ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СЕПАРАТОР

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована для разделения газожидкостной смеси из углеводородных или иных газов, нефтепродуктов и воды.
Предшествующий уровень техники
Известен газожидкостной сепаратор, содержащий корпус с патрубками входа газожидкостной смеси и выхода газа и жидкости, каплеотбойник, установленный перед патрубком выхода газа, и коалесцирующий элемент, размещенный между патрубком входа газожидкостной смеси и каплеотбойником, при этом коалесцирующий элемент выполнен в виде одного или нескольких последовательно установленных перфорированных полотен, снабженных наклонными пластинами, установленными со стороны каплеотбойника и размещенными между рядами отверстий (патент RU №5361, кл. B01D 19/00, опубл. 16.11.1997).
Недостатком известной конструкции является использование дорогостоящего коалесцирующего элемента, занимающего большую часть свободного сечения сепаратора, для разрушения пены. Это приводит к увеличению капитальных затрат на сепаратор, а отсутствие вывода воды не позволяет отделять от смеси воду и затрудняет применение представленной конструкции на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях.
Известен также трехфазный сепаратор, включающий емкость со штуцерами ввода нефтяной эмульсии и вывода отделившихся фаз, с перегородкой, не доходящей до верха емкости и делящей ее на отстойную и нефтесборную камеры, и устройством для ввода эмульсии в отстойную камеру, при этом в отстойной камере, вдоль емкости, установлены одно или несколько сливных устройств для легкой фазы, представляющие собой лоток, дно которого наклонено в сторону перегородки, верхний край расположен в горизонтальной плоскости на уровне кромки перегородки, нижний торец открыт и прикреплен к вырезу в верхней части перегородки, внутри лотка, параллельно его дну, к его стенкам прикреплены полки, верхние кромки которых расположены поперек лотка на уровне его верхнего края, а нижние кромки прикреплены к вырезу в перегородке таким образом, что образуют горизонтальные щели, причем нижняя кромка верхней полки расположена ниже уровня нефти в отстойной камере, а полки образуют между собой и дном лотка каналы, соединяющие отстойную и нефтесборную камеру емкости сепаратора (патент RU №2114678, кл. B01D 17/04, В01D 19/00, опубл. 10.07.1998).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с необходимостью установки дополнительного устройства для ввода нефтяной эмульсии в отстойную камеру сепаратора. Другой недостаток заключается в том, что при разделении пенящейся смеси ухудшится работа отстойной зоны со сливными устройствами, так как пена снижает эффективность отделения воды от нефти и/или нефтепродуктов. При сильном вспенивании смеси в устройстве для ввода нефтяной эмульсии в сепаратор ухудшается также дегазация смеси и газовая фаза из смеси будет выделяться в отстойной зоне сепаратора, что приведет к дополнительному снижению эффективности обезвоживания нефти и/или нефтепродуктов. Отделение пены от газожидкостной смеси возможно в вводном устройстве, однако это приведет к значительному увеличению его размеров и удорожанию сепаратора.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является нефтегазовый сепаратор со сбросом воды, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, тарельчатый ввод с центробежной насадкой, выпрямляющую и переливную перегородки, между которыми размещен пакет коалесцирующих насадок, при этом между выпрямляющей и переливной перегородками размещены последовательно два пакета коалесцирующих насадок, которые разделены вертикальной перегородкой, делящей исходный поток газожидкостной смеси на параллельные потоки, для чего каждый пакет коалесцирующих насадок имеет одинаковые гидравлические сопротивления, при этом один из параллельных потоков имеет возможность прохождения через первый по ходу движения газожидкостной смеси пакет коалесцирующих насадок, а другой поток имеет возможность прохождения через вертикальную перегородку, а затем через последовательно установленный пакет коалесцирующих насадок (патент RU №2343277, кл. Е21В 43/34, опубл. 10.01.2009).
Недостатком известной конструкции является отсутствие перед коалесцирующими пакетами пеногасящих устройств. Известно, что газожидкостная смесь углеводородных газов, нефтепродуктов и воды при турбулентном течении образует пену. При ее попадании на коалесцирующее устройство, часть устройства начинает работать как пеногаситель, что приводит к ухудшению работы коалесцерирующих устройств и сепаратора, повышается обводненность нефти или нефтепродукта.
Общим недостатком известных конструкций является низкая эффективность дегазации газожидкостной смеси из-за отсутствия пеногасящих или пеноотделяющих устройств. Это приводит к необходимости увеличения объема сепараторов для осаждения пены, а также увеличения размера коалесцирующих устройств, удорожанию внутренних устройств и самого сепаратора. Этот недостаток особенно актуален для гидроэжекционных вакуумсоздающих систем, где газожидкостная смесь поступает в сепаратор с высокой скоростью и вследствие этого сильно пенится, что приводит к дополнительному увеличению размеров сепаратора и его удорожанию.
