MX2014008242A - Separador dinamico de particulas. - Google Patents

Separador dinamico de particulas.

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Abstract

Se describe un separador dinámico de partículas para la separación ciclónica de arena de una corriente de gas con referencia a la producción relacionada con petróleo del aceite y del gas, donde el separador comprende un alojamiento (14) que contiene un tanque ciclónico (4) que está equipado con una abertura de entrada superior (1) para la corriente de gas y una abertura de salida superior e inferior (2,12) para exportar el gas y las partículas, respectivamente, desde el tanque (4). El tanque ciclónico (4) se forma, por lo menos en un área interna alrededor de la abertura de entrada (1), con una forma cónica superior y dirigida hacia abajo (4a) que aumenta de diámetro, y donde la forma cónica superior (4a) a partir de entonces tiene una transición a una forma cónica inferior inversa (4b) que converge hacia el orificio de salida inferior (12).

Description

SEPARADOR DINÁMICO DE PARTÍCULAS Descripción de la Invención La presente invención se relaciona con un separador dinámico de partículas para la separación cielónica de arena de una corriente de gas con referencia a la producción relacionada con petróleo del aceite y del gas, donde el separador comprende un alojamiento que contiene un tanque ciclónico que está equipado con una abertura de entrada superior para la corriente de gas y una abertura de salida superior e inferior para exportar el gas y las partículas, respectivamente, desde el tanque.
Con referencia a la producción relacionada con petróleo del aceite del gas, grandes cantidades de arena pueden estar presentes en las corrientes de gas, las cuales deben separarse de una manera u otra. Esta corriente de gas puede ser gas líquido, es decir, corrientes de gas condensado o estándar bajo presión normal , y contiene gas, líquido, sólidos, materia contaminante y otras impurezas en forma de arena. Por arena deben, por lo tanto, entenderse los conceptos anteriormente mencionados.
Existen muchos diferentes separadores de arena y la mayoría funcionan de acuerdo con el principio centrífugo donde el vórtice se genera de modo que las partículas más pesadas se expulsen contra la pared interna, para que, despues de lo anterior, caigan en una salida, mientras los gases ligeros suben y se exportan a traves de una salida superior.
Las soluciones normalmente conocidas comprenden un tanque cilindrico circular, frecuentemente con una parte sesgada cónica inferior hacia la salida para las partículas. La fuerza de las partículas de tal modo, en general, será la misma en la totalidad del tanque. El descenso de las partículas en el tanque, en este caso, es un problema.
Para las compañ ías petroleras, separar las partículas durante, por ejemplo, la producción de aceite y de gas conduce a grandes costos y a un considerable esfuerzo debido a que las partículas de arena son dañinas para el equipo que conduce la mezcla de gas a través de él. Este puede ser tuberías o tanques de trasporte abordo de embarcaciones y refinerías. Dentro de la industria del procesamiento, las partículas pueden conducir a la erosión de los sistemas de tuberías y tanques, entre otras cosas, convirtiéndose en un riesgo de seguridad , y también conducen al bloqueo de los filtros. El equipo que, hasta ahora, se ha usado para la separación ha dependido del tamaño de las partículas y de la velocidad de flujo en el líquido y/o gas donde se encuentran .
A partir de la literatura de patente, se hace referencia al documento WO 0128659 A1 que describe un separador de arena para el uso en los pozos de gas el cual elimina la arena del gas antes de enviarse a la línea de producción. El separador de arena comprende un tanque cilindrico vertical con un cilindro interno El gas/arena se inyecta a un ángulo inferior especial en el espacio anular entre el cilindro interior y exterior para formar el efecto tipo cielón para que el gas se eleve y fluya desde la parte superior del tanque mientras la arena continua descendiendo y se acumula en el fondo del tanque. El vaciado está automatizado lo cual asegura una abertura y un cierre rápido de la válvula de vaciado y al mismo tiempo lubrica la válvula mientras la válvula de salida está en una posición completamente abierta para evitar el desgaste.
Además, se hace referencia al documento WO 03099448 A1 que describe una unidad para el separador dinámico de partículas dentro de la producción de aceite y gas para la separación de partículas en un líquido, gas o ambos, donde el separador comprende un tanque cilindrico vertical el cual está equipado con una abertura de entrada superior y una abertura de salida inferior y superior para exportar el liquido y/o gas y las partículas, respectivamente. Además, el tanque comprende un cilindro interno en forma de tubería que está equipado con una serie de aspas que son impulsadas por medio de un motor. El cilindro interno comprende una serie de aberturas. Las aspas contribuyen a proporcionar un movimiento centrífugo en el cilindro exterior e interior. Además, el separador está equipado con una barrera de gas para prevenir que las corrientes de vórtice que se crean en el tanque no desciendan en el separador.
