Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации

Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области технического обустройства нефтедобычи, конкретнее к обеспечению поточных измерений количества и показателей качества скважинного флюида, в частности для разрушения пены.

Уровень техники

Известен способ гидромеханической деструкции пены по изобретению согласно авторскому свидетельству СССР ([1], SU 1282865, МПК B01D 19/02, опубл. 15.01.1987), по которому пена, перемещающаяся по коридору между двумя ограничительными стенками, разрушается с помощью водяной завесы, подаваемой поперек потока пены. Применительно к теме настоящего изобретения это решение можно рассматривать в качестве аналога, содержащего элементарное решение, которое может быть использовано и в данном случае.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения выбран патент Российской Федерации на полезную модель ([2], RU90350, МПК B01D 45/12, опубл. 10.01.2010), в котором использовано весьма близкое конструктивно-компоновочное решение сепаратора и организация потоков рабочих сред, включающее патрубок для подвода газожидкостной смеси, закрепленный в верхней части цилиндрического корпуса, на верхнем торце корпуса установлен патрубок отвода газа, а в нижней части - патрубок отвода дегазированной жидкости из сепаратора. В верхней части цилиндрического корпуса вблизи патрубка подвода газожидкостной смеси установлено сопло, направленное тангенциально к стенке цилиндра, создающее вращающийся по стенке цилиндра поток дегазированной жидкости, отбираемой через патрубок из жидкостной полости на выходе цилиндра. Однако в данной конструкции сепаратора не решена проблема пеногашения, газовые пузырьки, составляющие пену, будут увлекаться как в трубопровод отвода жидкости (внося существенную долю свободного газа в жидкостный поток), так и в поток отвода газа (привнося в отбираемый газ заметную жидкостную компоненту).

Пенообразование ведет к следующим проблемам:

- некорректная работа контрольно-измерительного оборудования (измерение расхода и количества основных компонентов смеси, температуры, измерение уровня и т.д.);

- для пен характерно большое отношение объема к массе, поэтому они могут занимать большое пространство в секциях сепаратора, которое при отсутствии вспенивания выполняло бы полезную функцию;

- при неконтролируемом вспенивании невозможно произвести отбор выделившегося газа без уноса некоторого количества пены в линию выхода газа и отбор дегазированной нефти из сепаратора без увлечения некоторого количества пены в линию выхода жидкости.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа разрушения пены, образующейся в смесеприемной зоне емкости при гравитационной сепарации газожидкостной смеси (скважинного флюида), и устройства для его реализации.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении разрушения пены, образующейся в смесеприемной зоне емкости, повышении эффективности процесса сепарации газожидкостной смеси и улучшении условий работы контрольно-измерительного оборудования.

Задача решается заявленным способом разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, включающем подвод газожидкостной смеси в смесеприемную зону емкости, свободное стекание газожидкостной смеси в отстойную зону, отвод из емкости сепаратора жидкости и свободного газа, выделившегося из газожидкостной смеси и разрушенной пены, при этом в смесеприемной зоне емкости создают пристенный ниспадающий поток дегазированной жидкости, принудительно отбираемой с жидкостного выхода сепаратора, а ввод газожидкостной смеси осуществляют открытым патрубком, размещенным в середине смесеприемной зоны, образующаяся при этом пена увлекается потоком газожидкостной смеси по перегородке до встречи с пристенным потоком дегазированной жидкости, пузырьки пены преимущественно разрушаются пристенным потоком, а дальнейшее разрушение пены происходит в отстойной зоне, куда жидкость и остатки пены стекают через кольцевой зазор, и освободившийся газ выводят из верхней части емкости за пределы сепаратора.

Вышеприведенный способ для решения поставленной задачи реализуется в сепараторе для разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, содержащем емкость для гравитационной сепарации газожидкостной смеси, перегородку, установленную в емкости между смесеприемной и отстойной зонами с кольцевым зазором по стенке, патрубок для ввода газожидкостной смеси в сепаратор, размещенный над перегородкой, при этом в перегородку, отделяющую отстойную зону от смесеприемной, встроены трубчатые каналы удаления свободного газа из отстойной зоны в смесеприемную зону по мере разрушения пузырьков пены. В корпусе смесеприемной части установлены тангенциально к его стенке штуцеры ввода дегазированной жидкости, перекачиваемой с жидкостного выхода сепаратора в его смесеприемную зону по трубопроводу возвратного контура.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает движение газожидкостного потока, жидкости, газа и пены в схематично изображенном пространстве гравитационного сепаратора.

Фиг. 2 показывает конструктивное выполнение узла распределения возвратных потоков жидкости на входе в емкость сепаратора.

Раскрытие изобретения

В процессе гравитационной сепарации, газожидкостную смесь подают в смесеприемную зону емкости. Вследствие падения давления в струе на выходе из подводящего патрубка и последующих динамических процессов, в растекающейся газожидкостной смеси происходит активное пенообразование. Одновременно в ту же зону, но выше и тангенциально стенкам под напором вводят поток(и) дегазированной жидкости, взятой с жидкостного выхода сепаратора, которая образует ниспадающий пристенный поток «мелкой воды», захватывающий и увлекающий пену через кольцевой зазор по стенке емкости в отстойную зону. При этом пена в большей части разрушается; дальнейшее разрушение пены происходит по мере ее накопления и сжатия в свободном пространстве отстойной зоны. Обратному движению пены препятствует перегородка с кольцевым зазором по стенке емкости и ниспадающие потоки жидкости, омывающие стенки емкости. Свободный газ, выделенный из разрушенной пены, возвращается в смесеприемную зону емкости через трубчатые каналы в перегородке, выступающие над потоком газожидкостной смеси, и отводится через выход газа в верхней части емкости. Жидкость отводят через соответствующий выход в нижней части емкости.

