УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА
DEVICE FOR CLEANING NATURAL GAS

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для очистки природного газа от механических примесей, выносимых с углеводородной продукцией из скважин эксплуатационного фонда.
Для очистки природного газа от механических примесей на пути движения его от месторождения до потребителя устанавливают разнообразные сепараторы, фильтры.
Известен экран скважины (патент РФ №2079638, опубл. 20.05.1997 г.), содержащий перфорированную трубу, на которой установлены фильтрующие элементы, содержащие стрингеры, к внешней поверхности которых приварена проволока с образованием зазоров между витками.
Аналог имеет ряд недостатков:
- для его монтажа необходимо выполнить глушение скважин, провести спуско-подъемные операции насосно-компрессорных труб,
- при спуске щелевого фильтра на забой возникают риски повреждения элемента,
- очистка фильтра, установленного на забой, осуществляется во время проведения капитального ремонта скважин (КРС).
Вынос механических примесей с углеводородной продукцией в систему сбора газа приводит к возникновению рисков механического изнашивания и разрушения запорно-регулирующей арматуры и трубопроводов.
Известен прямоточно-центробежный сепаратор (патент РФ №2125905, опубл. 10.02.1999 г.), представляющий собой наружную цилиндрическую трубу с соосно встроенной сепарационной камерой в виде цилиндрической трубы, во входной части которой размещен тангенциальный завихритель, а на выходе - патрубок отвода очищенного газа, имеющий меньший диаметр, чем труба сепарационной камеры, и образующий с ее внутренней стенкой приемную кольцевую щель, переходящую в кольцевую щель на трубе сепарационной камеры для вывода уловленной /взвешенной/ фазы в полость коллектора. Отвод уловленной фазы выполнен в виде продольных сквозных тангенциальных каналов с острыми входными кромками, на выходе из которых к нижней части коллектора присоединен в виде тройника вертикально направленный патрубок сбора уловленной фазы. При этом в кольцевой полости за коллектором последовательно установлены два инерционных отделителя, первый из которых выполнен как осевой лопаточный завихритель, а второй - в виде сквозных тангенциальных каналов, размещенных в верхнем секторе выходного конца патрубка отвода очищенного газа. Для отвода остатка мелкодисперсной уловленной фазы нижняя половина кольцевой полости между отделителями сообщена трубопроводом с полостью вертикального патрубка сбора уловленной фазы.
Данный сепаратор отличается металлоемкостью, трудоемкостью изготовления и монтажа.
Известно устройство для очистки природного газа (а.с. 869796, опубл. 07.10.1981 г., В01D 45/12), состоящее из цилиндрического корпуса, в котором коаксиально установлен один цилиндрический фильтрующий элемент, надетый на перфорированную трубку (каркас). Коаксиально фильтрующему элементу и корпусу установлена секция (кожух), выполненная в виде усеченного конуса, в который на входе и через определенное расстояние по длине фильтрующего элемента установлены закручивающие аппараты (завихрители). На выходе из секции установлена перегородка для герметизации камеры чистого газа. Отношение диаметра секции в месте установки завихрителя к диаметру фильтроэлемента принято равным (1,2-2,5):1. Угол установки лопаток завихрителей к оси фильтрующего элемента изменяется по длине в пределах 15-85°.
Недостатком указанного устройства является недостаточно эффективное использование объема корпуса по монтажу в нем фильтрующих элементов, в силу чего суммарная фильтрующая поверхность недостаточно велика, кроме того, устройство предназначено только для очистки газа от жидкости и не имеет выхода для механических примесей, что отрицательно сказывается на степени очистки газа.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение вышеперечисленных недостатков при большей экономичности процесса по сравнению с прототипом.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является повышение надежности и безаварийности работы системы очистки газа, снижении рисков возникновения инцидентов, связанных с разрушением или частичным механическим изнашиванием запорно-регулирующей арматуры и трубопроводов.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки природного газа, содержащем цилиндрический корпус с коаксиально установленным фильтрующим элементом, завихритель, установленный под углом к оси фильтрующего элемента, согласно изобретению корпус в верхней части снабжен двумя входными штуцерами для равномерного захода газа, а в нижней части корпуса установлен промывочный штуцер, завихритель выполнен в виде стальной пластины, расположенной по всей длине фильтрующего элемента.
