потока, разделение нефтяной фазы и разделение фазы твердых веществ будет выполняться повторно и попеременно в направлении канала 20 потока. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, жидкость, получаемая из нефтяного месторождения, будет подвергаться трехразовому отделению в нефтяной фазе, и двухразовому - в фазе твердых веществ, поочередно в направлении канала 20 потока. Таким образом, накопленная нефтяная фаза и фаза твердых веществ могут быть во время выпущены через направляющее отверстие для нефтяной фазы и направляющее отверстие для фазы твердых веществ соответственно, тем самым избегая межфазных помех. Между тем эффективность отделения нефтяной фазы и эффективность отделения фазы твердых веществ значительно улучшена.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, ячейки 70 для сбора нефтяной фазы, отдельно расположенные в различных сборочных камерах 45, расположены на одной линии к друг другу в поперечном направлении (а именно вертикальном направлении на фиг. 2), а ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ, расположены отдельно в разных сборочных камерах 45, расположены на одной линии к друг другу в поперечном направлении. Такое расположение может упростить структуру и снизить стоимость производства.

Для каждой сборочной камеры 45 размер ячейки 70 для сбора нефтяной фазы и размер ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ могут быть установлены одинаковыми или различными. В фактических применениях размер ячейки 70 для сбора нефтяной фазы и размер ячейки 60 для сбора фазы твердых веществ можно регулировать в зависимости от свойств нефтяной фазы и фазы твердых веществ в жидкости, полученной из нефтяного месторождения. Например, когда жидкость, полученная из нефтяного месторождения, содержит больше нефти, но меньше твердых веществ, ячейка 70 для сбора нефтяной фазы может быть выполнена относительно длинной, в то время как ячейка 60 для сбора фазы твердых веществ может быть выполнена относительно короткой.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, каждая ячейка 70 для сбора нефтяной фазы сообщается с внешним устройством для сбора нефтяной фазы (не показана) через магистраль нефтяной фазы, тогда как каждая ячейка 60 для сбора фазы твердых веществ сообщается с внешним устройством для сбора фазы твердых веществ (не показан) через магистраль фазы твердых веществ.

Через такую установку можно легко собирать отделенную нефтяную фазу и фазу твердых веществ.

Эффект устройства для фазового разделения, в соответствии с настоящим изобретением, будет проиллюстрирован ниже на двух примерах.

Пример 1

Устройство 100 для фазового разделения текучей среды, как показано на фиг. 1-5, используется для выполнения разделения фаз на жидкости, полученной из нефтяного месторождения. Жидкость, содержащая тяжелую нефть, имеет содержание влаги 85% при плотности сырой нефти 0,95 г/см³.

В устройстве 100 для фазового разделения текучей среды боковая перегородка 10 имеет длину 2 м и ширину 50 мм. Угол, образованный между боковыми перегородками 10 и продольной перегородкой 40, составляет 60 градусов. Сборочная камера 45 имеет ширину 50 мм. Диаметр направляющего отверстия 80 для нефтяной фазы составляет 3 мм, а диаметр направляющего отверстия 90 для фазы твердых веществ составляет 20 мм.

Эксперименты показывают, что когда устройство 100 для фазового разделения текучей среды используется для обработки указанной выше жидкости, полученной из тяжелой нефти, отделенная текучая среда нефтяной фазы, имеет содержание влаги 21%, а отделенная текучая среда водной фазы, имеет среднее содержание масла 22 мг/л и средним содержанием твердого вещества 14 мг/л. Качество воды в водной фазе может удовлетворять требованиям к качеству воды, прошедшей через фильтр.

Пример 2

Устройство 100 для фазового разделения текучей среды, как показано на фиг. 1-5, используется для отделения фаз на жидкости, полученной из тяжелой нефти. Жидкость, полученная из тяжелой нефти, имеет содержание влаги 85% при плотности сырой нефти 0,95 г/см³.

В устройстве 100 для фазового разделения текучей среды, боковая перегородка 10 имеет длину 3 м и ширину 81 мм. Угол, образованный между боковыми перегородками 10 и продольной перегородкой 40, составляет 67,5 градуса. Сборочная камера 45 имеет ширину 80 мм. Диаметр направляющего отверстия 80 для нефтяной фазы составляет 4 мм, а диаметр направляющего отверстия 90 для фазы твердых веществ составляет 30 мм.

