ДЕГАЗАТОР ВАКУУМНЫЙ

Предлагаемое устройство относится к дегазадионной технике и может быть использовано для дегазации буровых растворов при бурении нефтяных и газовых скважин.
Известно устройство аналогичного назначения, применяемое для дегазации буровых растворов (Патент РФ №2186607 от 20.04.2000 г., МКИ B 01 D 19/00, Мищенко В.И. Добик А.А. Дегазатор вакуумный). Оно содержит вертикальную цилиндрическую дегазационную емкость, оснащенную загрузочной трубой, сборник дегазированной жидкости, расположенный в нижней части дегазационной емкости, систему отвода дегазированной жидкости из сборника, включающую два обратных клапана и перепускной клапан с поплавковым регулятором уровня в сборнике дегазированной жидкости. Известное устройство имеет также вакуум-насос, соединенный с дегазационной емкостью газоотводной линией. В дегазационной емкости установлен пакет соосных конических тарелок. Во время работы дегазатора буровой раствор по загрузочной трубе поступает под действием вакуума в дегазационную емкость, где растекается равномерным слоем по поверхности конических тарелок. Под действием
разрежения газ выделяется из жидкости и откачивается вакуум-насосом по газоотводной линии. Однако, вместе с газом вакуум-насос захватывает также пену и брызги дегазируемой жидкости, которые, попадая в вакуум-насос, загрязняют его и вызывают преждевременный выход вакуум-насоса из строя. Кроме того, часть дегазируемой жидкости теряется, снижая эффективность дегазации.
Известно также устройство аналогичного назначения (патент США №3362136 от 09.01.1968 г., Burnham G.E. Smith V.E. Apparatus for degassing fluids), принятое за прототип. Оно имеет вертикальную цилиндрическую дегазационную емкость, оснащенную загрузочной трубой, сборник дегазированной жидкости, расположенный в нижней части дегазационной емкости, систему отвода дегазированной жидкости из сборника, включающую трубопровод и откачивающий насос. Вакуум-насос соединен с дегазационной емкостью газоотводной линией, в газоотводную линию встроена промежуточная емкость для улавливания брызг и пены. Промежуточная емкость соединена со сборником дегазированной жидкости линией сброса накопленной в промежуточной емкости жидкости. Линия сброса представляет собой трубопровод между нижней частью промежуточной емкости и сборником дегазированной жидкости. На линии сброса установлен
обратный клапан. Дегазационная емкость прототипа оснащена спиральной пластиной, по которой подлежащая дегазации жидкость стекает в сборник дегазированной жидкости. При этом газ интенсивно выделяется как с поверхности жидкости, движущейся по пластине, так и из потока жидкости, стекающей каскадом с внутренней кромки спиральной пластины. Газ, выделившийся из жидкости, откачивается вакуум-насосом по газоотводной линии. Проходя через промежуточную емкость, брызги и пена, унесенные газом из дегазационной емкости, оседают на дно промежуточной емкости, откуда накопившаяся жидкость самотеком сливается через трубопровод линии сброса в сборник дегазированной жидкости. Обратный клапан линии сброса предотвращает обратное движение жидкости из сборника в промежуточную емкость. В конструкции прототипа устраняется недостаток упомянутого выше устройства, так как брызги и пена задерживаются в промежуточной емкости и возвращаются в дегазированную жидкость. Однако, промежуточная емкость может эффективно отделять брызги и пену, если она имеет объем, сравнимый по величине с объемом дегазационной емкости, то есть промежуточная емкость значительно увеличивает габариты устройства. Кроме того, требуется изготовление
специальной рамы для крепления промежуточной емкости, что усложняет конструкцию.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели - снижение габаритов изделия и упрощение конструкции.
Предлагаемый дегазатор вакуумный состоит из вертикальной цилиндрической дегазационной емкости, оснащенной загрузочной трубой, сборника дегазированной жидкости, расположенного в нижней части дегазационной емкости, системы отвода дегазированной жидкости из сборника, вакуум-насоса, соединенного с дегазационной емкостью газоотводной линией. В газоотводную линию встроена промежуточная емкость для улавливания брызг и пены. Промежуточная емкость соединена со сборником дегазированной жидкости линией сброса накопленной жидкости. Линия сброса включает трубопровод и клапан. Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от прототипа, промежуточная емкость выполнена в форме внешней оболочки, охватывающей верхнюю часть дегазационной емкости. Такая совокупность признаков предлагаемого дегазатора позволяет выполнить промежуточную емкость значительного объема, но относительно небольших линейных размеров, за одно целое с дегазационной емкостью. Габариты дегазатора при этом возрастают
незначительно, а конструкция упрощается, так как специальная рама для крепления промежуточной емкости не требуется.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показан общий вид дегазатора в разрезе.
