Сепаратор

 

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ликвидации газонефтепроявлений при бурении, освоении и ремонте скважин. Сущность изобретения: разделительную камеру выполняют в виде замкнутой полости, охватывающей корпус сепаратора, и устанавливают над гидрозатвором. Патрубок для ввода газожидкостной смеси (ГЖС) в разделительную камеру подведен тангенциально. Газовая и жидкостная фазы, разделенные в разделительной камере, выводятся из последней в полость корпуса через, соответственно, верхние и нижние патрубки, равномерно расположенные по образующей корпуса. На уровне разделительной камеры в корпусе установлено устройство для пеногашения, которое может быть выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса. В верхней части корпуса установлены поверхностные конденсаторы. Поверхностные конденсаторы выполнены в виде щелевого лабиринта. Использование изобретения позволяет создать более эффективный и надежный сепаратор за счет отделения основного потока газожидкостной смеси (ГЖС) от газового потока, отделенного в разделительной камере. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при ликвидации газонефтепроявлений и открытых фонтанов в процессе бурения, освоения и ремонта скважин.

Известен сепаратор (см. а. с. N 1122807, МКИ 5 E 21 B 21/06, 1984), включающий корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси, установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода газожидкостной смеси, подведенный тангенциально в разделительную камеру газожидкостной смеси, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора. Корпус в сепараторе выполнен с наклонным днищем, а разделительная камера выполнена в виде вихревой камеры, переходящей в конус циклона. Это решение принято за прототип.

Известная конструкция не обеспечивает эффективное разделение газожидкостной среды от газа, т.к. вихревая камера хоть и позволяет затянуть процесс перемешивания газожидкостной смеси, в течение которого происходит отделение газа от смеси, но этого не достаточно ввиду ограниченных размеров камеры и циклона. При резком газонефтяном проявлении вихревая камера, включая циклон, будет до отказа наполнена газожидкостной смесью и произойдет выброс смеси через патрубок для выхода газа, что приводит к отрицательному экологическому состоянию на территории буровой.

Задача изобретения создать более эффективный и надежный сепаратор за счет разделения основного потока ГЖС от газового потока, отделенного в разделительной камере.

Согласно изобретению, в сепараторе, включающем корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси (ГЖС), установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода ГЖС, подведенный тангенциально в разделительную камеру ГЖС, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора, разделительная камера ГЖС выполнена в виде замкнутой полости, охватывающей корпус. Последняя имеет равномерно расположенные верхние и нижние патрубки, сообщающие соответственно верхнюю и нижнюю части полости разделительной камеры ГЖС с полостью корпуса. Сепаратор снабжен устройством для пеногашения и поверхностными конденсаторами. Устройство для пеногашения установлено на уровне разделительной камеры ГЖС, а поверхностные конденсаторы установлены в верхней части корпуса.

Устройство для пеногашения может быть выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков уголков, жестко закрепленных в обечайке, каждый блок выполнен в виде развернутых уголков, жестко связанных друг с другом посредством закрепления грани полки верхнего уголка с наружной поверхностью полки нижнего уголка с образованием желоба, а грани нижнего уголка жестко с полосой, установленной под углом с образованием желоба, при этом полки уголков выполнены с щелевыми отверстиями у контура обечайки.

Выполнение разделительной камеры сепаратора в виде замкнутой полости, охватывающей корпус сепаратора, позволяет разделить газовый и жидкостный поток за пределами корпуса сепаратора. Выполнение в верхней части поверхностных конденсаторов и в нижней части устройства для пеногашения позволяет улучшить разделение газовой и жидкостной сред в соответствующей полости сепаратора.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого сепаратора; на фиг. 2 - сечение Д-Д на фиг. 1, поверхностные конденсаторы, вид в плане; на фиг. 3 - сечение Е-Е на фиг. 2, выполнение блоков уголков конденсаторов; на фиг. 4 - сечение Ж-Ж на фиг. 3; на фиг. 5 сечение К-К на фиг. 1.

Сепаратор состоит из корпуса 1, замкнутой разделительной камеры А, охватывающей корпус 1 и заключенной в корпус 2, верхняя и нижняя часть камеры А связаны посредством равномерно расположенных нижних 3 и верхних 4 патрубков с полостью корпуса 1, в которой установлены в верхней части поверхностные конденсаторы 5, а на уровне разделительной камеры А установлено устройство 6 для пеногашения, причем камера А установлена на корпусе 1 непосредственно над гидрозатвором Б, установленным в нижней части корпуса 1.

Сепаратор содержит также патрубок 7 для ввода газожидкостной смеси в камеру А, причем этот патрубок установлен тангенциально, патрубок В для вывода газа из корпуса 1 и патрубок Г для удаления осадка раствора. Гидрозатвор Б выполнен в виде сливной трубы 8, размещенной внутри корпуса 1 и установленной одним концом относительно днища корпуса 1 с зазором, а другим соединен патрубком 9 для вывода раствора.

