Блок-измельчитель нефтегазовой смеси

Полезная модель относится к средствам нефтехимической технологии, работающим в жидкой среде, и может быть использована в химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности для улучшения процессов получения гомогенных смесей.
Из патента US 2166197 известен роторный измельчитель, имеющий крыльчатку с заостренными и/или зубчатыми краями.
Из патента №2301700 RU известен диспергатор, содержащий крыльчатки и пружину, отличающийся тем, что введены дополнительные крыльчатки, шпилька с фиксаторами и втулки, установленные на шпильке между крыльчатками, для обеспечения динамического взаимодействия кромок лопастей соседних крыльчаток, кромки лопастей заострены, причем две группы крыльчаток выполнены большего размера и установлены на концах шпильки возле фиксаторов, две другие группы крыльчаток выполнены меньшего размера и установлены между группами крыльчаток большего размера, между группами крыльчаток меньшего размера установлена пружина, крыльчатки большего размера и крыльчатки меньшего размера выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны, крыльчатки большего размера выполнены диаметром, близким к диаметру нефтепровода.
Из патента №158201 RU известен скважинный щелевой фильтр, характеризующийся тем, что содержит корпус в виде трубы из непроницаемого материала с щелевыми отверстиями, направленными вдоль образующей, при этом длина отверстий, по меньшей мере, в три раза больше ширины, по оси корпуса установлен шток, на котором закреплены с возможностью вращения и перемещения вдоль штока крыльчатки, разделенные пружинами, вокруг корпуса фильтра, соосно с ним, установлен кожух в виде трубы с выполненными на его образующей поперечными щелевыми отверстиями длиной, равной половине длины окружности кожуха, расположенными по всей его высоте в шахматном порядке, кожух и корпус скреплены на концах болтами, расположенными перпендикулярно к продольной оси щелевого фильтра. На концах корпуса щелевого фильтра выполнены резьбовые соединения для возможности формирования с помощью соединительных втулок многосекционного щелевого фильтра. Щелевые отверстия на кожухе расположены с шагом, равным четырем поперечным размерам отверстия.
Из патента RU 142780 U1 известен сепаратор нефтегазовой смеси, который включает цилиндрический корпус, снабженный фланцем входа и фланцем выхода. В корпус вставлен фильтрующий узел в виде трубки с отверстиями по образующей. В трубку фильтрующего узла вставлен диспергатор, представляющий собой шток, на котором установлены заостренные крыльчатки, разделенные пружинами, а на концах оси установлены крыльчатки с противоположными изгибами и большего диаметра. Внешний диаметр трубки выбирают меньшим по сравнению с внутренним диаметром корпуса. Фильтрующий узел соединен с корпусом посредством пружины, а выходной фланец расположен ниже по течению нефте-газовой смеси, чем входной. На трубке фильтрующего узла между входным и выходным фланцами закреплено кольцо перекрытия, совпадающее по диаметру с внутренним диаметром корпуса. В результате при подаче в сепаратор потока нефтегазовой смеси крыльчатки диспергатора вращаются, дробят попутную грязь, не забивая учетные и измерительные устройства, крупная и не дробимая грязь остается в пространстве между корпусом и фильтрующим узлом сепаратора, а в случае заполнения корпуса грязью, фильтрующий механизм под давлением поднимается, сжав упорную пружину в корпусе сепаратора, и поток жидкости проходит на прямую, минуя фильтрующий узел, упредив аварийную ситуацию.