Предлагаемый дегазатор состоит из вертикальной цилиндрической дегазационной емкости 1, оснащенной загрузочной трубой 2, сборника дегазированной жидкости 3, расположенного в нижней части дегазационной емкости 1, а также системы отвода дегазированной жидкости из сборника 3, включающей обратные клапаны 4 и 5. С дегазационной емкостью 1 с помощью газоотводной линии соединен вакуум-насос 6. Газоотводная линия состоит из газоотводного патрубка 7 и газоотводного трубопровода 8. В газоотводную линию встроена промежуточная емкость 9, выполненная в форме внешней оболочки, охватывающей верхнюю часть дегазационной емкости 1. При этом газоотводной патрубок 7 соединяет дегазационную емкость 1 с промежуточной емкостью 9, а газоотводная труба 8 соединяет промежуточную емкость 9 с вакуум-насосом 6. Промежуточная емкость 9 служит для улавливания пены и брызг, поступающих с газом из дегазационной емкости по газоотводному патрубку 7. Нижняя, часть промежуточной емкости 9 соединена со сборником
дегазированной жидкости 3 линией сброса накопившихся брызг и пены. Линия сброса включает трубопровод 10, на котором установлен трехходовой клапан 11. Трехходовой клапан 11 оснащен поплавковым датчиком 12 уровня жидкости в сборнике дегазированной жидкости 3. Трехходовой клапан 11 служит как для сброса жидкости из промежуточной емкости 9 в сборник 3, так и для управления работой обратных клапанов 4 и 5 системы отвода дегазированной жидкости из сборника 3, для чего один из трех каналов клапана 11 сообщен с атмосферой. Внутри дегазационной емкости 1 размещена насадка 13 одной из известных конструкций, служащая для увеличения площади контакта дегазируемой жидкости с вакуумом.
Предлагаемый дегазатор работает следующим образом. Дегазируемая жидкость, например, буровой раствор из газопроявляющей скважины, самотеком поступает в дегазационную емкость 1 по трубе 2. Протекая через насадку 13, жидкость контактирует с вакуумом, создаваемым в дегазационной емкости 1 вакуум-насосом 6, и дегазируется. При этом поплавковый датчик 12 находится в нижнем положении, клапан 11 сообщает промежуточную емкость 9 со сборником 3 и перекрывает патрубок клапана 11, сообщенный с атмосферой. Таким образом, вакуум-насос поддерживает разрежение в промежуточной емкости
9, дегазационной емкости 1, сборнике жидкости 3. Благодаря разрежению обратный клапан 5 закрыт, а из-за равенства давления в емкости 1 и сборнике 3 обратный клапан 4 открыт. Дегазированная жидкость из насадки 13 стекает в нижнюю часть емкости 1 и в сборник 3. По мере накопления дегазированной жидкости в сборнике 3 поплавок датчика 12 поднимается и по достижении уровнем жидкости в сборнике 3 определенной высоты, клапан 11 перекрывает трубопровод 10 и сообщает сборник 3 с атмосферой. При этом под действием атмосферного давления клапан 4 закрывается, клапан 5 под давлением жидкости, накопленной в сборнике 3, открывается, дегазированная жидкость, например, буровой раствор, сливается по назначению. После сброса жидкости из сборника 3, поплавок датчика 12 опускается, клапан 11 отсекает сборник 3 от атмосферы и открывает трубопровод 10, сообщая сборник 3 с вакуумированной промежуточной емкостью 9. Благодаря значительному объему емкости 9, сравнимому по величине с объемом дегазационной емкости 1, вакуум в сборнике 3 быстро восстанавливается, клапан 5 закрывается, клапан 4 открывается, дегазированная жидкость из насадки 13 снова начинает поступать в сборник 3, и процесс повторяется. В процессе откачки газ из верхней части дегазационной емкости 1 по газоотводному патрубку 7 поступает
в промежуточную емкость 9. Газоотводной патрубок 7 входит в емкость 9 со стороны противоположной газоотводному трубопроводу 8, поэтому брызги и пена, проникающие вместе с газом в промежуточную емкость 9 через газоотводной патрубок 7, оседают под действием силы тяжести на дно промежуточной емкости 9, а в газоотводной трубопровод 8 и далее на вакуум-насос б поступает чистый газ, освобожденный от взвешенных частиц жидкости. Для повышения эффективности брызгоулавливания в промежуточной емкости 9 могут устанавливаться перегородки и насадки известных конструкций. Накопившаяся на дне промежуточной емкости 9 жидкость самотеком сливается в сборник 3 в период, когда клапан 11 поддерживает трубопровод 10 в открытом состоянии. Эффективное улавливание пены и брызг возможно только при достаточно большом объеме промежуточной емкости 9. Благодаря тому, что промежуточная емкость 9 выполнена за одно целое с дегазационной емкостью 1 в форме внешней оболочки, охватывающей верхнюю часть дегазационной емкости, значительный объем промежуточной емкости обеспечивается при небольшом увеличении габаритов дегазатора. Сравним размеры промежуточных емкостей прототипа и предлагаемого дегазатора. Пусть промежуточная емкость прототипа выполнена цилиндрической и имеет диаметр d, а толщина
пространства между дегазационной емкостью 1 и стенкой промежуточной емкости 9 предлагаемого дегазатора равна h. Пусть также диаметр дегазационной емкости в обоих случаях одинаков и равен D. Тогда объем промежуточной емкости прототипа пропорционален , а объем промежуточной емкости 9 предлагаемого дегазатора пропорционален πhD. При одинаковой высоте равные объемы промежуточной емкости прототипа и предлагаемого дегазатора будут обеспечены при
откуда
Таким образом, равная по объему и длине промежуточная емкость предлагаемого дегазатора, например, при d=D имеет толщину h в четыре раза меньшую, чем диаметр d промежуточной емкости прототипа. Так как увеличение габаритов пропорционально h для предлагаемого дегазатора, и пропорционально d для прототипа, то выигрыш в габаритах очевиден. Более того, поскольку дегазационная емкость, как правило, содержит различные выступающие за диаметр D элементы, такие как смотровые люки, клапаны и другие, то фактическое увеличение габаритов дегазатора при использовании предлагаемой конструкции
промежуточной емкости оказывается близким к нулю. Кроме того, предлагаемый дегазатор не содержит специальную раму для крепления промежуточной емкости, что упрощает конструкцию.
Пример применения предлагаемого дегазатора представлял реконструкцию серийного дегазатора Каскад 40 (ТУ 39-0147001-143-96). Серийный дегазатор содержит горизонтальную цилиндрическую промежуточную емкость (ресивер), диаметром 600 мм, длиной 1800 мм, объемом около 500 л, размещенную на специальной раме над вакуум-насосом. Диаметр дегазационной емкости составляет 1000 мм, габариты дегазационной емкости за счет выступающих деталей составляют: длина 1250 мм, ширина 1150 мм. Высота дегазационной емкости -2300 мм. Размещение ресивера над вакуум-насосом не позволяло во время работы сбрасывать пену из него и абразивный буровой раствор попадал в вакуум-насос, вызывая его повышенный износ. Однако, большие габариты ресивера не позволяли переместить его на одну раму с дегазационной емкостью. Реконструкция предусматривала установку на дегазационной емкости промежуточной емкости 9, выполненной в форме внешней стальной цилиндрической оболочки, охватывающей верхнюю часть дегазационной емкости 1. Диаметр оболочки 1300 мм, высота
900 мм, объем - около 500 л, толщина стенки - 5 мм. Новые габариты дегазационной емкости составили 1300×1300×2300 мм. Таким образом, увеличение габаритов дегазационной емкости составило по длине всего лишь 50 мм (4%), по ширине 150 мм (13%), при этом из конструкции исключен громоздкий ресивер и его рама, а промежуточную емкость удалось разместить выше сборника дегазированной жидкости и предотвратить попадание бурового раствора в вакуум-насос.
Из примера применения видно, что предлагаемый дегазатор вакуумный может быть изготовлен с помощью известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.