ГРАВИТАЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к аппаратам для разделения газожидкостных смесей с двумя жидкостями различной плотности и может быть использована в нефтедобыче при подготовке к транспорту газа, нефти и воды.
Известен трехфазный сепаратор, включающий горизонтальную емкость с патрубками ввода трехфазной газожидкостной смеси и вывода продуктов разделения (1).
Недостатком данного сепаратора является возможность попадания свободного газа в патрубок вывода легкой жидкости.
Наиболее близким техническим решением является гравитационный сепаратор, содержащий горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на входной, отстойный и накопительный отсеки, патрубок ввода трехфазной газожидкостной смеси, вертикально установленное устройство для вывода тяжелой жидкости, выполненное в виде двух коаксиальных труб, внутренняя труба которого сообщена с полостью отстойного отсека сверху и снизу, а наружная - сверху, а снизу снабжена патрубком и выведена из сепаратора, патрубок вывода легкой жидкости, патрубок для вывода газа (2).
Недостатком данного гравитационного сепаратора является временное разделение смеси для отбора части нефтесодержащей эмульсии в качестве рабочей жидкости в системах гидропривода и повторное смешивание при совместном выводе из сепаратора, влекущее их последующее разделение при подготовке нефти, газа и воды.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение стабильности и интенсивности процесса разделения газожидкостной смеси.
Это достигается тем, что в гравитационном сепараторе, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальными перегородками на входной, отстойный и накопительный отсеки, патрубок ввода трехфазной газожидкостной смеси, вертикально установленное устройство для вывода тяжелой жидкости, выполненное в виде двух коаксиальных труб, внутренняя труба которого сообщена с полостью отстойного отсека сверху и снизу, а наружная - сверху, а снизу снабжена патрубком и выведена из сепаратора, патрубок вывода легкой жидкости, патрубок для вывода газа, согласно полезной модели, верхний торец наружной трубы устройства для вывода тяжелой жидкости расположен выше максимального уровня легкой жидкости в отстойном отсеке, определяемого высотой перегородки, разделяющей сепаратор на отстойный и накопительный отсеки, причем патрубки вывода тяжелой и легкой жидкостей снабжены гидрозатворами, патрубок для вывода газа расположен в верхней части отстойного отсека и снабжен каплеотбойником, патрубок ввода трехфазной газожидкостной смеси снабжен распределителем, а в отстойном отсеке расположен коалесцирующий пакет. Гравитационный сепаратор снабжен устройством
подогрева для интенсификации процесса разделения газожидкостной смеси, расположенным во входном отсеке.
Расположение верхнего торца наружной трубы устройства для вывода тяжелой жидкости выше максимального уровня легкой жидкости, определяемого высотой перегородки, разделяющей отстойный и накопительный отсеки, установка гидрозатворов на патрубках вывода тяжелой и легкой жидкостей позволяет осуществлять автоматическое регулирование межфазного уровня несмешивающихся жидкостей, основанное на принципе сообщающихся сосудов, что предотвращает возможность попадания легкой жидкости на выход тяжелой и наоборот, тем самым повышаеся стабильность процесса разделения газожидкостной смеси. Установка патрубка для вывода газа в верхней части сепаратора и оснащение его каплеотбойником , оснащение патрубка ввода трехфазной газожидкостной смеси распределителем, а также установка в отстойном отсеке коалесцирующего пакета позволяет интенсифицировать процесс разделения газожидкостной смеси в сепараторе. Установка во входном отсеке устройства подогрева способствует интенсификации процесса разделения газожидкостной смеси за счет уменьшения вязкости водонефтяной эмульсии, а также способствует уменьшению парафиноотложения.