Устройство поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - общий вид устройства;
на фиг. 2 - вид с торца устройства.
Устройство содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), в котором коаксиально установлен фильтрующий элемент 2. Диаметр корпуса фильтрующего элемента 2 определен удельным содержанием механических примесей в газе и периодом обслуживания.
По всей длине фильтрующего элемента 2 расположен завихритель, выполненный в виде стальной пластины 3, установленной под углом к оси фильтрующего элемента 2. В верхней части корпуса 1 расположены два входных штуцера 4 для равномерного захода газа из трубопровода 5, оснащенного тройником 6 и отводом 7. Очищенный от механических примесей природный газ выходит из корпуса 1 через выходной штуцер 8. Для контроля над рабочими параметрами устройства, по входу и выходу, расположены манометрические штуцеры 9, оборудованные запорной арматурой. В нижней части корпуса 1 установлен промывочный штуцер 10 для удаления механических примесей из корпуса 1.
Устройство работает следующим образом.
Природный газ по участку трубопровода 5, оснащенному тройником 6 и отводом 7, через два входных штуцера 4 равномерно подается в корпус 1 устройства для очистки. Разделение потока газа на входе в корпус 1 позволяет равномерно распределить природный газ по всей длине устройства с целью обеспечения охвата максимальной площади фильтрующего элемента 2. Сразу на входе газ попадает на завихритель, выполненный в виде стальной пластины 3 толщиной 4 мм, длиной, равной длине фильтрующего элемента 2, установленной под углом 30° к его оси. Стальная пластина 3 позволяет, во-первых, защитить фильтрующий элемент от разрушения при попадании на него газа с механическими примесями, во-вторых, закрутить поток газа вдоль стенки корпуса фильтрующего элемента 2 с образованием центробежной силы, способствующей отделению частиц механических примесей от потока природного газа.
Газ внутри устройства движется вдоль боковой стенки корпуса 1 по спиральной траектории. По мере движения природный газ стремится к центру корпуса 1, постепенно попадая на внешнюю поверхность фильтрующего элемента 2, расположенного по оси симметрии корпуса 1 устройства.
Проходя через фильтрующий элемент 2, природный газ очищается от основной части механических примесей: небольшая часть примесей первоначально отделяется от потока природного газа уже на стальной пластине 3 завихрителя за счет резкого изменения скорости и траектории движения газа на входе в корпус 1.
Очищенный от механических примесей природный газ выходит из корпуса 1 через выходной штуцер 8.
Отфильтрованные механические примеси постепенно накапливаются на боковой (рабочей) поверхности фильтрующего элемента 2 и по мере увеличения толщины слоя под действием силы тяжести, оседают на внутренней поверхности боковой стенки корпуса 1 устройства по нижней образующей линии. Для очистки корпуса 1 предусмотрен промывочный штуцер 10. Промывочный штуцер 10 оборудован запорной арматурой и быстроразъемным соединением для подключения рукава высокого давления передвижной паровой установки.
Для контроля над рабочими параметрами устройства по входу и выходу расположены манометрические штуцеры 9, оборудованные запорной арматурой. В случае достижения критического значения перепада давления в устройстве, поток газа переводят на основную рабочую линию трубопровода 5, а корпус 1 подвергают очистке.
Данное устройство для очистки природного газа от механических примесей устанавливают на трубопроводе на место демонтированной установки «Надым», предназначенной для проведения специальных газодинамических исследований газовых скважин, что обуславливает оптимизацию процесса очистки природного газа от механических примесей за счет исключения операций по останову газовой скважины на капитальный ремонт. Устройство закрепляют в штатные фланцевые соединения установки «Надым».