Осуществление изобретения

Способ и устройство проиллюстрированы фиг. 1 и 2.

Фиг. 1 показывает движение газожидкостного потока, жидкости, газа и пены в схематично изображенном пространстве гравитационного сепаратора 1. Поток газожидкостной смеси 2, введенный в емкость по подводящему патрубку, падает на перегородку 3 между смесеприемной 4 и отстойной 5 зонами. При этом вследствие падения давления в потоке и динамических процессов происходит активное пенообразование в смесеприемной зоне 4. Одновременно в ту же зону, но выше и тангенциально стенкам под напором вводят поток(и) дегазированной жидкости, взятой с выхода сепаратора, которая образует ниспадающий пристенный поток дегазированной жидкости («мелкой водой»), взятой с выхода сепаратора. Пристенный поток «мелкой воды» захватывает и увлекает пену через кольцевой зазор 6 в отстойную зону 5. При этом пена в большей части разрушается; дальнейшее разрушение пены происходит по мере ее накопления и сжатия в свободном пространстве отстойной зоны 5. При этом освободившийся газ выходит через каналы 7 в перегородке 3 обратно в смесеприемную зону. Газ отбирают из верхней части смесеприемной зоны 4.

Конструктивное решение емкости гравитационного сепаратора 1, реализующее способ по настоящему изобретению, заключается в том, что емкость (цилиндрическая в нашем случае) содержит перегородку 3 (коническую, с уклоном к стенке емкости) между смесеприемной 4 и отстойной 5 зонами с кольцевым зазором 6 по стенке емкости, на некоторой высоте от перегородки 3 размещен подводящий патрубок газожидкостной смеси. Как показано на фиг. 1 и 2, на стенке емкости в смесеприемной зоне 4 установлены тангенциальные стенке штуцеры дегазированной жидкости 8 и 9 (в данной версии конструкции сепаратора их два), перекачиваемой насосом 10 с жидкостного выхода сепаратора в смесеприемную зону 4 емкости по возвратному контуру 11, в который включен регулирующий кран 12. В перегородке 3 имеются каналы 7 для отвода свободного газа.

Кран 13 открывает выход дегазированной жидкости из сепаратора для измерения ее количества перед использованием в дальнейшем технологическом процессе, а также для частичного возврата на вход сепаратора - для использования в процессе разрушения пены. Кран 14 открывает выход газу, который отводят из верхней части емкости сепаратора 1 с последующим измерением его количества.

На фиг. 1 схематично показан ввод потоков дегазированной жидкости в сепаратор 1 в двух точках 8 и 9 (один из возможных вариантов). Соответствующий вариант конструктивного исполнения узла распределения возвратных потоков жидкости на входе в емкость сепаратора показан на фиг. 2. Здесь возвратный поток, поступающий по трубопроводу 11, разводится через тройник 15 к штуцерам 8 и 9, вводящим потоки в емкость сепаратора 1 тангенциально его стенке в диаметрально противоположных точках.

1. Способ разрушения пены в процессе гравитационной сепарации газожидкостной смеси, включающий подвод газожидкостной смеси в смесеприемную зону емкости, свободное стекание газожидкостной смеси в отстойную зону, отвод из емкости сепаратора жидкости и свободного газа, выделившегося из газожидкостной смеси и разрушенной пены, отличающийся тем, что в смесеприемной зоне емкости создают пристенный ниспадающий поток дегазированной жидкости, принудительно отбираемой с жидкостного выхода сепаратора, а ввод газожидкостной смеси осуществляют открытым патрубком, размещенным в середине смесеприемной зоны, образующаяся при этом пена увлекается потоком газожидкостной смеси по перегородке до встречи с пристенным потоком дегазированной жидкости, пузырьки пены преимущественно разрушаются пристенным потоком, а дальнейшее разрушение пены происходит в отстойной зоне, куда жидкость и остатки пены стекают через кольцевой зазор, и освободившийся газ выводят из верхней части емкости за пределы сепаратора.

2. Сепаратор для реализации способа по п. 1, содержащий емкость для гравитационной сепарации газожидкостной смеси, перегородку, установленную в емкости между смесеприемной и отстойной зонами с кольцевым зазором по стенке, патрубок для ввода газожидкостной смеси в сепаратор, размещенный над перегородкой, при этом в корпусе смесеприемной части установлены тангенциально к его стенке штуцеры ввода дегазированной жидкости, перекачиваемой с жидкостного выхода сепаратора в его смесеприемную зону по трубопроводу возвратного контура, отличающийся тем, что в перегородку, отделяющую отстойную зону от смесеприемной, встроены трубчатые каналы удаления свободного газа из отстойной зоны в смесеприемную зону по мере разрушения пузырьков пены.