Таким образом, разработка конструкции, обеспечивающей эффективное разделение газожидкостной смеси углеводородных газов, нефтепродуктов и воды, особенно во вспененном состоянии, является актуальной задачей.
Сущность полезной модели
Настоящая полезная модель направлена на повышение эффективности сепараторов, применяемых в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности.
Указанная задача решается за счет того, что используют сепаратор для разделения газожидкостной смеси, содержащий, по меньшей мере, приемную секцию, отделенную перегородкой, разделительную секцию, ввод и выводы соответствующих сред, характеризующийся тем, что снабжен одним или несколькими распределительными устройствами с отверстиями, расположенными выше уровня жидкости и выполненными с обеспечением возможности распределения жидкой фазы из приемной секции, перетекающей через перегородку, по поверхности устройства и стока жидкой фазы в разделительную секцию через отверстия.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели сепаратор снабжен накопителем и выполнен с обеспечением возможности разделения газожидкостной смеси на газовую, углеводородную и водную фазы.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели в разделительной секции сепаратора установлено коалесцирующее устройство, выполненное с обеспечением возможности выделения из жидкой фазы, стекающей с одного или нескольких распределительных устройств, эмульгированной воды. Распределительные устройства снабжены перегородкой, выполненной с обеспечением возможности предотвращения течения жидкой фазы мимо коалесцирующего устройства.
Перегородка может быть снабжена отверстиями и выполнена с обеспечением возможности прохода газовой фазы, выделяющейся из стекающей жидкой фазы.
Разделительная секция сепаратора может быть снабжена перегородкой, предотвращающей течение отделенной водной фазы вместе с углеводородной фазой.
Вывод углеводородной фазы снабжен патрубком, вход в который расположен выше уровня водной фазы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведен общий вид описываемого сепаратора.
Пунктирные линии на схеме относятся к некоторым возможным вариантам реализации полезной модели.
Раскрытие варианта осуществления полезной модели
Газожидкостной сепаратор содержит следующие структурные элементы: сепаратор 1, одно или несколько распределительных устройств 5, перегородки 3 и 8, коалесцирующее устройство 7.
Сепаратор газожидкостной смеси согласно полезной модели работает следующим образом.
Газожидкостная смесь через подается в приемную секцию сепаратора 1 через ввод 2. Приемная секция отделена от разделительной секции перегородкой 3. При использовании сепаратора в вакуумсоздающих системах газожидкостная смесь вводится в приемную секцию сепаратора под слой жидкости (ввод 2') для обеспечения гидрозатвора и торможения газожидкостной смеси, поступающей с большой скоростью. В приемной секции из смеси выделяется часть газовой фазы и через свободное сечение в верхней части сепаратора направляется к выводу газовой фазы 4. Жидкая фаза вместе с пеной через перегородку 3 переливается на одно или несколько распределительных устройств 5. Распределительное устройство представляет из себя полотно с отверстиями. На распределительном устройстве предотвращается турбулентное течение жидкой фазы и обеспечивается гашение пены. Перелив жидкой фазы и пены в разделительную секцию сепаратора предотвращается планкой 6. В зависимости от количества пены и условий процесса в сепараторе могут устанавливаться несколько распределительных устройств, одно над другим. Помимо гашения пены распределительные устройства обеспечивают большую поверхность и повышают эффективность дегазации газожидкостной смеси. Для равномерной жидкостной нагрузки на распределительные устройства отверстия в них могут быть расположены выше уровня полотна. Из распределительных устройств жидкая фаза стекает в разделительную секцию сепаратора и подается в коалесцирующее устройство 7, где из жидкой фазы отделяется эмульгированная вода (обезвоживание углеводородной фазы). Перегородка 8 препятствует течению жидкой фазы мимо коалесцирующего устройства 7. В зависимости от длины распределительных устройств перегородка 8 может располагаться вертикально или под углом. В верхней части перегородки 8 расположены щели для прохода газовой фазы, выделяющейся по мере течения жидкой фазы по распределительным устройствам. Отделившаяся в коалесцирующем устройстве водная фаза выводится через вывод 9 или собирается в накопителе 10 и выводится через вывод 11. Обезвоженная углеводородная фаза из коалесцирующего устройства выводится через вывод 12. Вывод 12 расположен выше уровня водной фазы для предотвращения попадания последней в углеводородную фазу. Также вывод углеводородной фазы может осуществляться через вывод 14, расположенный за перегородкой 13. Перегородка 13 устанавливается при необходимости создания запаса обезвоженной углеводородной среды и также предотвращает попадание водной фазы в выводимую углеводородную фазу.
Установка распределительных устройств в сепаратор обеспечивает гашение образующейся пены, облегчает дегазацию и обезвоживание углеводородной фазы.
Расположение вывода углеводородной фазы выше уровня водной фазы исключает необходимость установки разделительной перегородки и снижает количество внутренних устройств сепаратора.
Эти существенные отличительные признаки предлагаемого решения вносят основной вклад в повышение эффективности сепараторов, применяемых в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности.