ТРУБЧАТЫЙ СЕПАРАТОР
TUBE SEPARATOR

Настоящее изобретение относится к трубчатому сепаратору или, более конкретно, к входному устройству для такого сепаратора, образованного протяженным трубчатым корпусом, диаметр которого, в принципе, такой же, как диаметр входной трубы/выходной трубы сепаратора, или немного больше.
Заявки на выдачу патентов на трубчатые сепараторы вышеуказанного типа впервые были представлены заявителем на рассмотрение в 1996 году. Одна из этих заявок на выдачу патента является международной заявкой на патент PCT/NO 03/00265, поданной самим заявителем, в которой описан такой сепаратор. Трубчатые сепараторы представляются весьма эффективными для разделения текучих сред, содержащих несмешиваемые компоненты и, кроме того, представляют собой простое и конструктивно легкое решение по сравнению с известными обычными гравитационными сепараторами. В некоторых ситуациях, связанных с разделением текучих сред, таких как нефть, газ и вода, при высоком газосодержании может иметь место пробковый режим течения, что является одной из причин, связанных с условиями проектирования, которая может уменьшить эффективность разделения в сепараторе. Настоящее изобретение предлагает решение, которое полностью исключает такой пробковый режим течения.
Настоящее изобретение охарактеризовано в независимом пункте 1 формулы изобретения. Зависимые пункты 2-4 определяют предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения.
Согласно изобретению трубчатый сепаратор с входным устройством содержит протяженный трубчатый корпус, при этом входное устройство включает:
входной трубопровод, при этом диаметр трубчатого сепаратора такой же либо больше диаметра входного трубопровода; и
коллектор для газа, соединенный с входным трубопроводом, коллектор для газа содержит некоторое количество вертикальных газоотводящих труб, присоединенных к входному трубопроводу непосредственно перед входом в трубчатый сепаратор, газоотводящие трубы оканчиваются в расположенной выше газосборной трубе, причем коллектор для газа выполнен таким образом, чтобы газ направлялся вверх по вертикальным газоотводящим трубам и собирался в газосборной трубе для возврата в выходной трубопровод после трубчатого сепаратора или же транспортировался дальше вперед в газгольдер или установку для переработки газа.
Предпочтительно, входной трубопровод и коллектор для газа подняты до уровня выше трубчатого сепаратора.
Входной трубопровод может иметь увеличенный диаметр трубопровода на входе в трубчатый сепаратор и под последней из вертикальных газоотводящих труб.
Увеличенный диаметр входного трубопровода может быть равен диаметру трубчатого сепаратора.
Целесообразно, чтобы газосборная труба была наклонена по отношению к входному трубопроводу.
Настоящее изобретение далее будет раскрыто более подробно в нижеследующих примерах использования и со ссылками на приложенные чертежи.
Фиг.1 - продольный разрез части сепаратора с входным устройством, соответствующим настоящему изобретению.
Фиг.2 - продольный разрез части сепаратора с альтернативным воплощением, соответствующим настоящему изобретению.
Фиг.3 - другой пример альтернативного воплощения части сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1 представлена, как указано выше, часть трубчатого сепаратора 1 с входным устройством, соответствующим настоящему изобретению, соединенным с подводящим (входным) трубопроводом 3 для многофазной текучей среды, например нефти, газа и воды.
В том случае, если соотношение содержаний газа и жидкости в потоке и конструкция подводящего трубопровода являются неблагоприятными, режим течения в многофазном потоке выше по потоку от трубчатого сепаратора зачастую представляет собой газожидкостный пробковый режим. На фиг.1 пробки 4 жидкости показаны в виде темных участков, в то время как газ отображен в виде газовых пузырей 5 в светлой или белой окраске.
Настоящее изобретение предусматривает "пробивание" газовых пузырей и их удаление с тем, чтобы газовая фаза накапливалась, главным образом, в газовом коллекторе, а жидкая фаза оставалась в магистральном трубопроводе. Это достигается за счет использования отдельного коллектора 2 для газа, соединенного с входным трубопроводом. Коллектор 2 для газа содержит некоторое количество вертикальных газоотводящих труб 7, которые соединены с транспортным трубопроводом непосредственно перед входом в сепаратор и заканчиваются в газосборной трубе 6, расположенной с небольшим наклоном. Газ, таким образом, направляется верх по вертикальным газоотводящим трубам и собирается в газосборной трубе 6. Результаты опытов показали, что такое решение является эффективным путем исключения пробкового течения и в то же время оно обеспечивает поступление в трубчатый сепаратор 1 равномерного потока текучей среды.
Отводимый газ может быть направлен в обход трубчатого сепаратора через газосборную трубу 6 и может быть добавлен в нефтяную фазу прямо после сепаратора, или же он может транспортироваться дальше в резервуар для хранения газа (газгольдер) или тому подобное средство. Предложенная система может быть выполнена так, чтобы удаление газа производилось за счет перепада давления, который обычно действует в системе.
На фиг.2 представлено альтернативное решение, в соответствии с которым подводящий трубопровод 3 вместе с коллектором 2 для газа поднят до некоторого уровня (на участке 9) над трубчатым сепаратором 1. За счет поднятия газового коллектора выше уровня расположения трубчатого сепаратора, как это сделано согласно данному решению, создается вынужденное течение газа вдоль траектории его движения, т.е. вверх в газовый коллектор 2.
Кроме того, как показано на фиг.3, диаметр транспортного трубопровода на входе в сепаратор под последней из газоотводящих труб 7 (показано позицией 8) может быть увеличен, например, так, что он эквивалентен диаметру трубчатого сепаратора. За счет увеличения диаметра трубы на последнем участке газового коллектора с тем, чтобы скорость текучей среды в трубопроводе уменьшалась, газ, который не был отделен, может протекать в обратном направлении, в последнюю газоотводящую трубу 7.
Задача конструкции газового коллектора в соответствии с настоящим изобретением заключается в:
а) отделении газовой фазы от поступающего из скважины потока газа, нефти и воды простым путем, при котором в многофазном потоке не создаются высокие касательные напряжения; указанные высокие касательные напряжения обычно оказывают негативное влияние на разделение фаз;
б) обеспечении того, чтобы поток текучей среды имел в сепараторе соответствующую фазу, т.е. непрерывный поток воды для водяной фазы и непрерывный поток нефти для нефтяной фазы; это уменьшает перемешивание на входе сепаратора и уменьшает образование многократных дисперсий в процессе перемешивания на этом входе сепаратора.