El presente separador de partículas para la separación cielónica o separación centrífuga de las partículas, ofrece varias ventajas con respecto a las soluciones conocidas. Entre otras cosas el separador se forma para que las partículas se fuercen más hacia fuera en el proceso de separación . El separador tambien está equipado con un equipo para regular el flujo de la corriente de gas en el tanque, basándose en una disminución de presión , y también está formado para evitar que el flujo de vórtice que se forma en el tanque descienda en el separador.
Por lo tanto, es un objetivo de la invención proporcionar un separador de partículas alternativo y mejorado con respecto a las soluciones conocidas.
El separador de acuerdo con la invención está, en primera instancia, destinado a usarse en la parte superior de una plataforma o similar, pero también puede usarse de manera submarina.
El objetivo mencionado anteriormente se obtiene con un separador dinámico de partículas para la separación ciclónica de arena de una corriente de gas con referencia a la producción relacionada con el petróleo del aceite y del gas, donde el separador comprende un alojamiento que incluye un tanque ciclónico que está equipado con una abertura de entrada superior para la corriente de gas y una abertura de salida superior e inferior para exportar el gas y las partículas, respectivamente, desde el tanque, donde se forma el tanque ciclónico, por lo menos en un área sobre la abertura de entrada, con una forma cónica superior y dirigida hacia abajo lo cual aumenta de diámetro y donde la forma cónica superior a partir de entonces tiene una transición a una forma cónica inversa inferior que converge hacia la abertura de salida inferior.
Otras modalidades se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
La forma cónica superior e inferior pueden estar separadas por una cinta cilindrica circular.
La abertura de salida inferior del tanque puede formarse como un conector de tubería donde el conector de tubería está equipado en la parte inferior con una superficie final a prueba de fugas y angulada con una abertura de salida en la pared lateral del conector de tubería. La abertura de entrada superior del tanque puede estar equipada con una abertura obturadora ajustable para regular la velocidad de la corriente de gas en el tanque cielónico. La abertura obturadora puede ajustarse de acuerdo con la disminución de presión en la abertura de entrada.
El tanque ciclónico está preferentemente dispuesto en una cámara superior en el alojamiento donde la cámara está cerrada en la parte inferior por medio de una placa colocada en la abertura de salida inferior y la cámara superior sobre el tanque ciclónico se llena y se presuriza a una presión media , como el aceite. U n sensor de presión puede colocarse entre la cámara superior y la cámara inferior, donde el sensor de presión se coloca para registrar los cambios en la diferencia de presión como una indicación de una disminución de presión en la cámara superior. El sensor de presión puede conectarse a una pantalla y/o un dispositivo de alarma.
El alojamiento puede comprender una cámara inferior en la que termina la abertura de salida inferior y que está equipado con una apertura de recipiente de recolección en la parte superior para recibir las partículas separadas. El recipiente de recolección puede colocarse en una celula de carga colocada para registrar la cantidad de partículas recolectada en el recipiente.
Además, un dispositivo de sedimentación puede colocarse en el recipiente de recolección donde el dispositivo de sedimentación está conectado con una tubería que se extiende fuera del alojamiento y donde un proceso de sedimentación para exportar las partículas a través de la tubería se inicia al recibir una señal de la célula de carga. La tubería puede ser una tubería de doble pared que se extiende hasta el recipiente donde un espacio anular exterior longitudinalmente ubicado se conecta con una entrada de agua para el suministro de agua al recipiente y en el cual las partículas sedimentadas se conducen a través de una parte interior de la tubería y a través de una salida.
El proceso de sedimentación puede controlarse externamente por medio de un dispositivo de control donde el dispositivo de control regula el suministro de agua , la sedimentación de las partículas y la exportación de las partículas y el agua.
La invención ahora se explica en más detalle con la ayuda de la figura anexa, en la cual: La Figura 1 muestra un esquema de los principios de la invención.
Como una modalidad ejemplar, la figura 1 muestra un alojamiento 4 en forma de, por ejemplo, un recipiente a presión que se divide en una cámara superior 14a y una cámara inferior 14b. Las dos cámaras pueden estar separadas por medio de una barrera o una placa 15 y comprenden una cubierta superior 16 y una placa inferior 17, respectivamente.
