УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ ГАЗА В ЖИДКОСТИ

Предложение относится к технике и технологии сбора и транспорта газожидкостных смесей и может быть преимущественно использовано при совместном сборе и транспорте продукции нефтяных газоконденсатных месторождений, а также для подготовки водогазовой смеси для закачки.
Известно устройство для смешивания газа с жидкостью (патент РФ №2041735, МПК 7 В01F 11/00, опубл. в бюл. №23 от 20.08.1995 г.), включающее рабочий сосуд, фильтр с закрепленными на ней лопатками, вибропривод, содержащий шток, подшипник и эксцентрик, а также элементы для подвода и отвода газа и жидкости, причем жидкость подается через патрубок, а интенсификация процесса смешивания осуществляется за счет создания сложного движения фильтра.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием вибропривода, содержащего шток, подшипник и эксцентрик, а значит значительные материальные и финансовые затраты на изготовление данного устройства.
Наиболее близким является способ совместного использования нефти и газа (авторское свидетельство №970038, МПК 7 F17D 1/16, опубл. в бюл. №40 от 30.10.1982 г.), включающий дробление газа на отдельные газовые пузырьки и ведение их в поток жидкости, при этом газовые пузырьки равномерно распределяют и перемешивают в диспергирующем устройстве, а полученный эмульсионный поток транспортируют при давлении не выше давления насыщения газом жидкости.
Данный способ содержит диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости, включающее корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с боковым соплом, расположенном непосредственно в корпусе.
Недостатками данного диспергирующего устройства является следующее:
- во-первых, наличие «мертвых зон» за диафрагмами приводит к снижению качественной диспергации газа в жидкости и к низкой интенсифицикации перемешивание газожидкостной смеси;
во-вторых, незначительная площадь подачи газа, то есть сопло небольшое в сравнении с поперечным сечением диспергирующего устройства;
в-третьих, значительные затраты энергии на всасывание газа из-за низкой степени разряжения в области ввода трубопровода в корпус.
Все выше перечисленные недостатки снижают качество диспергации газа в жидкости и интенсивность перемешивания газожидкостной смеси, а, следовательно, снижается эффективность совместного транспорта нефти и газа.
Задачей полезной модели является повышение качества диспергации газа в жидкости и интенсивности перемешивания газожидкостной смеси в устройстве.
Поставленная задача решается устройством для смешивания газа в жидкости, включающим корпус, поперечные диафрагмы, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенном непосредственно в корпусе.
Новым является то, что трубопровод перед соплом снабжен продольными трубчатыми направляющими для равномерного распределения потока, а сопло выполнено в виде косого среза трубопровода с трубчатыми направляющими, сориентированного по направлению потока жидкости, при этом диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном герметично после сопла по направлению потока жидкости в разрыв корпуса, причем диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием, при этом каждая щель последующей диафрагмы смещена на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.
На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство для смешивания газа в жидкости.
На фигуре 2 и 3 изображены, соответственно поперечные сечения А-А и Б-Б корпуса.
На фигуре 4 изображено поперечное сечение В-В трубопровода по сетке.
Устройство для смешивания газа в жидкости включает корпус 1 (см. фиг.1), трубопровод 2 для подачи газа с соплом 3, расположенном непосредственно в корпусе 1 и выполненным в виде косого среза трубопровода 2, сориентированного по направлению потока жидкости.
n
Трубопровод 2 перед соплом 3 снабжен сеткой 4 (см. фиг.4), выполненной в виде пакета вертикальных труб для равномерного распределения отока газа по всей площади поперечного сечения корпуса 1 (см. фиг.1). Также устройство содержит дополнительный корпус 5 с поперечными диафрагмами 6; 6'; 6";...6.
n
n
n
n
Диафрагмы 6; 6'; 6";...6 снабжены центральным щелевым отверстием 7; 7'; 7";...7 (см. фиг.1, 2, 3), при этом каждое щелевое отверстие 7; 7'; 7";...7 последующей диафрагмы 6; 6'; 6";...6 смещено на незначительный угол - α (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.
Дополнительный корпус 5, установлен герметично посредством уплотнительных колец 8 после сопла 3 по направлению потока жидкости в разрыв корпуса 1.
Устройство работает следующим образом.