Из патента RU 158194 известен фильтр с диспергатором для погружного центробежного электронасоса, выполненный в виде модуля-секции, содержащий корпус, состоящий из перфорированной части с фильтроэлементом, и неперфорированной части с диспергатором, основание и головку с отверстием для выхода жидкости, при этом перфорированная часть корпуса соединена с основанием, а неперфорированная часть корпуса соединена с головкой, в корпусе размещен вал, установленный в нижнем и верхнем подшипниках, размещенных соответственно в основании и головке, отличающийся тем, что секция входного модуля представляет собой единую систему очистки и диспергации газожидкостной смеси, при этом фильтроэлемент расположен внутри перфорированной части корпуса и выполнен в виде пружины сжатия, а диспергирующие камеры включают в себя последовательно расположенные напорный орган, выполненный в виде многозаходного шнека, измельчитель пузырьков газа, выполненный в виде лопастного колеса со сквозными отверстиями и рассекателя. Перфорированная и неперфорированная части корпуса соединены между собой с помощью переводника. Фильтроэлемент установлен в защитных от протекания жидкости колпачках и размещен между переводником и основанием. Рассекатель выполнен в виде решетки, установленной неподвижно в головке
Наиболее близким аналогом является известный из патента №65128 RU газопесочный якорь скважинного насоса, включающий закрытую снизу наружную трубу с радиальными впускными отверстиями и внутреннюю трубу для направления скважинной жидкости из нижней части наружной трубы в насос, впускные отверстия наружной трубы закрыты фильтрующей сеткой, причем в кольцевом пространстве между наружной трубой и сеткой установлены разделительные кольца, размещенные непосредственно под каждым рядом впускных отверстий наружной трубы. Внутренняя труба установлена в наружной трубе с обеспечением свободы осевого перемещения. В верхней части кольцевого канала между наружной и внутренней трубами размещен перепускной клапан, запирающий элемент, который прикреплен к внутренней трубе, седло к наружной трубе. По мере засорения сетки увеличивается перепад давления, действующий при такте всасывания насоса на запирающий элемент и внутреннюю трубу. При значении перепада, соответствующему весу запирающего элемента и трубы, они выталкиваются вверх, произведя удар ограничительным кольцом по седлу. Ударные импульсы при ходе вверх и вниз приводят к самоочищению сетки и увеличению времени эффективной работы якоря и, соответственно, насоса. При полном засорении сетки скважинная жидкость поступает в насос через отверстия. Недостатками указанного патента является проход нефтегазовой смеси напрямую, минуя фильтрующий узел, в момент заполнения корпуса грязью, а также малая степень гомогенизации нефтегазовой смеси, что приводит к выходу из строя измерительных устройств и учетных механизмов. Кроме того, конструкция якоря подразумевает центровку двух труб внутри друг друга, что определяет сложность изготовления.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение степени гомогенизации при уменьшении вероятности остановки из-за заполнения корпуса грязью.
Задача выполняется за счет конструкции блока-измельчителя.
Блок-измельчитель нефтегазовой смеси состоит, по крайней мере, из двух цилиндрических корпусов в виде труб из непроницаемого материала, например, стали, полиамида и др. агрессивно стойких полимеров, снабженных по крайней мере одним фланцем входа у одного корпуса и по крайней мере одним фланцем выхода у другого корпуса. Сверху, корпусы соединяются между собой верхним фланцем с отверстиями по периметру для крепления крышки. Крышка состоит из площадки с большими отверстиями, расположенными над корпусами, и малыми отверстиями по периметру - для крепления к верхнему фланцу корпусов. Большие отверстия на крышке соединяются между собой трубой, начало которой расположено на одной оси с первым корпусом, конец трубы расположен на одной оси со вторым корпусом - таким образом, через крышку соединяются два корпуса. В начало и конец этой изогнутой трубы вкручен фиксатор измельчителя, в виде шайбы с отверстиями для свободного прохождения нефтегазовой смеси и углублением в центре для фиксации вала измельчителя.
В каждый корпус вставлен измельчитель, представляющий собой вал, на котором установлены заостренные по периметру и внутри закаленные до HRC 56…60 крыльчатки разных диаметров, что обеспечивает измельчение включений в верхних, средних и малых слоях потока; крыльчатки разных направлений вращения, что способствует лучшему измельчению. Крыльчатки разделяются между собой втулками, которые позволяют свободно вращаться вокруг вала.
