НЕФТЕГАЗОВОДОРАЗДЕЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам для разделения нефтегазоводяной эмульсии на составляющие ее компоненты (газ, нефть, воду) и может быть использована в нефтедобывающей промышленности.
Наиболее близким аналогом предлагаемому является аппарат для разделения нефти, газа и воды, включающий горизонтальный корпус с камерой дегазации и предварительного обезвоживания и камерой глубокого обезвоживания (нагревательной и отстойной камерой), разделенными переливной и разделительными перегородками, перфорированный коробовый распределитель эмульсии, врезанный в нижнюю часть разделительной перегородки, с заглушенным торцом со стороны, противоположной разделительной перегородке, патрубки вывода нефти, газа и воды [Авторское свидетельство СССР №747490].
Недостатками известного устройства является его недостаточная эффективность за счет неравномерности распределения потока нефти по проходному сечению.
В полезной модели решается задача повышения эффективности устройства за счет повышения степени равномерности распределения потока нефти по проходному сечению.
Указанная задача решается тем, что в нефтегазоводоразделителе, включающем горизонтальный корпус с камерой дегазации и предварительного обезвоживания и камерой глубокого обезвоживания, переливную и разделительную перегородки, коробовый распределитель эмульсии, врезанный в нижнюю часть разделительной перегородки, с торцом, заглушенным со стороны, противоположной разделительной перегородке, и крышкой, патрубки ввода нефти и вывода газа, нефти и воды, при этом в вертикальных стенках распределителя выполнены вертикальные пазы, низ которых находится на одном горизонтальном уровне, а высота возрастает в направлении от перегородки к заглушенному торцу.
Указанная задача решается также тем, что ширина пазов выполнена возрастающей сверху вниз.
Указанная задача решается также тем, что крышка коробового распределителя перфорирована, причем шаг отверстий перфорации уменьшается в направлении от разделительной перегородки к торцу.
Указанная задача решается также тем, что в камере глубокого обезвоживания дополнительно установлены электродные решетки.
Сущность полезной модели поясняется Фиг.1-5.
На фиг.1 изображен горизонтальный цилиндрический нефтегазоводоразделитель, на фиг.2 - коробовый распределитель эмульсии, на фиг.3 - коробовый распределитель эмульсии, на фиг.4 - крышка коробового распределителя эмульсии, на фиг.5 - картина истечения нефти через расширяющиеся книзу пазы.
Нефтегазоводоразделитель (фиг.1) содержит цилиндрическую горизонтальную емкость 1, камеру дегазации и предварительного обезвоживания 2, камеру глубокого обезвоживания 3, которые разделены переливной перегородкой 4 и разделительной перегородкой 5. В камере 2 размещен патрубок ввода сырьевой смеси 6, жаровая труба 7 и патрубок вывода газа 8. В камере глубокого обезвоживания 3 находится коробовый распределитель эмульсии 9, врезанный в нижнюю часть разделительной перегородки 5 открытым торцом 10. Второй торец 11 распределителя 9 со стороны, противоположной разделительной перегородке 5, заглушен. В вертикальных стенках распределителя 9 выполнены вертикальные пазы 12. Кроме того, в камере глубокого обезвоживания 3 содержатся патрубки вывода обезвоженной нефти 13 и вывода воды 14, а также электродные решетки 15 и 16 и проходной изолятор 17 для подачи напряжения на электродные решетки. Для вывода воды из камеры 2 выполнен патрубок 18.
На фиг.2 изображен коробовый распределитель эмульсии 9 с крышкой 19. В вертикальных стенках распределителя 9 выполнены вертикальные пазы 12.
На фиг.3 изображен коробовый распределитель эмульсии 9, в котором в вертикальных стенках выполнены пазы 12, ширина которых возрастает в направлении сверху вниз.
На фиг.4 изображена перфорированная крышка 19 коробового распределителя 9, в которой шаг отверстий перфорации 20 уменьшается в направлении от разделительной перегородки 5 к торцу 11.
На фиг.5 показана картина истечения нефти через расширяющиеся книзу пазы 12.
Предлагаемый аппарат работает следующим образом.
Исходную смесь нефти, газа и воды вводят в аппарат через патрубок 6. В камере дегазации и предварительного обезвоживания 2 происходит нагрев эмульсии через горячие стенки жаровой трубы 7, внутри которой проходят горячие продукты сгорания топливного газа. В камере 2 происходит дегазация и предварительное обезвоживание нефти. Газ выводят через патрубок 8, а воду через патрубок 18.
Затем дегазированная и частично обезвоженная нефть переливается через перегородку 4 и поступает в коробовый распределитель 9, открытый торец 10 которого врезан в нижней части разделительной перегородки 5. Нефть движется вдоль короба в сторону торца 11 и истекает через вертикальные пазы 12 в стенках короба 9 в объем камеры глубокого обезвоживания 3. В этом объеме в процессе вертикального движения нефти из нее осаждаются капли воды.
Осевшая вода скапливается в нижней части (фиг.1) камеры глубокого обезвоживания 3 нефтегазоводоразделителя и выводится через патрубок 14. Уровень воды поддерживают выше нижнего края коробового распределителя 9. Особенностью работы этого открытого снизу устройства является уменьшение высоты слоя нефти и скорости ее движения в коробе. Поскольку движущей силой процесса истечения нефти через пазы в вертикальной стенке короба является разность веса столба жидкости внутри и снаружи короба, обуславливаемая разностью плотностей нефти и воды и высоты их столбов, то скорость истекания снижается по длине короба в направлении движения нефти в нем. В заявленном устройстве для обеспечения постоянного расхода на единицу длины аппарата возрастает длина (уровень верха) пазов 12, а значит площадь их проходного сечения и высота столба нефти над верхом пазов (фиг.2).
С увеличением расхода нефти растет высота столба нефти внутри коробового распределителя, причем при постоянной площади сечения отверстия истечения высота столба нефти пропорциональна квадрату скорости истечения. Выполнение пазов 12 в стенках короба 9 расширяющимися книзу (фиг.3) увеличивает площадь проходного сечения для истечения нефти и уменьшает опасность заполнения нефтью всей высоты короба и ее проскок под нижним краем вертикальных стенок короба. С другой стороны, выполнение пазов с возрастающей книзу шириной ведет к повышению степени равномерности распределения нефти по поперечному сечению аппарата. Картина истечения нефти через расширяющиеся книзу пазы 12 показана на фиг.5. Дальнобойность истекающей через паз струи зависит от соотношения силы вязкостного трения струи о практически неподвижный слой жидкости, тормозящей эту струю и приводящий к ее распаду, и силы инерции, определяемой массой, т.е. шириной струи.
Поэтому участки струи, истекающие через более широкий паз, имеют большую дальнобойность, чем более узкие участки. Таким образом, выполнение пазов с увеличивающейся книзу шириной обеспечивает более равномерное распределение потока нефти по поперечному сечению аппарата.
Выполнение крышки 19 коробового распределителя 9 перфорированной с уменьшающимся в направлении от разделительной перегородки к торцу шагом отверстий
перфорации 20 (фиг.4) позволяет повысить степень равномерности распределения нефти по длине отстойной камеры, т.к. скорость истечения нефти через отверстия перфорации снижается по длине короба, а уменьшение шага между отверстиями перфорации обеспечивает увеличение количества этих отверстий на единицу длины короба по ходу движения нефти в коробе и сохранение постоянства расхода по длине.
Процесс обезвоживания нефти может быть интенсифицирован воздействием электрического поля, существующего в объеме между электродными решетками 15 и 16 (Фиг.1).