На фигуре изображен предлагаемый гравитационный сепаратор. Устройство содержит корпус 1, разделенный вертикальными перегородками 2 и 3 на входной отсек 4, отстойный отсек 5 и накопительный отсек 6. Во входном отсеке 4 расположен патрубок 7 ввода трехфазной газожидкостной смеси и распределитель 8. Для интенсификации процесса разделения газожидкостной смеси во входном отсеке 4 установлено устройство для подогрева 19. Перегородка 2 снизу и сверху негерметична. Перегородка 3 негерметична только сверху и образует свободный слив легкой жидкости в накопительный отсек 6. Высота перегородки 3 определяет уровень легкой жидкости в отстойном отсеке 5.
В отстойном отсеке 5 расположен патрубок 9 с каплеотбойником 10 для вывода газа, коалесцирующий пакет 11 и устройство 12 для вывода тяжелой жидкости. Устройство 12 установлено в отстойном отсеке 5 вертикально и выполнено в виде двух коаксиальных труб - наружной трубы 13, сообщенной сверху с газовой зоной сепаратора и расположенной выше максимального уровня легкой жидкости в отстойном отсеке 5, а снизу через патрубок 17, снабженный гидрозатвором 18 выведена из сепаратора , и внутренней трубы 14, снизу и сверху сообщенной с полостью отстойного отсека 5. Верхняя кромка внутренней трубы 14 определяет уровень тяжелой жидкости в отстойном отсеке 5. В накопительном отсеке 6 установлен патрубок 15с гидрозатвором 16 для вывода легкой жидкости. Гравитационный сепаратор работает следующим образом. Сначала сепаратор до расчетного уровня заполняют тяжелой, затем легкой жидкостями, при этом жидкости в сосудах ( отстойном отсеке 5 и
внутренней трубе 14 устройства для вывода тяжелой жидкости 12) находятся в равновесии:
т.ж
т.ж
л.ж
л.ж
т.ж
т.ж
=
h. g ρ. + h. g ρ.  H. g ρ.
Затем подают газожидкостную смесь, подлежащую разделению. При поступлении в отстойный отсек 5 смеси жидкостей различной плотности равновесие нарушается, и жидкости, легкая из отстойного отсека 5, а тяжелая из внутренней трубы 14 устройства для вывода тяжелой жидкости 12, выливаются, и каждая по своему каналу выводятся из сепаратора. При изменении состава исходной смеси изменяется скорость истечения тяжелой жидкости из внутренней трубы 14, а межфазный уровень в отстойном отсеке 5 остается в расчетных пределах. Исходная смесь через патрубок ввода смеси 7, распределитель 8 непрерывно поступает во входной отсек 4, в котором происходит отделение газа и частичное расслоение жидкостей. Для интенсификации процесса разделения смесь подогревают с помощью устройства для подогрева 19. Водонефтяная эмульсия через перфорацию в верхней и нижней частях перегородки 2 поступает в отстойный отсек 5, где, промываясь через слой воды и коалесцирующий пакет 11, разделяется на легкую и тяжелую фазы. Легкая жидкость поднимается вверх, переливается через перегородку 3 в накопительный отсек 6 и через гидрозатвор 16 и патрубок 15 выводится из аппарата. Тяжелая жидкость через внутреннюю трубу 14 устройства 12 переливается в полость наружной трубы 13 и через гидрозатвор 17 выводится из аппарата. Газ выводится из аппарата через каплеотбойник 10 и патрубок 9. Регулирование межфазного уровня происходит следующим образом. Чем больше в исходной смеси содержится легкой жидкости, тем меньше давление столба в первом из сообщающихся сосудов (в отстойном отсеке 5) и тем меньше истечение тяжелой жидкости из второго сосуда (труба 14 устройства 12), то есть происходит накапливание в отстойном отсеке 5 тяжелой жидкости, чтобы исключить попадание легкой жидкости во внутреннюю трубу 14 устройства 12. При преобладании в исходной смеси тяжелой жидкости происходит более интенсивное ее удаление и накапливание в отстойном отсеке 5 легкой жидкости. Таким образом, уровень раздела фаз остается в заданных пределах.
Предлагаемое техническое решение может эффективно использоваться для разделения газожидкостной смеси в установках подготовки нефти и предварительного сброса воды.