Установка для сбора и подготовки нефти Советский патент 1992 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к устройствам для отделения нефти от сопутствующих ей компонентов в продукции скважины и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в системах сбора и подготовки нефти на промыслах, и является усовершенствованием известного устройства.

Целью дополнительного изобретения является повышение надежности устройства путем локализации места осаждения песка и его непрерывного вывода из системы.

На фиг.1 схематически представлено поперечное сечение установки; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.

Установка состоит из резервуара 1 (показан в меньшем масштабе, чем остальные

части), гидроциклонного сепаратора, выполненного в виде вертикально расположенной обечайки 2 нижний конец которой расположен в конусообразной воронке 3 и перевер- нутого цилиндрического стакана 4. Установка содержит также газоотводную трубу 5, на которой установлена обечайка 2, в верхней части которой установлены радиальные стержни б, с помощью которых обечайка 2 крепится к газоотводной трубе 5 и на которых обечайка 2 крепится к газоотводной трубе 5 и на которых консольно вертикально вниз укреплены упругие пластины 7, способные колебаться под действием потока скважинного флюида. В газоотводной трубе 5 выполнены отверстия 8 и 9, а на ее верхней части смонтировано переменное

XI Os 00

ю го о

hO

гидравлическое сопротивление, включающее корпус газового клапана 10. В корпусе газового клапана 10 имеется глухая перегородка с седлом 11. Внизу корпуса клапана 10 укреплена направляющая втулка 12 для стержня 13, к которому в средней части прикреплена тарелка 14с шайбой из бензостой- кой резины, а в верхней части - штифт, пронизывающий его в перпендикулярном к плоскости чертежа направлении и взаимодействующий с проушинами двух рычагов на шарнирах с противовесами 15, которые могут при регулировке перемещаться по рычагам и закрепляться на них винтом. К нижней части стержня 12 крепится гибкая тяга (трос) 16 с поплавком 17. Вверху корпуса 10 имеется полость, соединенная с патрубком 18 и отделенная от нижней части огнепре- градителем 19.

Вход газожидкостной смеси (скважин- ного флюида) в установку осуществляется через патрубок 20, который входит в обечайку 2 тангенциально. Входной конец патрубка 20 расположен выше его выходного кольца. Выход подготовленной нефти происходит через переточную трубу 21, а выход суспензии через патрубок 22, который тангенциально подключен к нижней части конусообразной воронки 3 с тем же направлением,что и в сепараторе.

Симметричная воронка 3 выполняет роль нижней конусной части гидроциклона, в которой происходит классификация твердой фазы жидкости. На стенках конусной воронки в результате вращения жидкости происходит увеличение концентрации твердой фазы, сгущение пульпы.

Для создания интенсивного вращательного движения жидкости в конусной воронке 3 нижняя часть обечайки 2 опущена ниже верхнего среза воронки, т.е. жидкость, выходящая из обечайки, имеет большую тангенциальную составляющую своего потока, выполняющего роль гидромешалки. Конусная воронка с цилиндрической обечайкой представляет собой это как бы разорванный гидроциклон. Кроме того, погружение обечайки в воронку предотвращает вынос песка в пространство резервуара, минуя объем воронки.

Установка работает следующим образом.

Нефтеводогазовая смесь с механическими примесями поступает по патрубку 20 в обечайку 2, Тангенциальное расположение патрубка 20 обеспечивает вращательное движение жидкости относительно вертикальной оси, а наклон патрубка способствует поступательному движению вниз за счет кинематической энергии потока. В

образующемся нисходящем вихре происходит разделение нефти, газа, воды и механических примесей в силу следующих факторов: действия гидравлических пульсаций в зоне обтекания жидкостью вибрирующих под действием потока пластин, механического контактного воздействия пластин на корпускулярнонефтяные конгломераты (нефть с окклюдированным газом,

0 мехпримеси и глобулы воды с расположенными по ее поверхности твердыми частицами); действия центробежных, инерционных и гравитационных сил на каждую глобулу нефти, воды, твердую частицу и пузырек га5 за. Под действием центробежной силы и мехпримеси отбрасываются к стенке обечайки, а пузырьки газа, на которые центробежная сила практически не действует, занимают центральную часть. Происходит

0 первичное разделение газа и жидкости с мехлримесями на основе принципа вихревого сепарирования. Механические частицы под действием центробежных сил прижимаются к стенкам обечайки и соскальзывают

5 вниз. Под действием поступательного движения направленного вниз (входной конец тангенциального патрубка расположен выше выходного) потока пузырька газа и водо- нефтяная эмульсия с твердыми частицами

0 испытывают инерционную силу, направленную против действия архимедовых сил выталкивания. При этом пузырьки газа, имеющие плотность в 1000 раз меньше, чем плотность нефти, практически не изменяют

5 своего направленного вверх движения. Происходит как бы вторичная инерционная сепарация. Вместе с водой, твердыми частицами часть нефтяных глобул, обладающих большой поступательной кинематической

0 энергией достигает нижнего края обечайки 2 и входит в зону верхнего среза конусообразной воронки (нижний край обечайки 2 на 10-20% своей высоты опущен в конусообразную воронку).