Un tanque cielónico 4 se coloca en la cámara superior 14, donde el tanque está conectado a una entrada superior 1 para la corriente de gas y a una salida superior 2 para el gas y a una salida inferior 12 para las partículas. Para la regulación de la velocidad de flujo a traves de la entrada 1 , la entrada puede estar equipada con una abertura obturadora 3 que regula la velocidad debido a una disminución de presión sobre la abertura. U n límite de 5 bar, por ejemplo, puede establecerse, en caso de que un valor por encima de 5 bar conduzca a que se reduzca la velocidad . La abertura obturadora 3 puede formarse para regular la "abertura pequeña", por ejemplo, con las placas ajustables que pueden moverse con relación entre sí, o con las piezas de la tubería con las hendiduras que se mueven mutuamente en la dirección longitudinal con relación entre sí.
Para aumentar la fuerza en las partículas hacia abajo, el tanque cielónico 4 se forma con una parte cónica invertida superior 4a que aumenta de diámetro hacia abajo. Esta parte superior 4a se coloca en el área de la entrada 1 para la corriente de gas y se extiende hacia abajo en la cámara superior 14a. La parte inferior del tanque 4 puede estar equipado con una parte cónica o sesgada en una forma conocida que converge hacia entrada inferior 12 para la exportación de las partículas. Una cinta 4c en forma de una parte cilindrica circular con una pared lateral recta se coloca preferiblemente entre las dos partes 4a, 4b, donde la cinta 4c ayuda a mejorar la trayectoria de las partículas hacia la salida. La salía inferior 12 se extiende a traves de la placa 15 que separa las dos cámaras 14a, 14b en el alojameintol 4.
Debido a la fuerza de las partículas contra la pared interna del tanque, puede ocurrir el desgaste y el desgarre del tanque 4, que al final pueden conducir a grietas u orificios en el tanque. Tal desgaste y desgarre o fugas normalmente pueden ser difíciles de descubrir y, por consiguiente, dan lugar a una capacidad de separación considerablemente reducida y a otros problemas. Por esta razón , el presente separador de partículas puede estar equipado con un sistema de control de desgaste y de desgarre o de fugas. Esto puede llevarse a cabo en el sentido que la cámara superior 14a, sobre el tanque ciclónico 4, se presuriza con la ayuda de un medio de presión, como el aceite, donde la presión o la diferencia de presión en la cámara inferior 14b se pueden controlar con la ayuda de un sensor de presión 6. Por ejemplo, la sobrepresión puede ajustarse a 2 bar, o a cualquier otra sobrepresión deseada. Si se presentan orificios en el tanque, la presión disminuirá y el sensor de presión emitirá una señal. El 5 sensor de presión tambien puede conectarse con un pantalla P u otro proveedor de señal para leer y/o activar una alarma.
En algunas soluciones conocidas, el vórtice que se forma en el tanque cielónico puede extenderse hacia abajo en el alojamiento, algo que no es deseable. Por lo tanto, la salida ío inferior 12 puede formarse como un conector de tubería donde la superficie final 12a de la parte inferior está a un ángulo y es a prueba de fugas y tiene una abertura de salida 12b en la pared lateral del conector de tubería . La corriente de vórtice de tal modo puede golpear contra la superficie final 12a 15 La cámara inferior 14b preferiblemente comprende una unidad de recolección 13 en forma de, por ejemplo, un recipiente de recolección 13 que está abierto en la parte superior de manera que la arena y cualquier otra cosa que salga a través de la salida 12 caiga en el recipiente 13. El recipiente 1 3 puede apoyarse 0 sobre una célula de carga 7, o similar, que está dispuesta para pesar la cantidad de arena o de cualquier otro material que ha llegado al recipiente 13. Cuando el recipiente de recolección 13 ha recibido una determinada cantidad de arena que debe vaciarse. El vaciado de la arena o de cualquier otro material se 5 lleva a cabo manualmente en el sentido de que la célula de carga 7 envía una señal 7a , acerca del número de kilogramos que se han recolectado, a un operador que posteriormente inicia un proceso de vaciado o de sedimentación, o la señal puede iniciar automáticamente dicho proceso con la ayuda de un sistema de 5 control.
Por lo tanto, un dispositivo de sedimentación 8 puede colocarse en el recipiente de recolección 13. La sedimentación en la presente significa que la arena se mezcla con el agua para que la mezcla pueda exportarse desde el recipiente de recolección y ío fuera del alojamiento 14. El dispositivo de sedimentación 8 se conecta con una tubería 9, que se extiende hacia fuera del alojamiento 14 y al recibir el agua, el agua brota desde la parte inferior del recipiente de recolección 13 y se mezcla con la arena. Como puede observarse en la figura , la tubería 9 se expande o se 15 extiende hacia abajo dentro del recipiente 13. El agua se recibe a traves de una entrada de agua 1 1 exteriormente al alojamiento 14 y puede ser agua salada o agua dulce. El agua se conduce desde la entrada de agua a través de la tubería 9, donde la tubería 9 preferiblemente consta de una tubería de doble pared con un 20 espacio anular externo longitudinalmente ubicado 9a para el suministro de agua y una perforación o una parte interior 9b para el transporte de arena y de agua a través de una salida 10. Además, la salida puede conectarse con otras tuberías o aparatos para el tratamiento de la arena. 25 Alternativamente, dos tuberías pueden usarse en lugar de ! 1 una tubería de doble pared, es decir, una tubería separada para la afluencia de agua y una tubería para la exportación de agua y de arena. Sin embargo, el uso de una tubería de doble pared se traducirá en un ahorro de espacio y se prefiere.
