ТРЕХФАЗНЫЙ СЕПАРАТОР

Изобретение относится к аппаратам для сепарации и глубокого обезвоживания нефти в нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в других отраслях для разделения смесей жидкости и газа.
Особенно эффективно применение для разделения продукции скважин с большой обводненностью и необходимостью глубокого обезвоживания нефти любого типа, с большим газосодержанием или после ее нагрева, предварительно обработанной деэмульгатором.
Из уровня техники известны аппараты для разделения трехфазных смесей (нефть - вода - газ), в которых повышение качества отделившихся фаз достигается за счет выделения в них объема в виде камеры для сбора отделившейся нефти (Авторское свидетельство СССР N 801847, МПК B01D 17/04, опубл. 07.02.1981; патент США N 3971719, МПК В01D 17/02, 27.07.1976; Авторское свидетельство СССР N 1142136, МПК В01D 17/04, опубл. 28.02.1985). Аппараты содержат горизонтальную цилиндрическую емкость со штуцерами ввода эмульсии нефти и вывода отделившихся фаз, систему перегородок и полуперегородок, делящих емкость на отсеки, и в середине емкости - камеру для сбора отделившейся нефти. Конструкция этих аппаратов позволяет повысить качество отделившейся нефти, но за счет загромождения аппарата сложными конструкторскими элементами, особенно в отстойной камере, снижается ее рабочий объем и, соответственно, снижается производительность аппарата в целом, а также качество отделившейся воды.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому при использовании полезной модели техническому результату является трехфазный сепаратор (свидетельство на полезную модель РФ №26440 В01D 17/028, опубл. 10.12.2002), состоящий из корпуса, с использованием в своей конструкции для разделения фаз поперечной переливной перегородки и насадки, выполненной из установленных вертикально гофрированных листов с трапециевидным профилем гофров. Недостатком известного трехфазного сепаратора является то, что его конструкция не способствует разделению фаз при условии большого газосодержания, не обеспечивает глубокое обезвоживание нефтяной эмульсии, а способствует интенсификации процесса укрупнения капель эмульгированной воды в насадке.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании конструкции трехфазного сепраратора, позволяющей глубоко обезводить нефть любого типа с большим газосодержанием.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается тем, что в трехфазном сепараторе, включающим емкость со штуцерами ввода газожидкостной смеси и вывода разделившихся фаз, поперечную перегородку, последняя установлена с возможностью образования сепарационного отсека и отсека гидростатического отстоя, при этом сепарационный отсек образован перед поперечной перегородкой и оборудован устройством приема нефтеводогазовой смеси, выполненным в виде наклонного полочного элемента, и устройством улавливания капельной жидкости в виде коалесцирующего блока, а за перегородкой последовательно по ходу движения жидкости в отсеке гидростатического отстоя установлен короб с продольными перегородками и распределителями.
Кроме того, устройство приема нефтеводогазовой смеси установлено перед выходным патрубком штуцера ввода последней.
Кроме того, устройство улавливания капельной жидкости совмещено со штуцером вывода отделившегося газа.
Кроме того, в верхней части короба смонтированы газоотводные устройства.
Кроме того, газоотводное устройство выполнено в виде патрубка с установленным на него распределительным устройством, соединяющим верхнее пространство короба с верхней частью емкости.
Образование сепарационного отсека перед поперечной перегородкой и оборудование его устройством приема нефтеводогазовой смеси и устройством улавливания капельной жидкости значительно повышает качество сепарации за счет гашения пульсации поступающего потока и гашения образовавшейся пены.
Выполнение устройства улавливания капельной жидкости в виде коалесцирующего блока обеспечивает отбор свободного выделившегося газа из сепарационной зоны, что позволяет максимально исключить его влияние на последующую подготовку нефти в трехфазном сепараторе.
Выполнение газоотводных устройств в виде патрубка с установленным на него распределительным устройством, соединяющим верхнее пространство короба с верхней частью емкости, позволяет обеспечить стабильность гидростатического режима отстаивания эмульсии под коробом, гарантирует достижение максимальной производительности сепаратора и глубины обезвоживания независимо от количества газа, содержащегося в нефтяной эмульсии.
Заявляемая совокупность конструктивных признаков трехфазного сепаратора значительно интенсифицирует процесс разделения эмульсии, повышая при этом качество разделившихся фаз.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста в области сепарации и обезвоживания нефтегазоводяных эмульсий, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления трехфазного сепаратора, можно сделать вывод о ее соответствии критериям патентоспособности.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером выполнения трехфазного сепаратора, который наглядно демонстрирует возможность получения указанного технического результата. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенные прилагаемой формулой.
