Установка для сбора и подготовки нефти Советский патент 1993 года по МПК B01D19/00 

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

Целью дополнительного изобретения является повышение степени сепарации.

Поставленная цепь достигается тем, что установка для сбора и подготовки нефти, содержащая резервуар, в нижней части которого установлен гидроциклонный сепаратор, выполненный в виде обечайки с тангенциальным входным патрубком, нижняя часть которой размещена в верхней части попости конусообразной воронки, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой и снабженной тангенциальным патрубком вывода суспензии, причем над обечайкой установлен перевернутый стакан, а газоотводная трубка выполнена с отверстиями и внутри ее размещен поплавок, согласно изобретению, снабжена дополнительно гидроциклоном и обечайкой, при этом выход верхнего продукта гидроциклона подсоединен к тангенциальному патрубку входа в обечайку сепаратора, выход нижнего продукта гидроциклонз подсоединен через насадку к дополнительной обечайке, в верхней части попости которой размещена нижняя часть обечайки сепаратора.

Заявленное техническое решение отличается от известного наличием дополни

00 CJ

о ю VI

ю

тельного гидроциклона и обечайки и ее расположением относительно обечайки сепаратора. Такое конструктивное решение позволяет интенсифицировать процесс сепарации.

На чертеже схематически представлено поперечное сечение установки.

Установка состоит из резервуара 1, гидроциклонного сепаратора, выполненного в виде вертикально расположенной обечайки 2, нижний конец которой расположен в конусообразной воронке 3, Над обечайкой 2 размещен перевернутый цилиндрический стакан 4. Установка содержит газоотводную трубу 5, к которой с помощью радиальных стержней 6 крепится обечайка 2. На стержнях 6 вертикально консольно внизу укреплены упругие пластины 7, способные колебаться под действием потока скважин- ного флюида. В газоотводной трубе 5 выполнены отверстия 8 и 9, а на ее верхней части смонтировано переменное 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 14 с шайбой из бензостойкой резины, а в верхней части - штифт, 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 16с поплавком 17.

Вверху корпуса 10 имеется полость, соединенная с патрубком 18 и отделенная от нижней части огнепреградителем 19. Вход скважинного флюида в установку осуществляется через патрубок 20 и гидроциклон 21, выход верхнего продукта которого подсоединен к патрубку 22, который входит в обечайку 2 тангенциально. Выход нижнего продукта гидроциклона 21 осуществляется через насадку, выполненную в виде фитинга, тангенциально подключенного к дополнительной обечайке 23.

Выход подготовленной нефти происходит через переточную трубу 24, а выход суспензии через тангенциальный патрубок 25, который установлен в нижней части конусообразной воронки 3.

Симметричная воронка 3 выполняет роль нижней конусной части гидроциклонного сепаратора, в которой происходит классификация твердой фазы жидкости. На стенках конусной воронки в результате вращения жидкости происходит увеличение

концентрации твердой фазы (сгущение пульпы).

Устройство работает следующим образом.

Нефтегазовая смесь с механическими

примесями поступает по патрубку 20 в верхнюю часть цилиндра гидроциклона 21 и приобретает круговое движение. При этом возникают значительные центробежные си0

лы, превышающие во много раз силу тяжести, под действием которых более тяжелая фаза (вода с механическими примесями) движется от оси гидроциклона к его стенкам по спиральной траектории вниз и через

5 нижнюю насадку выбрасывается из гидроциклона 21.

Под действием кинетической энергии потока, выходящего из нижней насадки гидроциклона, происходит интенсивное закру0 чивание жидкости в обечайке 23 и конусообразной воронке 3, которое усиливается в результате тангенциального присо- единения выходного патрубка 25 к конусообразной воронке 3. Вращением

5 жидкости в воронке достигается дальнейшее разделение мехпримесей от нефти и предотвращение их оседания, так как мехп- римеси вместе с пластовой водой непрерывно выводятся из воронки 3 по патрубку 25.

0 в гидроциклоне 21 происходит разделение воды с механическими примесями и частично нефтью (в зависимости от величины кратности осветления). Более концентрированная суспензия распределяется в водя5 ной подушке в конусообразную воронку, а газированная нефть и частично вода (в основном связанная в виде глобул воды в нефти) поступает через патрубок 22 верхнего продукта в обечайку 2. Тангенциальное рас0 положение этого патрубка обесепечивает вращательное движение жидкости относительно вертикальной оси, а наклон патрубка 22 способствует поступательному движению вниз за счет кинетической энергии по5 тока. В образующемся нисходящем потоке происходит в основном разделение нефти от газа и дополнительное разделение от воды и механических примесей не отделившейся в гидроциклоне в силу следующих

0 факторов:

-действия гидравлических пульсаций в зоне обтекания жидкостью вибрирующих под действием потока пластин, механического контактного воздействия пластин на

5 корпускулярно-нефтяные конгломераты (нефть с окклюдированным газом, мехпри- меси и глобулы воды с расположенными по ее поверхности твердыми частицами); ,

-действия центробежных, инерционных и гравитационных сил на каждую глобулу воды, нефти, твердую частицу и пузырек газа.

