НЕФТЕГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к нефтегазовым сепараторам для разделения газожидкостной смеси, содержащей механические примеси.
На ряде нефтяных месторождений, продуктивные пласты которых сложены рыхлыми слабосцементированными песчаниками, при движении нефти из пласта к забою скважин наблюдается разрушение породы и ее повышенный вынос на поверхность вместе с нефтью. В ряде случаев нефть залегает в подгазовой зоне, и при эксплуатации таких месторождений наблюдаются прорывы газа из газовых шапок (вышележащих газовых пластов), что усугубляет проблему подготовки нефти, поскольку необходимо одновременно решать проблему отделения большого количества газа и большого количества механических примесей.
Как правило, наибольшее количество механических примесей (песка) отлагается в первом по ходу движения продукции скважин емкостном аппарате. Этим аппаратом является нефтегазовый сепаратор (сепаратор-водоотделитель). Выпадающий в сепараторе песок может перекрыть патрубки выхода жидкости, дренажные патрубки, что приводит к остановке аппарата для периодической очистки.
Известен нефтегазовый сепаратор для многофазного разделения газожидкостной смеси, содержащий цилиндрический корпус с патрубком ввода многофазной смеси, патрубками для вывода газа, воды, нефти и механических примесей. Внутри корпуса установлен по меньшей мере один вертикальный центробежный модульный сепаратор, снабженный патрубками для ввода разделяемой смеси и вывода газа, нефти, воды и механических примесей. В данном сепараторе механические примеси выводятся из установленного в нижней части сепаратора торообразного сборника, соединенного с патрубками для вывода механических примесей из вертикального центробежного сепаратора и из корпуса нефтегазового сепаратора (патент РФ №2258555, опубл. 2005 г.).
Также известен горизонтальный сепаратор-водоотделитель, имеющий входной патрубок для ввода газожидкостной смеси и выходные патрубки для вывода газа, жидкости, нефти и механических примесей, в котором осуществляется отстаивание водонефтяной смеси и имеется водная зона с расположенными в ней устройствами для размыва и вывода осаждающихся механических примесей (патент США № US 8465572 B1, опубл. 18.06.2013).
3
3
Недостатком известных сепараторов является их неработоспособность при повышенном содержании газа в поступающей продукции скважин. При высоких газовых факторах продукции скважин (свыше 400 нм/м) режимы течения газожидкостной смеси в этих сепараторах не обеспечивают устойчивого расслоения газожидкостной смеси, и для очистки сепараторов от механических примесей приходится их периодически останавливать.
3
3
3
3
3
3
Наиболее близким к заявленному техническому решению является нефтегазовый сепаратор 911-И.00-000 производства ООО «Курганхиммаш», предназначенный для предварительного отделения газа и нефти из продукции скважин с повышенным содержанием газа (свыше 400 нм/м до 1500 нм/м) и устанавливаемый в технологической линии на дожимных насосных станциях. Аппарат выполнен в виде цилиндрической емкости, снабженной соответствующими штуцерами для ввода газожидкостной смеси, выхода жидкости, газа, дренажа и дефлекторами для отделения газа от жидкости, представляющими собой закрепленный внутри емкости полый цилиндр с глухим дном, внутренняя полость которого обращена к входному штуцеру. При ударе потока газожидкостной смеси о дно дефлектора происходит выделение жидкости, которая скапливаясь, стекает вниз аппарата. Аппарат имеет двухсторонние вводы продуктов газожидкостной смеси, что позволяет регулировать скорость смеси при установлении оптимального и экономичного режима технологического процесса подготовки газожидкостной смеси (Каталог продукции ООО «Курганхиммаш». Аппараты для сепарации нефти с газовым фактором до 1500 м/м. Сепаратор входной 911-И.00-000; опубл. на сайте компании www.kurgankhimmash.ru.).
Недостатком известного сепаратора является то, что его работа осуществляется по «сухому дну», при которой все механические примеси, содержащиеся в поступающей на сепарацию жидкости, выпадают на дно сепаратора и выводятся из него только во время его останова на профилактический ремонт (очистка от отложений).
3
3
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение утилизации механических примесей, отделяемых в процессе работы нефтегазового сепаратора из газожидкостной смеси, имеющей высокий газовый фактор (свыше 400 нм/м), без необходимости останова сепаратора на профилактический ремонт.
Технический результат достигается тем, что в нефтегазовом сепараторе, выполненном с двухсторонним вводом газожидкостной смеси и содержащем цилиндрический корпус, снабженный штуцерами для ввода газожидкостной смеси, штуцером для вывода газа, а также размещенными на днище сепаратора штуцерами для вывода жидкости и механических примесей, с установленными в нем дефлекторами для отделения газа от жидкости, выполненными в виде полых цилиндрических тел с глухим дном, внутренняя полость которых обращена к штуцерам для ввода газожидкостной смеси, входное отверстие штуцера вывода жидкости размещено над днищем сепаратора с возможностью образования в нижней части сепаратора неподвижной водной зоны, в которой размещены устройства для размыва осаждающихся механических примесей, соединенные с штуцерами подачи размывочной жидкости, при этом дефлекторы в своей нижней части выполнены с наклонным желобом, концевая часть которого размещена в неподвижной водной зоне сепаратора.