Представленный вариант исполнения полезной модели описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 изображен общий вид трехфазного сепаратора;
- на фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1;
- на фиг.3 изображен вид сбоку (вид по стрелке В)
- на фиг.4 показан узел Б на фиг.1;
- на фиг.5 изображен вид по стрелке Г на фиг.4.
В графических материалах соответствующие конструктивные элементы трехфазного сепаратора обозначены следующими позициями:
1. - корпус;
2. - штуцер ввода нефтеводогазовой эмульсии;
3. - штуцер вывода газа;
4. - штуцер вывода обезвоженной нефти;
5. - штуцер вывода отделившейся воды;
6. - разделительная перегородка;
7. - устройство приема нефтеводогазовой смеси;
8. - короб;
9. - продольная перегородка;
10. - прорезь;
11. - прорезь;
12. - распределитель;
13. - поперечная перегородка;
14. - газоотводное устройство;
15. - устройство улавливания капельной жидкости;
16. - отверстие.
Трехфазный сепаратор состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1 со штуцерами ввода нефтеводогазовой эмульсии 2, вывода газа 3, вывода обезвоженной нефти 4, вывода отделившейся воды 5. Перегородка 6 разделяет конструкцию сепаратора на два отсека: сепарационный и отсек гидростатического отстоя. Штуцер 2 ввода нефтеводогазовой эмульсии оснащен устройством 7 приема нефтеводогазовой смеси. Штуцер вывода отделившегося газа оснащен устройством для улавливания капельной жидкости 15.
В отсеке для гидростатического отстоя установлен короб 8, образующий камеру для подготовки эмульсии к расслоению и отделению свободной воды. Внутри короба, вдоль его стенок смонтированы продольные перегородки 9, увеличивающие время пребывания эмульсии. В нижней части перегородок 9 и боковых стенках короба 8 выполнены прорези 10 и 11. Над прорезями в стенках короба 8 установлены распределители 12. Торцы короба 8 перекрывают перегородки 6 и 13. В верхней части короба у перегородок 6 и 13 смонтированы газоотводные устройства 14, соединяющие через отверстия в коробе 8 пространство под ним с верхней частью сепаратора и предотвращающие скопление образовавшегося газа при гидростатическом отстое эмульсии.
Трехфазный сепаратор работает следующим образом.
Нефтяная газожидкостная эмульсия с высокой обводненностью, обработанная деэмульгатором, из добывающих скважин поступает в сепаратор через штуцер 2, оснащенный устройством 7 приема нефтеводогазовой смеси, например, наклонным полочным элементом. Устройство 7 принимает на себя струю жидкости из штуцера ввода 2, эмульсия распределяется по его поверхности и стекает по наклонной части. Назначение устройства 7 приема нефтегазовой смеси - интенсификация газовыделения из эмульсии и ослабление действия ударных нагрузок при пульсирующем режиме подачи эмульсии в сепаратор.
Газосепарация нефти происходит в сепарационном отсеке перед разделительной перегородкой 6. Отделившийся газ выводится через штуцер 3, совмещенный с устройством 15 улавливания капельной жидкости, представляющим собой коалесцирующий блок, состоящий из перфорированных решеток, установленных последовательно в наклонном лотке. Конденсат, образующийся при прохождении газа через устройство улавливания капельной жидкости, стекает по наклонной плоскости лотка и через отводной патрубок поступает самотеком в сепарационный отсек аппарата. Разгазированная при давлении сепарации нефтеводяная эмульсия через отверстие 16 разделительной перегородки 6 поступает под короб 8 в отсек для гидростатического отстоя, в результате обеспечиваются равные условия разделения всего потока поступающей на разделение эмульсии. Нефтяная эмульсия поступает в пространство между продольными перегородками 9. Далее через прорези 10 в перегородках 9 эмульсия поступает под боковые стенки короба 8 и через прорези 11 под распределители 12.
Через боковые стенки распределителей 12 эмульсия равномерно распределяется по сечению сепаратора, что обеспечивает эффективное разделение ее в отстойном объеме на нефть и воду. Отделившаяся вода движется вниз аппарата и выводится через штуцер 5 вывода воды. Отделившаяся нефть поднимается в верхнюю часть сепаратора и выводится через штуцер 4 вывода нефти.
Предлагаемое техническое решение конструкции трехфазного сепаратора для разделения фаз и глубокого обезвоживания нефти (ТФСК-Г), сочетающей в себе сепарационный отсек и систему гидростатического отстоя, повышает производительность аппарата за счет увеличения времени отстаивания нефтяной фазы, эффективности сепарационного отсека, исключающего влияние отделившегося газа на дальнейшее разделение нефтяной эмульсии, а также сокращает объем емкостной аппаратуры и, как следствие, эксплуатационные затраты.
Предлагаемая конструкция испытана в условиях нефтяного месторождения и показала высокую надежность и производительность, с высоким качеством отделившихся фаз.