Эксперименты показывают, что когда устройство 100 для фазового разделения текучей среды используется для обработки вышеуказанной жидкости, полученной из тяжелой нефти, текучая среда с нефтяной фазой, отделенная, имеет содержание влаги 28%, отделенная текучая среда водной фазы, имеет среднее содержание масла 28 мг/л и среднее содержание твердых веществ 13 мг/л. Качество воды в водной фазе может удовлетворять требованиям к качеству воды, прошедшей через фильтр.

Несмотря на то, что принцип настоящего изобретения проиллюстрирован выше в сочетании с устройством для осуществления фазового разделения фаз на жидкости, полученной из нефтяного месторождения, следует понимать, что принцип настоящего изобретения также может применяться для обработки городских сточных вод и промышленных сточных вод. Кроме того, хотя описанное выше в вариантах осуществления устройство выполнено с возможностью фазового разделения текучей среды, которая содержит три фазы с различной плотностью, можно понять, что до тех пор, пока фазы, содержащиеся в текучей среде, могут быть по существу разделены на три фазы с различными плотностями, настоящее изобретение может также быть применено к отделению такого типа жидкости, которая содержит большее количество фаз.

Не смотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, в настоящее изобретение могут быть внесены различные улучшения и могут использоваться эквиваленты для замены деталей в настоящем изобретение, на условиях того, что это не будет выходить за рамки настоящего изобретения,. В частности, до тех пор, пока не существует структурного конфликта, различные технические характеристики, упомянутые в каждом варианте осуществления, могут быть объединены любым произвольным образом. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами осуществления, раскрытыми здесь, но содержит все технические решения, подпадающие под объем формулы изобретения.

Изобретение предназначено для фазового разделения трехфазной жидкости. Устройство (100) для разделения жидкости, содержащей нефтяную фазу, фазу твердых веществ и водную фазу, включает корпус (50); по меньшей мере одну пару продольных перегородок (40), которые расположены вдоль продольного направления корпуса; канал (20) потока, образованный между каждой парой продольных перегородок и используемый для обеспечения потока текучей среды; и сборочные камеры, образованные между смежными парами продольных перегородок и/или образованные между продольной перегородкой и внутренней стенкой корпуса. Каждая из сборочных камер снабжена по меньшей мере одной поперечной перегородкой (30), которая выполнена с возможностью разделения сборочной камеры на ячейку для сбора нефтяной фазы и ячейку для сбора фазы твердых веществ в продольном направлении. Каждый канал потока снабжен несколькими боковыми перегородками (10), которые расположены наклонно относительно продольных перегородок, чтобы разделить канал потока на несколько подканалов (25), расположенных по существу в вертикальном направлении. В области каждой продольной перегородки, где расположена ячейка для сбора нефтяной фазы, данная продольная перегородка снабжена направляющим отверстием нефтяной фазы, сообщающимся с ячейкой для сбора нефтяной фазы, а в области каждой продольной перегородки, где расположена ячейка для сбора фазы твердых веществ, данная продольная перегородка снабжена направляющим отверстием фазы твердых веществ, сообщающимся с ячейкой для сбора фазы твердых веществ. Технический результат: обеспечение высокой эффективности разделения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

1. Устройство (100) для разделения, которое выполнено с возможностью выполнять разделение жидкости, содержащей нефтяную фазу, фазу твердых веществ и водную фазу, и которое включает в себя:

корпус (50);

по меньшей мере одну пару продольных перегородок (40), которые расположены вдоль продольного направления корпуса;

канал (20) потока, образованный между каждой парой продольных перегородок и используемый для обеспечения потока текучей среды; и

сборочные камеры (45), образованные между смежными парами продольных перегородок и/или образованные между продольной перегородкой и внутренней стенкой корпуса, причем каждая из сборочных камер снабжена по меньшей мере одной поперечной перегородкой (30), которая выполнена с возможностью разделения сборочной камеры на ячейку (70) для сбора нефтяной фазы и ячейку (60) для сбора фазы твердых веществ в продольном направлении,

причем каждый канал потока снабжен несколькими боковыми перегородками (10), которые расположены наклонно относительно продольных перегородок, чтобы разделить канал потока на несколько подканалов (25), расположенных по существу в вертикальном направлении и

в области каждой продольной перегородки, где расположена ячейка для сбора нефтяной фазы, данная продольная перегородка снабжена направляющим отверстием (90) нефтяной фазы, сообщающимся с ячейкой для сбора нефтяной фазы, а в области каждой продольной перегородки, где расположена ячейка для сбора фазы твердых веществ, данная продольная перегородка снабжена направляющим отверстием (80) фазы твердых веществ, сообщающимся с ячейкой для сбора фазы твердых веществ.

