Способ разгазирования и разделения газожидкостной смеси и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в системах сбора и подготовки нефти, газа и воды для разгазирования и разделения многофазных потоков. Целью изобретения является повышение эффективности процесса сепарации газонефтяных систем за счет ударно-вибрационных воздействий. Способ реализуется с помощью энергии потока за счет создания на вводе в аппарат определенного режима течения газожидкостного потока и последующего осуществления ударно-вибрационной обработки всего объема сепарируемой продукции. Газоводонефтяная смесь по подводящему патрубку, расположенному под углом α=60-90° к горизонту, поступает в распределитель. В распределителе газовые и жидкостные пробки устремляются на отбойник. Газовые пробки устремляются вверх, а жидкостные пробки, ударяя по отбойнику и бойку, заставляют всю систему отбойникбоек-шток-сита колебаться. 2 с.и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 1 В 01 D 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД АРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4277866/23-26 (22) 08.06,87 (46) 15.09.89, Бюл, У 34 (7 1) Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности нГипровостокнефть" (72) А.Д.Рудой и В.Н,Дегтярев (53) 66.069.84 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1171051, кл. В 01 D 19/00, 1984. (54) СПОСОБ РАЗГАЗИРОВАНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОИ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к нефтяной и газовой промьп ленности и может быть использовано в системах сбора и под- . готовки нефти, газа и воды для раэгаэирования и разделения многофазных потоков. Целью изобретения является

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к области разработки нефтяных и газовых месторождений, и может быть использовано в системах сбора и подготовки нефти, газа и воды для разгазнрования и разделения многофазных потоков, а также в тех отраслях промышленности, где осуществляют процессы сепарации газа от жидкости, Целью изобретения является повышение эффективности процесса сепарации газонефтяных смесей за счет ударновибрацион;ых воздействий.

ÄÄSUÄÄ 1507417 A1 повышение эффективности процесса се" парации газонефтяных систем эа счет ударно-вибрационных воздействий. Способ реализуется с помощью энергии потока эа счет создания на вводе в аппарат определенного режима течения гаэожидкостного потока и последующего осуществления ударно-вибрационной обработки всего объема сепарируемой продукции. Гаэоводонефтяная смесь по подводящему патрубку, расположенному под углом И=60-90 к горизонту, поступает в распределитель, В распределителе газовые и жидкостные пробки устремляются на отбойник. Газовые пробки устремляются вверх, а жидкостные пробки, ударяя по отбойнику, и бойку, заставляют всю систему от-. бойник — боек — шток — сита колебаться. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил,,2 табл.

На чертеже представлено устройство Дай для осуществления способа, Сущность способа состоит в следующем.

Газожидкостную смесь вводят в аппарат, после чего ее подвергают виброобработке с помощью энергии потока. ф

При этом на вводе в аппарат режим

Еченпя газожидкостного потока выбирают из условия

v, 2 г

-2,с р

gD л — 7,(0,2 + —.sino() (е /рг

1 где Л вЂ” коэффициен гидравлического сопротивления;

150? 41?

e — основание натурального логарифма;

p — объемная концен грация жидко-

1 сти;

r — объемная концентрация газа;

v - скорость смеси;

- ускорение свободного падения;

D — диаметр трубопровода; (— угол наклона трубопровода к горизонту; а ударно-вибрационную обработку всего объема сепарируемой продукции осуществляют при условии

4 44 п а 1 (1000, где а. — амплитуда вибрации;

n — - частота вибрации;

1 — характерный размер в зоне

20 контактирования обрабатываемой среды с виброэлементом; кинематическая вязкость обрабатываемой среды.

Устройство для реализации способа состоит из корпуса 1, вертикального цилиндрического распределителя 2, в который введен подводящий патрубок

3, расположенный под углом 4=60-о0 к горизонту, кеплеуловителя 4, от",>ойника 5, прикрепл.-нных к штоку 6, 30 к к :тором; крепятся также дополнительные внброэлем нты в гчде пеногц— ся:.его сита 7, ударный боек 8 и ниброэл<...менты в вице сита 9, зыпопнецного из набора цилиндрических насадков,35

Шток установлен в направляющем подпятнике 10 ц подпружцнен пружиной i, В корпусе и;леются также цатрубкн 12 для дренажа воды, 13 для выхода отсепарирован ой нефти l4 для в.шкода 40

rësà, Торец подводящего патрубка 3 срезач B горизонтальной плоск." л, а расстояние между торцами распределителя 2, отбойннком 5 п бос ком 8 превьппает максим. льную амплит-,ду сп- 4 . лебаний штока, Устройство рабстает следу ощим образом.

