Устройство для разделения высокопенистых нефтей с повышенным содержанием механических примесей Советский патент 1992 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится у устройствам для отделения газа от жидкости, в частности, для отделения газа от высокопенистой нефти с повышенным содержанием механических примесей при подготовке нефти на промыслах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вертикальный сепаратор, включающий вертикальный газоотделитель с трубопроводами подвода пенистой нефти и отвода газа, нефти и механических примесей, внутри которого расположенынаклонныеполки, каплеотбойник, перегородки, датчик регулятора уровня и предохранительный клапан.

Недостатками устройства являются: 1. Низкое качество процесса сепарации и значительные потери от испарения в резервуарах предварительного сброса воды. Объясняется это тем, что при движении нефтегазовой смеси по полкам, а точнее в момент перехода ее с одной полки на другую, происходит захлестывание верхнего слоя смеси (преимущественно газового) нижним (преимущественно нефтяным). После каждого поворота пузырькам газа вновь и вновь приходится пробиваться в поверхностный слой. В результате этого значительный объем газа в сепараторе не отделяется от нефти и поступает в резервуары, где этот процесс происходит более эффективно, а в

Ы 0

о

Ю

последующем большая его часть уходит в атмосферу.

2.Механические примеси, осаждаясь на наклонных полках, накапливаются настолько, что блокируют их поворотные участки. В результате чего движение потока по наклонным полкам прерывается и он, минуя их, падает в поддон сепаратора, что ведет к снижению качества процесса сепарации.

3.Вывод грязи и механических примесей не предусмотрен из той части поддона, куда сливается нефть. Та зона днища, которая имеет сообщение с патрубком для отвода грязи и механических примесей, быстро загрязняется и отвод полностью забивается, Это ведет к снижению функциональных возможностей устройства.

Цель изобретения - повышение качество процесса сепарации и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что устройство содержит вертикальный газоотделитель, включающий корпус и сепарирующий элемент, каплеотбойник,трубопроводы подвода нефтегазовой смеси и отвода нефти и газа и приспособление для отвода механических части.

Сепарирующий элемент выполнен в виде вертикальной трубы и снабжен распылителем вверху и ниже его расположенным завихрителем, а также пеногасителем, верхняя часть которого соединена с распылите- лем, а нижняя - с завихрителем, а приспособление для отвода механических примесей выполнено в виде разъемного бункера, соединенного с нижней частью корпуса газоотделителя, причем в его верхней части установлен промывочный узел, а в нижней - отводящий трубопровод.

Завихритель потока установлен от распылителя на расстоянии, определяющим по формуле

,5)D,

где D - диаметр сепарирующего элемента, м.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вертикальный газоотделитель 1, внутри которого расположен сепарирующий элемент 2, выполненный в виде вертикальной трубы, в верхней части которой установлен распылитель 3, а ниже его - завихритель 4. В верхней части газоотделителя находится каплеотбойник 5, а к нижней присоединен разъемный бункер 6, в верхней части которого установлен промывочный узел 7, а в нижней отводящий трубопровод 8. Устройство снабжено пеногасителем 9, верхняя часть которого соединена с рыспылителем

3, а нижняя - с завихрителем 4 и трубопроводами подвода высокопенистой нефти 10, отвода газа 11 и 12, ввода нефти в сепарирующий элемент 13 и отвода нефти из устройства 14.

Расстояние от распылителя до завихри- теля, равное (1-1,5) D, установлено экспериментальным путем. Для тяжелых вязких нефтей с низкими скоростями потоков завих0 рения рекомендуется брать нижний предел, для легких маловязких нефтей с высокими скоростями потоков завихрения - верхний предел. При меньших расстояниях, чем рекомендуемые, возможно попадание на рас5 пылитель нефтяной фазы потоков завихрения и возможно всплесков, что ведет к ухудшению сепарации. Большие расстояния, чем рекомендуемые, приведут к необоснованному завышению размеров ус0 тройства и соответственно к росту металлоемкости.

Устройство работает следующим образом.

Высокопенистая нефть с содержанием

5 механических примесей до 15%, плотность 0,93 г/см , вязкостью до 1400 сП, температурой 34°С, с газовым фактором 22 м3/м из скважин с внутрипластовым горением или паротепловым воздействием поступает по

0 трубопроводу 10 в пеногаситель 9, в котором происходит частичное отделение газа от нефти. Из пеногасителя нефть с остаточным содержанием газа 3 м /м и практически прежним содержанием механических

5 примесей по трубопроводу 13 через завихритель 4 подается во внутреннюю полость сепарирующего элемента 2, где в процессе закручивания ввиду различных плотностей механических примесей, нефти и газа про0 исходит их взаимное отделение и они в сепарирующем элементе располагаются в следующем порядке: в центральной части - газ, далее нефть и в зоне, примыкающей к внутренней стенке трубы 2, - механические

5 примеси. Нефть опускается в нижнюю часть трубы 2, а механические примеси, осаждаясь, попадают в разъемный бункер 6. Отделившийся газ по центральной части трубы 2 через каплеотбойник 5 и трубопровод 12

0 выводится из устройства. Одновременно с вводом нефти в завихритель из верхней части пеногасителя в сепарирующий элемент части распылитель 3 вводится газ. Последний, соприкасаясь со стенками трубы 2, ос5 тавляет на них капельки нефти, а сам, соединяясь с потоком газа, поднимающимся от завихрителя, выводится через каплеотбойник в трубопровод 12. Капля нефти, стекая по трубе 2, сливаются с нефтью, поступающей от завихрителя.