5 Под действием остаточной тангенциальной составляющей потока жидкости из обечайки 2 происходит закручивание жидкости в конусообразной воронке, которое усиливается в результате тангенциального

0 присоединения выходного патрубка 22 к конусообразной воронке. Вращением жидкости в воронке достигается дальнейшее разделение мехпримесей от нефти и предотвращение их оседания, т.е. мехпримеси

5 вместе с пластовой водой непрерывно выводятся из воронки 3 по патрубку 22.

Нефтяная часть потока, выходящая из обечайки 2 и кольцевого пространства образованного ее боковой поверхностью и верхним срезом воронки 3 всплывает еверх. При

движении нефтяных капель и газовых пузырьков вверх под действием выталкивающих сил происходит их дальнейшее разделение, вследствие различной скорости всплытия (гравитационная сепарация) в слое воды расположенном между обечайкой 2 и верхним срезом конусообразной воронки 3. При этом практически весь газ собирается под донышком стакана 4 (его диаметр больше диаметра обечайки 2) собирающийся газ проходит через гидрозатвор (слой нефти толщиной А Н в стакане 4) затем через отверстия 8 и транспортируется по газоотводной трубе 5 через клапанное отверстие в седле 11 и патрубок 18 к потребителю.

Для стабилизации давления газа и поддержания в результате определенного уровня жидкости в стакане 4 (величина гидрсзатвора) служит система прямого регулирования, состоящая из поплавка 17, взаимодействующего через кинематическую цепочку трос 16 стержень 13 - рычаги с противовесами 15. Система прямого регулирования работает следующим образом. При увеличении количества поступающей с нефтью воды уменьшается содержание газа в водо-газо-нефтяной смеси с мехпримеся- ми (флюида) растет толщина слоя воды Нв и уменьшается толщина слоя нефти Нн.

Выделившаяся вода непрерывно отводится из аппарата через патрубок 22 и специальный гидрозатвор (не показан) таким образом, что при переменном содержании воды во флюиде величина (Нв + Нн) не изменяются. Уменьшение содержания газа приведет к падению давления в газоотводной трубе 5, к росту уровня воды в ней, а также к увеличению толщины гидрозатвора.

Повышение уровня воды в газоотводной трубе 5 приведет к уменьшению веса поплавка (увеличивается выталкивающая сила действующая на поплавок) и перемещению его вверх под действием противовесов.

При этом противовесы начнут опускаться до наступления нового условия равновесия между их силой и весом поплавка 17 и поднимут тарелку 14, что приведет к уменьшению зазора между ней и седлом 11 отверстия клапана 10, и, как следствие, к увеличению давления газа в газоотводной

трубке 5.

Аналогичным образом регулируется давление газа при уменьшении количества воды в нефти или увеличении содержания газа во флюиде. В этом случае при опускании жидкости в газозатворе поплавок 17 переместится вниз, что приведет к увеличению зазора между тарелкой 14 и седлом 11 отверстием клапана 10 и уменьшению давления газа в газоотводной трубе 5.

Таким образом, давление газа в газоотводной трубе 5 поддерживается на определенном оптимальном уровне, несмотря на изменение количества газа и воды во флюиде.

Экономическая эффективность изобретения определяется повышением качества нефти, сокращением ее потерь от испарения, увеличением периода службы резервуаров без очистки их от песка, а также

созданием давления попутного газа на выходе, достаточного для ее промышленного использования.

Формула изобретения Установка для сбора и подготовки нефти поавт.св. № 1717168, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена конусообразной воронкой, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой, нижняя часть которой размещена в верхней части полости воронки, и тангенциальным патрубком вывода суспензии, установленным в нижней части воронки с внешней стороны, при этом ось патрубка вывода суспензии расположена в плоскости

касательной к окружности сечения воронки.

О CN

сч со ю гI

Флюид

т спеском

Шиа2

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам для отделения нефти от сопутствующих ей компонентов в продукции скважин, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в системах сбора и подготовки нефти на промыслах. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Установка содержит резервуар, в нижней части которого установлен гидроциклонный сепаратор, выполненный в виде обечайки, с тангенциальным патрубком входа, над которой установлен перевернутый цилиндрический стакан. Сепаратор снабжен газоотводной трубой с выполненными в ней отверстиями, по крайней мере одно из которых расположено внутри стакана, а другое - около дна резервуара, внутри трубы расположен поплавок. Установка снабжена конусообразной воронкой, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой, нижняя часть которой размещена в полости воронки. В нижней части воронки с внешней стороны установлен тангенциальный патрубок вывода суспензии, ось которого расположена в плоскости касательной к окружности сечения воронки. 2 ил. СО с