СЕПАРАТОР - ДЕПУЛЬСАТОР
SURGE-VESSEL - SEPARATOR

Изобретение «Сепаратор-депульсатор» относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для разделения газожидкостной смеси на газ и жидкость, а также для сглаживания гидравлических пульсаций при транспортировании продукции нефтяных скважин по трубопроводам и измерении ее дебита.
Известно устройство - центробежный двухступенчатый газожидкостный сепаратор, содержащий вертикальный корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры, тангенциальный ввод разделяемой смеси, расположенный под перегородкой, осевую трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, установленный с зазором над ней осевой выходной патрубок, экранирующую пластину, расположенную в нижней камере под осевой трубой, рециркуляционную трубу, соединяющую верхнюю и нижнюю камеры, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности сепарации и расширения диапазона эффективной работы за счет интенсификации отсоса и сепарации газа рециркуляции рециркуляционная труба размещена по оси корпуса, один ее конец присоединен к верхней камере через стенку осевой трубы, а другой расположен над экранирующей пластиной с зазором относительно ее поверхности [1].
Недостатками данного устройства являются низкая степень отделения жидкости при малом ее содержании и при большом расходе газожидкостной смеси, подаваемой на вход сепаратора. При этих условиях вторая ступень сепаратора работает неэффективно.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели (устройству) является газожидкостный сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, трубопроводы подвода газожидкостной смеси и отвода газа и жидкости, отличающийся тем, что он снабжен газоуравнительным трубопроводом, соединяющим корпус сепаратора с трубопроводом отвода газа, при этом перегородка в корпусе сепаратора выполнена конической, одна из камер - входная - снабжена сливными трубами и концентрично установленной каплеотбойной камерой с завихрителем, конусной нижней частью и сливными трубами, нижние концы которых расположены ниже концов сливных труб входной камеры и установлены в гидрозатворный стакан в нижней части корпуса [2].
Недостатком данного устройства является возможность попадания большого количества жидкости в трубопровод отвода газа при закрытом жидкостном трубопроводе в процессе накопления жидкости в емкости, а также через газоуравнительный трубопровод.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эффективности процесса отделения газа от жидкости (сепарации) и снижение гидравлических пульсаций при транспортировании продукции нефтяных скважин по трубопроводам и измерении ее дебита, а также обеспечение компактности конструкции устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что сепаратор-депульсатор содержит основной вертикальный вихревой циклон с тангенциальным подводом газожидкостной смеси, шнековым завихрителем, центральным трубопроводом для отвода газа и с расположенной под циклоном емкостью для сбора жидкости, нижняя часть которой сообщается с трубопроводом для отвода жидкости, причем сепаратор-депульсатор содержит дополнительный вертикальный вихревой циклон, корпус которого размещен с зазором внутри центрального трубопровода для отвода газа основного циклона, в верхней части которого выполнены отверстия, сообщающиеся с входной камерой дополнительного вихревого циклона, а под ней установлены завихритель и центральный трубопровод для выхода газа, причем емкость для сбора жидкости дополнительного циклона размещена в емкости для сбора жидкости основного циклона и сообщается с ней. Входная часть трубопроводов для отвода газа содержит два конуса, между которыми выполнены радиальные отверстия. Соединение входной камеры дополнительного циклона с верхней частью центрального трубопровода отвода газа основного циклона выполнено в виде тангенциальных отверстий. Вход трубопровода для отвода газа из дополнительного циклона расположен по уровню выше входа отвода газа основного циклона на величину, зависящую от перепада давлений в емкостях для сбора жидкости основного и дополнительного циклонов.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства условию «новизна».
Заявляемая полезная модель (изобретение) поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема сепаратора-депульсатора.
На фиг. 2 показано сечение Α-A по тангенциальным отверстиям входной камеры дополнительного циклона.
На фиг. 3 показано сечение Б-Б сепаратора по выпрямительным пластинам основного циклона.