Газоводонефтяная смесь ло подводящему патрубку 3, расположенному под углом о(=60-90 к горизонту, поступает в распределитель 2, Угол сс выбран иэ условия образования пробкового ре,жима течения, В распределителе 2 газовые и жидкостные пробки устремляются попеременно на отбойник 5, установленный по отношению к распределителю 2 с зазором, обеспечицвющим свободный выход газовой пробки и недостаточным для безударного выхода жидкостной пробки, Поэтому газовые пробки устремляются вверх на каплеуловитель 4, а жидкостные пробки ударяют по отбойнику 5 и перемещают

его, а вместе с ним и всю систему отбойник - боек — шток — сита вверх, затем жидкостные пробки падают на ударный боек 8, заставляя всю вибросистему (5-9) перемещаться вниз, Перемещаясь вниз, шток 6 сжимает установленную в подпятнике 10 пружину 11, которая поддерживает затухающие вынужденные колебания вибросистемы в период между ударами жидкостных пробок. Зазор между распределителем 2 и отбойником, а также бойком 8 должен превьш ать максимальную амплитуду ко» лебаний системы, Зазор между ситом и «орпусом устройства следует выбирать во избежание задевания в диапазоне 2-3 мм, Образующаяся при газовыделении пена разрушается под действием пеногасящего сита 7, установленного в газовой зоне аппарата.

В лабораторных условиях испытывали способ н устройство для его осущ-ствления. В цилиндрический корпус иэ органического стекла объемом 1,4 л, с внутренним диаметром 75 мм была устаногпена выбросистема отбойник.— ск — шток — -ито, Сито 9 было вы.юпнено из двух перфорированных пластин из органического стекла толщиной

2 мм, В каждой пластине было просверлено по 0 отверстий диаметром 1= мм, В ти отвер<:тия были вставлены алю лниевые трубки с внешним диаметром 4 мм н длиной 25 мм. С торцов пласт> ны были закрыты органическими

< тсклсм и, таким образом, представляли собой поплавок с отверстиями в виде насадков. Шток диаметром 8 мм был установлен в подпятник на. стальную пру ;:ину длиной 30 мм с шагом витка 5 мм и диаметром 10 мм. Вес системы был уравновешен поплавкомситом. Ударный боек 8 и отбойник 5 были выполнены из органического стек.ла толщиной 2 мм, а шток 6 — из алюи .ниевой трубки. В корпус 1 под углом Ы=60" к горизонту был введен подводящий патрубок 3 диаметром Р

=12,5 мм для подвода сепарируемой среды. Раэгаэированию подвергались нефть, имеющая следующие параметры: объемная концентрация жидкости

=0,55; об :емная концентрация rasa

5 15074 =0,56; коэффициент кинематической вязкости 1„ 2,5 10 4 м /с; плотность р916 .кг/м .

Производительность устройства по исходной смеси Q=3,45 -10 м /с.

Для образования пробкового режима течения гаэожидкостной смеси необходимо реализовать условия, зависящие от параметров потока и соответствую- 10 щие первому соотношению формулы изобретения.

В случае выполнения первого условия в целом способ может быть реализован лишь при выполнении второго условия формулы иэобретенияр характеризующего режимные параметры процесса в зоне контактирования виброэлемента с обрабатываемой средой.

Расчет параметров представлен 20 в табл.1.

Оценка эффективности способа представлена в табл,2.

Эффективность процесса разгазирования и разделения газожидкостной 25 смеси оценивается вреыенем приведения системы в равновесное состояние..

Из табл. 1 видно, что в примере 1 условия первого соотношения формулы изобретения не выполнены, а в примерах 2 и 3 выполнены. В первом примере имеет место расслоенный режим течения смеси, исключающий выполнение второго условия формулы изобретения.

В примерах 2,и 3 режим те ения смеси пробковый, что позволяет реали- 35 зовать второе условие формулы изобретения, обеспечивающее процесс виброобработки, Из табл.2 видно, что в примере 1

4 44-и-а -1 величина комплекса 2. меньше

4 нижнего предела ((10) и процесс неэффективен, поскольку время приведения системы в равновесное состояние не 45 превьщ1ает аналогичного времени прн использовании прототипа.

При параметрах, приведенных в примерах 2,3,4, процесс эффективен, при этом величина комплекса находится 50 внутри укаэанного в формуле изобретения диапазона

10 < - — --- — - <1000.

4 44. п.а-1

Пример 5 свидетельствует о том, 55 что процесс энергетически нецелесообразен„ так как при величине компл к. ч„ превышающей верхний диапазон

17 второго условия () 1000) эффективность процесса не увеличилась.