Благодаря проточной системе, в корпусах блока-измельчителя эмульсия не образуется. Крупная и не дробимая грязь остается в отстойнике каждого корпуса и извлекается из корпуса после остановки насоса. Для сброса остаточного давления в корпусах, в первом корпусе предусмотрена пробка сброса остаточного давления.
Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить высокую эффективность гомогенизации нефтегазового потока многоступенчатой фильтрацией, что способствует сохранению работоспособности измерительных устройств и учетных механизмов.
Осуществление полезной модели
Блок-измельчитель нефтегазовой смеси состоит, по крайней мере, из двух цилиндрических корпусов в виде труб из непроницаемого материала, например, стали, полиамида и др. агрессивно стойких полимеров, снабженных по крайней мере одним фланцем входа у одного корпуса и по крайней мере одним фланцем выхода у другого корпуса. Сверху, корпусы соединяются между собой верхним фланцем с отверстиями по периметру для крепления крышки. Крышка состоит из площадки с большими отверстиями, расположенными над корпусами, и малыми отверстиями по периметру - для крепления к верхнему фланцу корпусов. Большие отверстия на крышке соединяются между собой трубой, начало которой расположено на одной оси с первым корпусом, конец трубы расположен на одной оси со вторым корпусом - таким образом, через крышку соединяются два корпуса. В начало и конец этой изогнутой трубы вкручен фиксатор измельчителя, в виде шайбы с отверстиями для свободного прохождения нефтегазовой смеси и углублением в центре для фиксации вала измельчителя.
В каждый корпус вставлен измельчитель, представляющий собой вал, на котором установлены заостренные по периметру и внутри закаленные до HRC 56…60 крыльчатки разных диаметров, что обеспечивает измельчение включений в верхних, средних и малых слоях потока; крыльчатки разных направлений вращения, что способствует лучшему измельчению. Крыльчатки разделяются между собой втулками, которые позволяют свободно вращаться вокруг вала.
Количество корпусов с измельчителем регулируется в зависимости от степени загрязненности нефтегазовой смеси и каждый корпус содержит измельчитель с разной степенью гомогенизации. Чем дальше расположен каждый следующий корпус от источника подачи нефтегазовой смеси, тем более мелкое измельчение он производит. Такой эффект достигается изменением угла гибки крыльчаток и количества крыльчаток на валу.
Благодаря проточной системе, в корпусах блока-измельчителя эмульсия не образуется. Крупная и не дробимая грязь остается в отстойнике каждого корпуса и извлекается из корпуса после остановки насоса. Для сброса остаточного давления в корпусах, в первом корпусе предусмотрена пробка сброса остаточного давления.
При запуске насоса, нефтегазовая смесь поступает в первый корпус блока-измельчителя через входной фланец 8. Поток смеси проходит через измельчитель 7, фиксатор 2 удерживает от кручения вал измельчителя, а крыльчатки на валу начинают раскручиваться. Крыльчатки имеют острые кромки и, вращаясь, измельчают вредные включения в смеси. Затем, смесь проходит через трубу крышки 1 и попадает во второй корпус, в котором также присутствует измельчитель, который также раскручивается и заново измельчает пришедшую из первого корпуса нефтегазовую смесь. Затем смесь выходит из блока-измельчителя через выходное отверстие. Таким образом и происходит двухступенчатое измельчение включений без образования эмульсии.
Описание рисунков
На рисунке 1 изображен блок-измельчитель нефтегазовой смеси в сборе, где 1 - труба соединительная; 2 - фиксатор измельчителя; 3 - болт, гайка, шайба; 4 - фланец крышки; 5 - верхний фланец корпусов; 6 - корпус; 7 - измельчитель; 8 - фланец входного отверстия; 9 - дно корпуса; 10 - пробка сброса остаточного давления; 11 - заглушка выходного отверстия; 12 - выходной фланец. Стрелкой указано направление движения нефтегазовой смеси.