Установка для сбора и подготовки нефти

 

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

rËÍÇÇ СОВЕ tС ИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕC.ÊÈÕ

РЕСПУВЛИК (я11 В 01 О 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

QO (л)

С)

Ю

1 > (61) 1768220 (21) 4833341/26 (22) 01.06.90 (46) 30.07.93. Бюл. М 28 (71) Научно-производственное обьединение по термическим методам добычи нефти (72) А.Е.Ольгин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1768220, кл, В 01 D 19/00, 1989. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ (57) 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 не :ти на промыслах. Цель — повышение степени сепарации. Сущность изобретения: установка

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 цель достигается тем, что установка для сбора и подготовки нефти, содержащая резервуар, в нижней части которого установлен гидроциклонный сепаратор, выполненный в виде обе аики с тангенциальным входным патрубком, нижняя часть которой размещена в верхней части полости конусообразной воронки, установленной на азоотводной трубе соос, SU, „1830271 А2 содержит резервуар, в нижней части кото рого 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 обечайки сепаратора. 1 ил. но 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 гидроциклона подсоединен через насадку к дополнительной обечайке, в верхней части полости которой размещена нижняя часть обечайки сепаратора.

Заявленное техническое решение отличается от известного наличием доп олни

1830271 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 укрепленыы 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 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 16 с 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 суспенэии 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

55 концентрации твердой фазы (сгущение пульпы).

Устройство работает следующим образом.

Нефтегазовая смесь с механическими прймесями поступает по патрубку 20 в верхнюю часть цилиндра гидроциклона 21 и приобретает круговое движение. При этом возникают значительные центробежные силы, превышающие во много раэ 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 нижнюю насадку выбрасывается из гидроциклона 21.

Под действием кинетической энергии потока, выходящего из нижней насадки гидроциклона, происходит интенсивное закручивание жидкости в обечайке 23 и конусообразной воронке 3, которое усиливается в результате тангенциального присоединения выходного патрубка 25 к конусообразной воронке 3. Вращением жидкости в воронке достигается дальнейшее разделение мехпримесей от нефти и предотвращение их оседания, так как мехпримеси вместе с пластовой водой непрерывно выводятся из воронки 3 по патрубку 25.

В гидроциклоне 21 происходит разделение воды с механическими примесями и частично нефтью (в зависимости от величины кратности осветления), Более концентрированная суспензия распределяется в водяной 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 расположение этого патрубка обесепечивает вращательное движение жидкости относительно вертикальной оси, а наклон патрубка

22 способствует поступательному движению вниз за счет кинетической энергии потока. 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 факторов: — действия гидравлических пульсаций в зоне обтекания жидкостью вибрирующих под действием потока пластин, механического контактного воздействия пластин на корпускулярно-нефтяные конгломераты (нефть с окклюдированным газом, мехпримеси и глобулы воды с расположенными по ее поверхности твердыми частицами);, — действия центробежных, инерционных и гравитационных сил на каждую глобу1830271

55 лу 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 испольэовать 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 гаэ 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 иэ поплавка 17, взаимодействующего через кинематиче5

50 скую 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 водогазонефтяной смеси с мехпримесями (растет толщина слоя воды

Нв и уменьшается толщина слоя нефти Н,).

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 (Нв+Н ) не 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 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 и, как следствие, к увеличению давления 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 опускании 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.

Таким образом, давление газа в гаэоотводной трубе 5 поддерживается на определенном оптимальном уровне. несмотря на изменения количества газа и воды во флюиде, Экономическая эффективность предлагаемого устройства определяется повышением качества нефти, сокращением потерь нефти от испарения, увеличения периода службы резервуаров без очистки их от песка, а также созданием давления попутного.газа на выходе, достаточного для его промышленного использования

Формула изобретения

Установка для сбора и подготовки нефти по авт.св. М 1768220, о т л и ч а ю щ а яс 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 про1830271

Составитель А.Ольгин

Техред M,Ìîpãpíòàë

Ъ

Редактор Л.Народная

Корректор Л. Филь

Заказ 2509 Тираж Подписное

ВН11ИПИ Гп ударственного комитета по изобретениям и открытиям при 1КН! СССР

113035. Москва. >К-35. Раушская наб., 4/5

Производг венпп изда ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага1 ин» 101 дукта K0Topof подсоединен к тангенциальному патрубку входа в обечайку сепаратора, э выход нижнего продукта гидроциклона подсоединен к дополнительной обечайке.