Перед монтажем устройства в магистрали 9 (см. фиг.1) в разрыв корпуса 1 герметично посредством уплотнительных колец 8 устанавливают дополнительный корпус 5, причем ближайшую по направлению потока жидкости поперечную диафрагму 6 дополнительного корпуса 5 устанавливают на расстояние Н от трубопровода 2, причем расстояние Н - зависит от физико-химических свойств (вязкость, плотность и т.д.) жидкости и газа и определяется опытным путем.
Далее в магистраль 9 на фланцах 10 устанавливают предлагаемое диспергирующее устройство.
Жидкость подается в корпус 1 по магистрали 9 со стороны трубопровода 2 для подачи газа, а газ подается в корпус 1 по трубопроводу 2 через сетку 4, выполненную в виде пакета вертикальных труб и сопло 3, выполненное в виде косого среза трубопровода 2 и сорентированное по направлению движения жидкости в корпусе 1, поэтому на выходе из сопла 3 происходит равномерное дробление и распределение газа в потоке жидкости, поэтому внутри корпуса 1 на входе в дополнительный корпус 5 газовая фаза находится в жидкости в виде газовых пузырьков по всему сечению корпуса 1, благодаря тому, что косой срез сопла 3 охватывает значительную часть поперечного сечение корпуса 1 происходит экономия энергии всасывания газа за счет разряжения в области ввода трубопровода 2 в корпус 1.
n
n
n
n
n
n
Далее газ, смешанный в жидкости в виде газожидкостного потока, проходит сквозь щелевые отверстия 7; 7'; 7";...7 соответствующих диафрагм 6; 6'; 6";...6 дополнительного корпуса 5, при этом газ продолжает диспергироваться в жидкости, интенсивно перемешиваясь за счет резкого сужения в диафрагмах 6; 6'; 6";...6 и резкого расширения за диафрагмами 6; 6'; 6";...6. Благодаря тому, что каждое щелевое отверстие 7; 7'; 7";...7" последующей диафрагмы 6; 6'; 6";...6 смещено на незначительный угол - α (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки исключаются «мертвые зоны» за диафрагмами 6; 6'; 6";...6, что приводит к более качественной диспергации газа в жидкости и интенсификации перемешивание газожидкостной смеси по сравнению с прототипом.
n
n
n
n
n
n
Далее газ, смешанный в жидкости в виде газожидкостного потока проходит сквозь щелевые отверстия 7; 7'; 7";...7 соответствующих диафрагм 6; 6'; 6";...6 дополнительного корпуса 5, при этом газ продолжает диспергироваться в жидкости, интенсивно перемешиваясь за счет резкого сужения в диафрагмах 6; 6'; 6";...6 и резкого расширения за диафрагмами 6; 6'; 6";...6. Благодаря тому, что каждое щелевое отверстие 7; 7'; 7";...7 последующей диафрагмы 6; 6'; 6";...6 смещено на незначительный угол - α (см.
n
фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки исключаются «мертвые зоны» за диафрагмами 6; 6'; 6";...6, что приводит к более качественной диспергации газа в жидкости и интенсифицикации перемешивание газожидкостной смеси по сравнению с прототипом.
Вследствии сильной турбулизации потока в корпусе 1 за дополнительным корпусом 5 образуется эмульсионная структура газожидкостной смеси, которая из корпуса 1 попадает в магистраль 9 за устройством, по которому транспортируется на сборный пункт (на фиг. не показано).
Предлагаемое устройство для смешивания газа в жидкости позволяет повысить качество диспергации газа в жидкости и интенсифицировать перемешивание газожидкостной смеси, благодаря:
- регулируемым процессам диспергации газа в жидкости и перемешивания газожидкостной смеси в зависимости от их химико-физических свойств, осуществляемым за счет установки дополнительно корпуса с поперечными диафрагмами, имеющего возможность осевого перемещения и фиксации относительно корпуса;
- диафрагмам, снабженным центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, что исключает образование «мертвых зон» за диафрагмами;
- значительной и равномерной площади подачи газа, так как косой срез сопла сорентированный по направлению потока жидкости охватывает значительную часть поперечное сечение корпуса;
- снижаются затраты энергии на всасывание газа из-за высокой степени разряжения в области ввода трубопровода в корпус.
Все это позволяет повысить эффективность совместного транспорта нефти и газа.