Сепаратор-депульсатор содержит основной вертикальный вихревой циклон, содержащий цилиндрический корпус 1 с тангенциальным подводом 2 газожидкостной смеси, шнековый завихритель 3 и струевыпрямительные лопатки 4, центральный трубопровод 5 для отвода газа с входной частью 6, выполненной в виде радиальных отверстий, расположенных между двумя отражательными конусами. Под циклоном расположена емкость для сбора жидкости 7, нижняя часть которой сообщается с трубопроводом 8 для отвода жидкости. Для повышения эффективности разделения жидкости и газа сепаратор-депульсатор содержит дополнительный вертикальный вихревой циклон, цилиндрический корпус 9 которого размещен с зазором внутри центрального трубопровода 5 для отвода газа основного циклона. В верхней части корпуса 9 выполнены отверстия 10, сообщающиеся с входной камерой дополнительного вихревого циклона, а под ней установлены завихритель 11 и центральный трубопровод 12, входная часть 13 которого выполнена аналогично входной части 6. Емкость 14 для сбора жидкости дополнительного циклона размещена в емкости 7 для сбора жидкости основного циклона и сообщается с ней. Вход 13 трубопровода 12 для отвода газа из дополнительного циклона расположен по уровню выше входа 6 трубопровода 5 отвода газа основного циклона на величину, зависящую от перепада давлений в емкостях 7 и 14 для сбора жидкости основного и дополнительного циклонов.
Сепаратор-депульсатор работает следующим образом. При подаче под давлением газожидкостной смеси в основной циклон происходит его закручивание в корпусе 1 за счет тангенциального подвода Ζ и шнекового завихрителя 3, в результате чего под действием центробежных сил жидкость распределяется на стенках корпуса и стекает вниз в емкость 7, а газ устремляется в отводящий трубопровод 5 через отверстия, расположенные между двумя конусами входной части 6. На данном этапе происходит основной процесс отделения газа от жидкости. Далее газ течет в верхнюю часть трубопровода 5, где через тангенциальные отверстия 10 в корпусе 9 дополнительного циклона попадает в его входную часть и, вновь закручиваясь шнеком 11, перетекает к входной части 13 трубопровода 12 отвода газа из дополнительного циклона. Происходит дополнительное разделение остатков жидкости и газа, при этом жидкость стекает в емкость 14 и сообщающуюся с ней емкость 7, из которой через выходной трубопровод 8 жидкость поступает на слив или измерение расхода, а газ по трубопроводу 12 также подается на выход сепаратора.
Таким образом, размещение дополнительного циклона в трубопроводе отвода газа основного циклона и выполнение отверстий в его верхней части препятствуют попаданию основного потока непосредственно в дополнительный циклон, обеспечивая высокую эффективность процесса отделения газа от жидкости, сглаживают пульсации давления в трубопроводе при периодическом следовании жидкостных пробок и обеспечивают компактность конструкции устройства.
Кроме того, выполнение входов в трубопроводы отвода газа в виде отверстий, расположенных между двумя конусами, которые отражают частицы жидкости, также повышает эффективность процесса сепарации.
Выполнение соединения входной камеры дополнительного циклона с верхней частью центрального трубопровода отвода газа основного циклона в виде тангенциальных отверстий обеспечивает предварительную закрутку потока, повышая тем самым эффективность процесса сепарации.
Кроме того, расположение входа трубопровода для отвода газа из дополнительного циклона по уровню выше входа отвода газа основного циклона на величину, зависящую от перепада давлений в емкостях для сбора жидкости основного и дополнительного циклонов, препятствует подъему уровня жидкости к выходному газовому трубопроводу и попаданию в него жидкости.
Таким образом, новая совокупность существенных отличительных признаков заявляемой конструкции сепаратора-депульсатора позволила достигнуть поставленную цель, а именно повысить эффективность процесса отделения газа от жидкости, снизить гидравлические пульсации и обеспечить компактность конструкции устройства.
Источники информации
1. Патент SU №1492522, МПК B01D 45/12, опубл. 15.01.1994 г
2. Патент RU №2190450, МПК B01D 19/00, опубл. 10.10.2002 г.