ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ КОНЦЕВОЙ СТУПЕНИ СЕПАРАЦИИ

Полезная модель относится к регуляторам межфазного уровня «жидкость-газ» или «жидкость-жидкость» прямого действия и может быть использовано в нефтяной и других отраслях промышленности для оснащения технологических аппаратов различного функционального назначения, например, в процессах подготовки продукции нефтяных скважин.
В настоящее время концевая сепарация осуществляется в аппаратах, оборудованных автоматическими регуляторами уровня с датчиком УБН. От работы сепаратора зависит один из основных показателей качества нефти - упругость паров и потери нефти. В виду того, что регулирующий клапан требует определенного перепада давления, происходят колебания давления в сепараторе, изменения разности расхода поступающей и отводящей нефти, колебания уровня, а следовательно и времени пребывания нефти в рабочем объеме сепаратора. Все эти факторы требуют определенного технологического запаса для обеспечения гарантированного удовлетворения требованиям ГОСТа. В связи с этим оптимизация режима сепарации на основе усовершенствования его конструкции представляет как научный, так и практический интерес.
Исследованиями кинетики заключительного этапа сепарации нефти Таллинского месторождения на различных уровнях от нижней образующей аппарата до верхнего уровня жидкости установлено, что глубина сепарации определяется в основном по времени пребывания нефти в сепараторе, а не только траекторией потока жидкости от точки ввода до выводного патрубка и величиной гидростатического давления на этом пути.
Исходя из этих условий предлагается оборудовать концевую ступень сепарации гидростатическим регулятором уровня.
Известно устройство для регулирования уровня раздела углеводородной и водной фаз в сепарационных аппаратах, чувствительным элементом которого является поплавок, плотность которого занимает промежуточное положение между плотностью воды и плотностью нефти.
В нефти поплавок тонет, а в водной фазе всплывает, благодаря чему изменение его положения в емкости с помощью системы рычагов передается исполнительному механизму, регулирующему дренаж из емкости водной фазы (см. Р.Я.Исакович, В.И.Логинов и В.Е.Попадько, Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, С.343, рис.140).
Недостаток - устройство позволяет поддерживать нефтеводораздел на заданном уровне путем постоянного слива поступающей водной фазы вместе с нефтяной. Кроме того, конструкция устройства сложна как в исполнении, так и эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является регулятор уровня жидкости в емкости (см. авт. свид.
№1268188, 1986, БИ №41), состоящий из цилиндрической сливной камеры с боковыми отверстиями и запорного устройства, соединенного с поплавком.
Недостаток - узкая область применения регулятора, относящаяся лишь к поддержанию уровня раздела жидкость-газ. Кроме того, он срабатывает независимо от накопления какой из разделяемых жидкостей происходит изменение общей высоты жидкого слоя в аппарате. В связи с этим в сливную камеру регулятора могут поступать нефть, вода, промежуточный слой или их смеси, а происходящее при этом вытеснение жидкости из полости над сливной камерой или поступление в нее, сопровождается торможением, что естественно вызывает значительные колебания межфазного уровня.
Цель полезной модели - оптимизация режима сепарации путем упрощения конструкции регулятора.
Поставленная цель полезной модели достигается тем, что гидростатический регулятор уровня концевой ступени сепарации выполнен в виде вертикально установленного переливного патрубка, в верхней части которого выполнены трапецеидальные окна, а в нижней части - прямоугольное окно, причем сверху вертикальный патрубок снабжен неподвижным плоским диском, установленным с зазором.
На фиг.1 представлен общий вид аппарата с установленным в нем регулятором; на фиг.2 - регулятор уровня.
Горизонтальная емкость 1 имеет патрубки для ввода нефтяного потока 2, отвода газа 3 и нефти 4. Внутри горизонтальной емкости 1 (сепаратора) установлен переливной патрубок 5, в верхней части которого выполнены окна 6 трапецеидальной формы, через которые жидкость поступает в патрубок 5, а в нижней части патрубка на уровне нижней образующей аппарата имеется окно 7, служащее для полного слива жидкости при опорожнении. Сверху регулятор закрыт неподвижным плоским диском 8, установленным с зазором, для предотвращения засасывания газовых пузырьков при резкой перегрузке аппарата по жидкости.
Гидростатический регулятор уровня жидкости работает следующим образом.
Нефтяной поток через патрубок ввода 2 попадает в сепаратор 1, перетекает по полкам и затем попадает в отстойную часть. Накопившаяся нефть через трапецеидальные окна 6 поступает в переливной патрубок 5 и через патрубок 4 направляется в резервуарный парк. При этом за счет поверхностных сил основная масса нефти двигается по траекториям близким к поверхностным слоям. Ввиду незначительности гидростатического давления на этом уровне, происходит интенсивное выделение остаточного газа, который отводится через патрубок 3. И несмотря на создание значительной застойной зоны глубина сепарации нефти повышается и упругость паров гарантируется в пределах 420-460 мм.рт.ст. Окно 7 служит для полного слива жидкости при опорожнении аппарата. Неподвижный плоский диск 8 позволяет исключить засасывание выделившегося газа в переливной патрубок 5, в случае когда возникнет резкая перегрузка аппарата по жидкости.
Технико-экономическим преимуществом полезной модели является простота исполнения и высокая надежность регулирования уровня за счет исключения электрических, гидравлических или иных передающих команду звеньев.
Преимущества предлагаемой полезной модели заключаются в следующем:
Нет необходимости в сложном оборудовании, требующем систематического обслуживания, особенно в зимнее время; датчиков уровня, импульсных линий; исключаются резкие колебания давления и расхода, связанные с закрытием и открытием регулирующего клапана, что особенно важно при параллельно работающих аппаратах. Кроме того, обеспечивается более глубокая сепарация нефти.