Устройство для пеногашения может быть выполнено, например, в виде решеток 10, перекрывающих внутреннее сечение полости сепаратора.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков 11 уголков 12, жестко закрепленных в обечайке 13. Блок 11 образован из, как минимум, двух уголков 12 жестко связанных друг с другом следующим образом: грань полки верхнего уголка с полкой нижнего уголка с образованием желоба 14, а грань полки нижнего уголка жестко связана с полосой 15, установленной под углом к нижней полке с образованием желоба 14.

На полках уголков 12 выполнены щелевые отверстия И, расположенные у контура обечайки 13.

В приведенном примере показан поверхностный конденсатор, выполненный из нескольких щелевых лабиринтов, один из которых полностью перекрывает внутреннее сечение полости сепаратора, а два других с перехлестом один относительно другого, создавая таким образом дополнительное изменение движения потока.

Кроме того, сепаратор снабжен эксплуатационным люком 16, расположенным в нижней части, и люками 17 и 18, расположенными в верхней части корпуса 1 сепаратора, необходимыми для очистки корпуса от раствора и обслуживания сепаратора во время работы.

Нижняя часть сливной трубы В снабжена змеевиком 19 паронагрева, который при низких температурах окружающей среды подогревает буровой раствор.

Сепаратор работает следующим образом. Газожидкостную смесь подают через патрубок 7 в камеру А, где под действием центробежных сил ГЖС закручивается по направляющей корпуса 2, а под действием разности масс происходит отделение газа от раствора. Отделившийся газ, возможно с капельками жидкости, поступает из камеры А в верхние патрубки 4 и затем в верхнюю часть корпуса 1 сепаратора.

Отделившийся раствор, возможно с небольшим содержанием газа, из камеры А поступает в нижние патрубки 3 и затем в нижнюю часть корпуса 1. Таким образом, происходит разделение потока на две фазы газовую и жидкостную.

При поступлении потока бурового раствора в нижнюю часть сепаратора происходит сложное движение потока, неизбежно ведущее к появлению пены на поверхности жидкой фазы, которую должно стабилизировать устройство для пеногашения, например выполненное в виде решетки, в ячейках которой образуется процесс, снижающий пенообразование путем поверхностного натяжения жидкости. Поскольку это устройство установлено на уровне разделительной камеры А, то поток поступающий через патрубок 3 в корпус 1 попадает под устройство для пеногашения, которое препятствует проникновению пены в верхнюю часть сепаратора. Газовая среда, поступающая в верхнюю часть сепаратора, проходит сквозь щели поверхностного конденсатора 5, например щелевого лабиринта, и капельки жидкости, находящейся в газовой среде оседают на поверхности, например, уголков 12, затем скапливаются в желобе 14 и стекают через щели И вниз по всему сечению корпуса 1. Эта жидкость попадает на решетки 10 и затем в нижнюю часть корпуса 1, где находится буровой раствор, освободившийся от газа. Газ, прошедший поверхностные конденсаторы, выходит в патрубок В. Гидравлический затвор Б препятствует свободному прохождению газа через сливную трубу 9. Высота гидравлического затвора Б определяется длиной трубы 8, выходной патрубок которой должен быть расположен не ниже уровня циркуляционной системы буровой установки (на чертеже не показана), т.к. в нее самотеком поступает буровой раствор из сепаратора. По окончании работы остаток бурового раствора откачивают через кран 20, твердые частицы раствора удаляют через патрубок Г.

Формула изобретения

1. Сепаратор, включающий корпус, разделительную камеру газожикостной смеси, установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода газожидкостной смеси, подведенный тангенциально в разделительную камеру газожидкостной смеси, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора, отличающийся тем, что он снабжен устройством для пеногашения и поверхностными конденсаторами, разделительная камера газожидкостной смеси выполнена в виде замкнутой полости, охватывающей корпус, и имеет равномерно расположенные верхние и нижние патрубки, сообщающие соответственно верхнюю и нижнюю части полости разделительной камеры газожидкостной смеси с полостью корпуса, причем устройство для пеногашения установлено на уровне разделительной камеры газожидкостной смеси, а поверхностные конденсаторы установлены в верхней части корпуса.

2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что устройство для пеногашения выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса.

3. Сепаратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что поверхностные конденсаторы выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков уголков, жестко закрепленных в обечайке, каждый блок выполнен в виде развернутых уголков, жестко закрепленных друг с другом посредством закрепления грани полки верхнего уголка с наружной поверхностью полки нижнего уголка с образованием желоба, а грани нижнего уголка жестко с полосой, установленной под углом с образованием желоба, при этом полки уголков выполнены с щелевыми отверстиями у контура обечайки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5