Под действием центробежной силы мехпримеси отбрасываются к стенке обечайки, а пузырьки газа, на которые центробежная сила практически не действует, занимают центральную часть. Происходит первичное разделение газа и жидкости с мехпримесями на основе принципа вихревого сепарирования. Механические частицы под действием центробежных сил прижимаются к стенкам обечайки и соскальзывают вниз.

Под действием поступательного движения направленного вниз (входной конец тангенциального патрубка 22 расположен выше выходного) потока пузырьки газа и водонефтяная эмульсия с твердыми частицами 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 своего направленного движения вверх. Происходит как бы вторичная инерционная сепарация. Вместе с водой и твердыми частицами часть нефтяных глобул, обладающих большой поступательной кинетической 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).

Это позволяет использовать остаточную энергию тангенциальной составляющей потока для дополнительного закручивания жидкости в конусообразной воронке 3.

Нефтяная часть потока, выходящая из обечайки 2 и кольцевого пространства, образованного ее боковой поверхностью и верхним срезом воронки 3, всплывает вверх. При движении нефтяных капель и газовых пузырей вверх под действием выталкивающих сил происходит их дальнейшее разделение. При этом практически весь газ собирается под донышком стакана 4 (его диаметр больше диаметра обечайки 2). Собирающийся газ проходит через гидрозатвор (слой нефти в стакане 4). затем через отверстие 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 этого определенного уровня жидкости в стакане 4 (величина гидрозатвора) 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. 5При увеличении количества поступающей с нефтью воды уменьшается содержание газа в водогазонефтяной смеси с мехпримесями (растет толщина слоя воды Нв и уменьшается толщина слоя нефти Нн).

0 Выделившаяся вода непрерывно отводится из аппарата через патрубок и специальный гидрозатвор (на чертеже не показан) таким образом, что при переменном содержании воды во флюиде величина (Н8+НН) не

5 изменяется. 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 газоотвод0 ной трубе 5 приведет к уменьшению веса поплавка (увеличивается выталкивающая сила, действующая на поплавок) и перемещению его вверх под действием противовесов. При этом противовесы начнут

5 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 и, как следствие, к увеличению давления

0 газа в газоотводящей трубе 5.

Аналогичным образом регулируется давление газа при уменьшении количества воды в нефти при увеличении содержания газа во флюиде. В этом случае при опуска5 нии жидкости в гидрозатвор поплавок 17 переместится вниз, что приведет к увеличению зазора между тарелкой 14 и седлом 11 к уменьшению давления газа в газоотводной трубе 5.

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

5 Экономическая эффективность предлагаемого устройства определяется повышением качества нефти, сокращением потерь нефти от испарения, увеличения периода службы резервуаров без очистки их от пес0 ка. а также созданием давления попутного .газа на выходе, достаточного для его промышленного использования.

Формула из обретения Установка для сбора и подготовки неф5 ти по авт.св. № 1768220, отличающая- с я тем, что, с целью повышения степени сепарации, она снабжена дополнительной обечайкой, в верхней части полости которой размещена нижняя часть обечайки сепаратора, и гидроциклоном, выход верхнего продукта которого подсоединен к тангенциальному патрубку входа в обечайку сепаратора,

а выход нижнего продукта гидроциклона подсоединен к дополнительной обечайке.

Изобретение относится к нефтедобычи, 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 на промыслах. Цель - повышение степени сепарации. Сущность изобретения: установка содержит резервуар, в нижней части которого установлена обечайка с тангенциальным входным патрубком. Нижняя часть обечайки размещена в верхней части полости конусообразной воронки, установленной на газоотводной трубе соосно с обечайкой и снабженной тангенциальным патрубком вывода суспензии. Над обечайкой установлен перевернутый стакан, а газоотводная трубка выполнена с отверстиями и внутри нее размещен поплавок. Установка снабжена гидроциклоном и дополнительной обечайкой. Выход верхнего продукта гидроциклона подсоединен к тангенциальному патрубку входа в обечайку сепаратора, выход нижнего продукта гидроциклона подсоединен через насадку к дополнительной обечайке, в верхней части которой размещена нижняя часть обечэйки сепаратора.1 ил. 6

5

Флюид