Как видно из табл. 1 и 2, выполнение только первого условия осуществления способа необходимо, но недостаточно для обеспечения эффективности процесса (примеры 1 и 2 табл,2) у Обязательно выполнение второго условия формулы изобретения (примеры 2,3,и 4 табл,2), Предложенные способ и устройство для его осуществленич обладают по сравнению с известными следующими преимуществами: сепарируемая среда обрабатывается по всему объему эа счет преобразования энергии потока и использования ее для создания режимов виброобработки; гидравлическое преобразование непрерывного потока в пробковый позволяет получить регулируемые вибрационные режимы, необходилые для эффективной сепарации про-. дукции; .резко (в - 3 раза) снижается время сепарации. Кроме того, использование предложенных способа и устройства позволяет понизить удельную металлоемкость сепараторов.

Формула и з о б р е т е и и я

1, Способ разгазирования и разделения газожидкостной смеси, включающий ввод смеси в аппарат, виброобработку сепарируемой продукции с помощью энергии потока и вывод из л парата газа и жидкости, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, режим течения смеси на вводе в аппарат удовлетворяет условию — 2, 5 Ъ.2 у2 2 — — (0,2 + -sing

gП Л

1 где v — скорость потока;

g — - ускорение свободного падения;

D — внутренний диаметр трубопровода;

o(— угол между осью трубопровода и горизонтом; коэффициент гиправлического сопротивления; р и р — объемная концснтрация в смеси соответственно жидкости и газа; е — основание натурального лога— рифма, а виброобработку продукции осушестввя;вт пр условии

1507417

Х а б л и ц а 1

2,5Pg с 2 . е

Расчет параметров процесса по условию — (0,2 + — sing

gD 8 /3L

Диаметр Угол Коэффитрубопро- о(циент вода D M гидравлическоОбъемная концентрация

Прнмер Скорость Ускорение

v, и/с g, м/с

V2 2 (О 2+-sino x

gD

-т,кр, е

-х.— р 2 го с оп жид- газа

KOCTH 3

lb ротивления жид кости Л

2,0

5,0

3,25

2%

3«Ф

08 204 21

0,6 12,74 9,44

0 2 50 0 25 0 2

02 80 030 04

0 2 60 0,32 0,7

9 81

9,81

9,81

0 3 5 40 5 40

Расслоенный режим течения смеси, исключающий выполнение второго условия формулы изобретения

+ Пробковый режим течения смеси, позволяющий реализовать второе условие

«4с

Формулы изобретения

4 44. п.а. 1

10 4 -> — — - -- - 1000

) У где и и a — - соответственно частота и амплитуда колебаний; 5

1 — характерный размер в зоне контактирования среды и виброэлемента;

4 — кинематическая вязкость продукции. 10

2, Устройство для разгазирования и разделения газожидкостной смеси, со" держащее подводящий патрубок и патрубки для вывода жидкости и газа, вибрационные элементы, совершакицие 15 колебания за счет энергии потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, устройство снабжено вертикальным цилиндрическим распределителем, ° 20 раэиеп шным в распределителе подвижным подпружиненным штоком с направляющим подпятником, жестко закрепленными на штоке перпендикулярно к нему на расстоянии от торцов распределителя отбойником и бойком, при этом виброэлементы выполнены в виде сита иэ цилиндрических насадков, жестко закрепленного на .штоке, подводящий патрубок соединен с распределителем под углом 60-90o x ropHsoHTy> торец подводящего патрубка срезан в горизонтальной плоскости, а расстояние между торцами распределителя, отбойником и бойком превышает максимальную амплитуду колебаний штока, 3, Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительными виброэлементами, установленными в газовой зоне àïïàрата, 1О

1507417

Таблица2

Параметры процесса по условию 10 4- - — — — — 1000

4 44 п а 1

Э табл. 1) и оценка эффективности процесса (для примеров 2, Амплитуда колебаний, (), м

Время приведения система в равновесное

Кинемати4,44 и а 1 состояние, с

1Ф

9,47

10,8S

185

0,9

0,9

3"" 41

121, 36

0,9

937

95

0,9

5 " 105

1036

0,9

Эффективность процесса мала.

Процесс эффективен

Эффективность процесса не увеличивается, с

Р.Гес

8аиа

Составитель О.Калякина

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор. М. Самборская

Заказ 5485/11 Тирам 600 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.уагород, ул. Гагарина,101

Пример Частота колебаний и, Гц

0,004

0,005

0,006

0,010

0,01

Характерный размер 1, м

0,006

0,004

0,010

0,02

0,02 ческая вязкость

4 10 м /с