2. Устройство для разделения по п. 1, в котором каждый подканал имеет форму, в поперечном сечении имеющую самую геометрически высокую точку и самую геометрически низкую точку.

3. Устройство для разделения по п. 2, в котором плотность водной фазы больше, чем плотность нефтяной фазы, но меньше, чем плотность фазы твердых веществ, и направляющее отверстие нефтяной фазы расположено в положении, соответствующем самой геометрически высокой точке, а направляющее отверстие фазы твердых веществ расположено в положении, соответствующем самой геометрически низкой точке.

4. Устройство для разделения по п. 3, в котором форма поперечного сечения подканала представляет собой одно из: треугольника, трапеции, или параллелограмма.

5. Устройство для разделения по п. 4, в котором форма поперечного сечения подканала представляет собой треугольник, а боковая перегородка и продольная перегородка совместно образуют угол в диапазоне от 10 до 80 градусов.

6. Устройство для разделения по п. 1, в котором в каждом из подканалов направляющее отверстие нефтяной фазы располагается соответственно в области ячейки для сбора нефтяной фазы, и направляющее отверстие фазы твердых веществ располагается соответственно в области ячейки для сбора фазы твердых веществ.

7. Устройство для разделения по п. 1, в котором несколько поперечных перегородок расположены в продольном направлении в каждой сборочной камере, так что в сборочной камере образуется несколько ячеек для сбора нефтяной фазы и ячеек для сбора фазы твердых веществ, располагающихся попеременно.

8. Устройство для разделения по п. 7, в котором поперечные перегородки в разных сборочных камерах размещены последовательно в поперечном направлении относительно друг друга.

9. Устройство для разделения по п. 7, в котором все ячейки для сбора нефтяной фазы соединены со внешним устройством для сбора нефтяной фазы через первую магистраль, и все ячейки для сбора фазы твердых веществ соединены со внешним устройством для сбора фазы твердых веществ через вторую магистраль.

10. Устройство для разделения по п. 1, в котором направляющее отверстие нефтяной фазы проходит через всю продольную длину ячейки для сбора нефтяной фазы, а направляющее отверстие фазы твердых веществ проходит через всю продольную длину ячейки для сбора фазы твердых веществ.

11. Устройство для разделения по п. 1, в котором выходное отверстие каждого канала потока имеет связь с внешним устройством для сбора водной фазы.

12. Устройство для разделения по п. 1, в котором текучей средой является жидкость, полученная из нефтяного месторождения, а нефтяная фаза, фаза твердых веществ и водная фаза – это соответственно нефть, твердые вещества и вода.

13. Устройство (100) для разделения жидкости, полученной из нефтяного месторождения, которая содержит нефтяную фазу, фазу твердых веществ и водную фазу, включающее в себя:

корпус (50), по существу цилиндрический;

несколько пар продольных перегородок (40), которые расположены вдоль продольного направления корпуса;

канал (20) потока, используемый для обеспечения потока текучей среды и образованный между каждой парой продольных перегородок; а также

сборочные камеры (45), образованные между соседними парами продольных перегородок и между продольной перегородкой и внутренней стенкой корпуса, причем каждая сборочная камера снабжена несколькими поперечными перегородками (30), расположенными по отдельности в продольном направлении так, чтобы разделить сборочную камеру на несколько ячеек (70) для сбора нефтяной фазы и несколько ячеек (60) для сбора фазы твердых веществ, расположенных попеременно в продольном направлении,

причем каждый канал потока снабжен несколькими боковыми продольными перегородками (10), которые расположены наклонно относительно продольных перегородок, чтобы разделить канал потока на несколько подканалов (25), которые расположены вертикально, и каждый подканал в поперечном сечении имеет форму треугольника, и

в области каждой продольной перегородки, где находится ячейка для сбора нефтяной фазы, направляющее отверстие (90) нефтяной фазы, сообщающееся с ячейкой для сбора нефтяной фазы, расположено на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически высокой точке треугольника, и в области каждой продольной перегородки, где находится ячейка для сбора фазы твердых веществ, направляющее отверстие (80) фазы твердых веществ, сообщающееся с ячейкой для сбора фазы твердых веществ, расположено на продольной перегородке в положении, соответствующем самой геометрически низкой точке треугольника.