El proceso de sedimentación puede controlarse externamente por medio de un dispositivo de control donde el dispositivo de control regula el suministro de agua, la sedimentación de las partículas y la exportación de las partículas y el agua.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1 . El separador de partículas para la separación cielónica de arena de una corriente de gas con referencia a la producción relacionada con petróleo del aceite y del gas, donde el separador comprende un alojamiento (14) que contiene un tanque ciclónico (4) que está equipado con una abertura de entrada superior (1 ) para la corriente de gas y una abertura de salida superior e inferior (2 , 12) para exportar el gas y las partículas, respectivamente, desde el tanque (4). caracterizado porque - el tanque ciclónico (4) se forma, por lo menos en un área interna en torno a la abertura de entrada ( 1 ) , con una parte cónica superior y dirigida hacia abajo (4a) que aumenta de diámetro, y - donde la forma cónica superior (4a) a partir de entonces tiene una transición a la forma cónica inferior inversa (4b) , que converge hacia la abertura de salida inferior (12) .
2. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la forma cónica superior e inferior (4a, 4b) están separadas por medio de una cinta circular cilindrica (4c).
3. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la abertura de salida inferior ( 12) se forma como un conector de tubería donde el conector de tubería está equipado en la parte inferior con una superficie final a prueba de fugas y angulada (12a) y con una abertura de salida (12b) en la pared lateral del conector de tubería.
4. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la abertura de entrada superior (1 ) está 5 equipada con una abertura obturadora ajustable (3) colocada para regular la velocidad de la corriente de gas en el tanque cielónico (4).
5. El separador de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la abertura obturadora (3) se coloca para ío ajustarse con base en una disminución de presión sobre la abertura de entrada ( 1 ).
6. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el tanque ciclónico (4) se coloca en una cámara superior (14a) en el alojamiento (14) donde la cámara 15 (14a) está cerrada en la parte inferior por medio de una placa (15) colocada en la abertura de salida inferior (12) y donde la cámara superior (14a) , sobre el tanque ciclónico se llena y se presuriza a una presión media, como el aceite.
7. El separador de acuerdo con la reivindicación 6, 0 caracterizado porque un sensor de presión (6) puede colocarse entre la cámara superior (14a) y la cámara inferior (14b), donde el sensor de presión (6) se coloca para registrar los cambios en la diferencia de presión como una indicación de una disminución de presión en la cámara superior (14a) . 25
8. El separador de acuerdo con la reivindicación 7 caracterizado porque el sensor de presión (6) está conectado a una pantalla y/o un aparato de alarma.
9. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el alojamiento (14) comprende una cámara 5 inferior (14b), en la cual la abertura de salida inferior (12) termina , y porque está equipado con un recipiente de recopilación (13) con una parte superior abierta para la recolección de las partículas separadas.
10. El separador de acuerdo con la reivindicación 9, ío caracterizado porque el recipiente de recolección (13) se coloca en una celula de carga (7) colocada para registrar la cantidad de partículas recolectada en el recipiente (13).
1 1 . El separador de acuerdo con las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque un dispositivo de sedimentación (8) se 15 coloca en el recipiente de recolección ( 1 3) , donde el dispositivo de sedimentación (8) está conectado con una tubería (9) que se extiende fuera del alojamiento (14) y donde un proceso de sedimentación para exportar las partículas a través de la tubería (9) se inicia al recibir una señal de la célula de carga (7). 20
12. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque la tubería (9) es una tubería de doble pared que se extiende hasta el recipiente ( 13) donde un espacio anular exterior longitudinalmente ubicado (9a) se conecta con una entrada de agua (1 1 ) para el suministro de agua al recipiente ( 13) 25 y en el cual las partículas sedimentadas se exportan a través de una parte interior (9b) de la tubería (9) y a traves de una salida (10).
13. El separador de acuerdo con la reivindicación 1 1 y 12, caracterizado porque el proceso de sedimentación se configura para controlarse externamente por medio de un dispositivo de control , donde el dispositivo de control regula el suministro de agua, la sedimentación de las partículas y la exportación de las partículas y el agua .
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