Размещение входного отверстия штуцера вывода жидкости на расстоянии от днища сепаратора позволяет создать на высоту штуцера, возвышающегося над днищем, неподвижную водную зону, в которой накапливаются механические примеси. Размещение в данной зоне устройств для размыва осаждающихся механических примесей, соединенных с штуцерами подачи размывочной жидкости, позволяет осуществлять вывод механических примесей вместе с водой через патрубки вывода этих примесей.
Выполнение нижней части дефлекторов с наклонным желобом, концевая часть которого размещена в неподвижной водной зоне сепаратора, способствует эффективному стеканию механических примесей с внутренней нижней поверхности дефлекторов, где осаждается основная часть этих примесей.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид нефтегазового сепаратора, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.
Нефтегазовый сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, с двух сторон которого расположены штуцеры ввода газожидкостной смеси 2. Сепаратор также снабжен штуцером 3 вывода газа, штуцером 4 вывода жидкости, штуцерами вывода механических примесей (дренажа) 5, а также штуцерами 6 подачи промывочной воды. В корпусе 1 установлены дефлекторы 7 для отделения газа от жидкости и отбивания механических примесей, выполненные в виде полых цилиндров с глухим эллиптическим днищем, обращенные своей внутренней полостью к штуцерам 2. Входное отверстие штуцера 4 вывода жидкости расположено на расстоянии от днища корпуса 1. Таким образом, стенки штуцера 4 расположены в корпусе на глубину, составляющую 10-12% по уровню аппарата. Это обусловливает создание неподвижной водной зоны 8 сепаратора (граница этой зоны отмечена на чертежах пунктирной линией). Нижняя часть дефлекторов 7 выполнена с наклонным желобом, концевая часть 9 которого размещена в неподвижной водной зоне 8 сепаратора. В неподвижной водной зоне 8 также установлены устройства 10 для периодического гидроразмыва осадков, соединенные со штуцерами 6 подачи размывочной воды, а также датчик-сигнализатор 11 накопления осадков. В корпусе 1 также установлен экран 12 для предварительной очистки газа от капельной жидкости. Дефлекторы 7 закреплены внутри корпуса 1 посредством жестких элементов (ребер) 13 соосно цилиндрическому корпусу 1.
Сущность технологического процесса во входном сепараторе заключается в том, что предварительно обработанная деэмульгатором газожидкостная смесь через входные штуцеры 2 и разделительные кольца 14 попадает внутрь дефлекторов 7, где при ударе об их эллиптическое днище происходит отделение основной доли жидкости от газа и выделение механических примесей. Поток газа разворачивается и далее направляется к центру аппарата. Здесь газовый поток ударяется об экран 12, имеющий насадку в виде металлической сетки, которая способствует задержанию капельной жидкости и стеканию ее вниз аппарата. Газ перед выходом из сепаратора через штуцер 3 проходит струнный каплеуловитель 15 и дополнительно очищается от капельной жидкости.
Разрушенная в дефлекторах 7 газожидкостная смесь и осаждаемые из нее механические примеси стекают в неподвижную водную зону 8 сепаратора.
Вода, выделяющаяся при разрушении газожидкостной смеси, распределяется в неподвижной водной зоне 8, при этом уровень воды в сепараторе не повышается, поскольку уровень жидкости ограничен высотой установки входного отверстия штуцера 4. Лишняя вода выводится из сепаратора через штуцер 4.
Нефть, выделившаяся при разрушении газожидкостной смеси, всплывает над неподвижной водной зоной 8 и тонким слоем движется в сторону штуцера 4 вывода жидкости. В процессе ее движения продолжается выделение из нее механических примесей и воды.
Таким образом, нефть и вода, выделившиеся из газожидкостной смеси, выводятся из сепаратора через штуцер 4, а механические примеси оседают на дно сепаратора.
По сигналу датчика-сигнализатора 11 накопления осадков через штуцеры 6 производится подача промывочной воды. Механические примеси выводятся из сепаратора вместе с частью воды через дренажные штуцеры 5.
По окончании отмывки дренажные патрубки 5 закрываются, подача воды продолжается, неподвижная водная зона набирается до уровня вывода жидкости из штуцера 4, после чего подача воды прекращается.
Операция гидроразмыва осадков осуществляется без остановки сепаратора и всей системы многофазного разделения газожидкостной смеси с высоким газовым фактором.