Для капель нефти, стекающих по стенкам трубы, создаются благоприятные условия для отделения из них оставшихся пузырьков газа за счет механического воздействия поднимающегося вверх сухого газового потока и создания разреженности в центральной части сепарирующего элемента. Кроме того, нефть, выходящая из за- вихрителя, как бы размазывается по стенкам трубы 2, что также способствует отделению газовых пузырьков от нефти.

Освобожденная от газа и механических примесей нефть с остаточным содержанием окклюдированного газа 24-28 -10 см3/см3 через трубопровод 14 поступает в технологический резервуар.

Механические примеси осаждаются в разъемном бункере, откуда периодически по мере их накопления удаляются. Удале- ние механических примесей из бункера осуществляется следующим образом. Прекращается подача сырья в устройстве и удаляется из него нефть. В промывочный узел 7 подается под напором вода, которая взмучивает и поднимает со дна осевшие механические примеси, а затем через отводящий трубопровод 8 происходит их удаление. В случае, если поддон заполняется механическими примесями настолько, что проход в отводящий трубопровод забивается, следует промывочную воду направить в поддон через отводящий трубопровод с целью разжижения, а потом опять осуществлять отвод через трубопровод 8. Когда и этот вариант не срабатывает, удаляют примеси механическим путем, отсоединив от бункера боковые стенки.

Периодическая очистка устройства от механических примесей позволяет обхо- диться только первыми двумя способами. Периодичность очистки устройства определяется конкретно для определенных нефтей и зависит от количественного содержания в сырье механических примесей. Для нефти с содержанием примесей до 15% периодич- ность и продолжительность составляет соответственно 2 раза в год по 16ч.

При работе устройства уровень расположения нефти в газоотделителе должен на- ходиться ниже расположения завихрителя. Это объясняется необходимостью более полного использования эффекта закручивания потока, т.е. чтобы поток попадая в слой нефти после того, как у него скорость закру- чивания будет приближаться к нулю. Расстояние между завихрителем и уровнем нефти определяют расчетным путем по формуле

, Vs

где V - начальная скорость потока после выхода из завихрителя, м/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с .

Если расстояние 2 брать меньшим расчетного, то будет неполностью использоваться энергия закручиваемого потока, так как он преждевременно гасится при встрече с уровнем нефти.

Если принять расстояние больше расчетного, то размеры устройства неоправданно возрастут, возрастет и металлоемкость конструкции.

Результаты, полученные при испытаниях предлагаемого и известного устройств, показали:

-содержание газз в разгазированной нефти соответственно 24-28- 103 см3/см3 и 61-67 -103см3/см3;

-удельный учос капельной жидкости 2 и 5,7%;

-остальное содержание механических примесей ел-0,05% и 14,8;

-количество и продолжительность остановок для удаления механических примесей: 2(16 ч) и 6(540 ч).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства складывается за счет уменьшения потерь нефти от испарения в резервуарах предварительного сброса воды на 0,6% от объема проходящей нефти благодаря повышению качества сепарации и снижению расходов на очистку устройства и аппаратов установки подготовки нефти от механических примесей, что в деньгах составляет экономию соответственно 170 и 61 тыс.руб, Общая сумма экономии 231 тыс.руб. при производительности установки Ютыс.м /сут.

Формула изобретения 1. Устройство для разделения высокопенистых нефтей с повышенным содержанием механических примесей, содержащее вертикальный газоотделитель, включающий корпус и сепарирующий элемент, каплеот- бойник, трубопроводы подвода нефтегазовой смеси и отвода нефти и газа и приспособление для отвода механических частиц с отводящим трубопроводом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сепарации и расширения функциональных возможностей, сепарирующий элемент выполнен в виде вертикальной трубы и снабжен распылителем, установленным вверху и ниже его расположенным завихрителем, причем устройство снабжено пеногасителем, верхняя часть которого соединена с распылителем, нижняя - с завихригелем, а приспособление для отвода механических примесей выполнено в виде разъемного бункера, соединенного с нижней частью корпуса газоотделителя, причем его верхняя часть снабжена промывочным узлом, а нижняя соединена с отводящим трубопроводом.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что завихритель установлен от распылителя на расстоянии И, определяемом по формуле li(1-1,5)D, где D - диаметр сепарирующего элемента.

Изобретение относится к устройствам для отделения газа от жидкости, в частности, для отделения газа от высокопенистой нефти с повышенным содержанием механических примесей при подготовке нефти на промыслах. Целью изобретения является повышение качества процесса сепарации и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит вертикальный гззоотделитель 1, внутри которого расположен сепарирующий элемент 2, выполненный в виде вертикальной трубы, в верхней части которой установлен распылитель 3, а ниже его - завихритель 4. В верхней части газоотделителя находится каплеотбойник 5, а к нижней присоединен разъемный бункер 6 в верхней части которого установлен промывочный узел 7, а в нижней - отводящий трубопровод 8. Устройство снабжено пено- гасителем 9, верхняя часть которого соединена с распылителем 3, а нижняя - с завихрителем 4 и трубопроводами: подвода высокопенистой нефти 10, отвода газа 11 и 12, ввода нефти в сепарирующий элемент 13 и отвода нефти из устройства 14. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. сл С

77

Ю

.