RU14140U1

RU14140U1 - DEVICE FOR DISCHARGE OF LIQUIDS AND GAS FROM APPARATUS FOR SEPARATION OF THEIR MIXTURES

Info

Publication number: RU14140U1
Application number: RU99127710/20U
Authority: RU
Inventors: И.И. Редькин; В.И. Редькин; Т.А. Кулакова
Original assignee: Редькин Игорь Иванович
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-07-10

Description

УСТРОЙСТВО для ВЫВОДА ЖИДКОСТЕЙ и ГАЗА ИЗ АППАРАТА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИХ СМЕСЕЙDEVICE FOR DISCHARGE OF LIQUIDS AND GAS FROM APPARATUS FOR SEPARATION OF THEIR MIXTURES

Решение относится к области разделения многофазных жидких систем и может быть использовано в нефтяной, нефтегазовой и нефтехимической отраслях промышленности и предназначено для установки в аппаратах для разделения многофазных несмешивающихся газожидкостных смесей, жидкостей.The solution relates to the field of separation of multiphase liquid systems and can be used in the oil, gas and petrochemical industries and is intended for installation in apparatus for the separation of multiphase immiscible gas-liquid mixtures, liquids.

Известны устройства для вывода отделившихся фаз, выполненные в виде перфорированных труб (кн. К.С.Каспарьянц и др. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М. Недра. 1977г., стр.155). Это наиболее часто применяемые конструкции. Они просты в изготовлении и довольно надежны, но не обеспечивают равномерного отвода отделившейся жидкости из объёма аппарата для разделения фаз, т.к. не создают необходимых условий работы аппарата по жидкости, а именно - в объеме аппарата образуются застойные зоны. В результате снижается его рабочий объем и его производительность, ухудшается качество отделившихся фаз.Known devices for outputting the separated phases, made in the form of perforated pipes (Prince KS Kasparyants and others. Processes and apparatuses for objects of field preparation of oil and gas. M. Nedra. 1977, p. 155). These are the most commonly used designs. They are simple to manufacture and quite reliable, but do not provide uniform drainage of the separated liquid from the volume of the apparatus for phase separation, because they do not create the necessary working conditions for the apparatus in liquid, namely, stagnant zones are formed in the volume of the apparatus. As a result, its working volume and its productivity decrease, and the quality of the separated phases deteriorates.

Для снижения влияния этого недостатка было сконструировано устройство для вывода отделившихся фаз из аппарата (а.с. СССР N 1768219, МПК 5 В 01 Д 17/032, БИ N 38, 1992г.), в котором перфорированаая трубаTo reduce the impact of this drawback, a device was designed to output the separated phases from the apparatus (AS USSR N 1768219, IPC 5 V 01 D 17/032, BI N 38, 1992), in which a perforated pipe

МПК 6 в 01 Д 17/00IPC 6 in 01 D 17/00

выполнена в виде телескопически установленных труб. Устройство позволяет создать по объему аппарата условия, увеличивающие работающую часть объема и соответственно фактическое время пребывания смеси в аппарате за счёт уменьшения объема застойных зон. Однако это устройство устраняет недостатки лишь частично, застойные зоны остаются и их влияние достаточно велико, а качество отделившихся фаз падает.made in the form of telescopically mounted pipes. The device allows you to create conditions by volume of the apparatus that increase the working part of the volume and, accordingly, the actual residence time of the mixture in the apparatus by reducing the volume of stagnant zones. However, this device eliminates the drawbacks only partially, stagnant zones remain and their influence is quite large, and the quality of the separated phases decreases.

Наиболее близким к предлагаемому решению по конструкции и действию является устройство для вывода отделившихся жидкостей, включающее неперфорированную центральную отводящую трубу с перфорированными трубчатыми ответвтлениями для сбора отделившихся жидкостей в аппаратах для разделения их смесей, принятый за прототип, (а.с. СССР N 1271537, МПК 4 В 01 Д 17/02, БИ N 43, 1986г.; или кн. К.С.Каспарьянц и др. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа, М. Недра, 1977г., стр. 118). В этом устройстве также предпринята попытка организации более эффективной работы аппарата для разделения жидкостей без образования застойных зон, т.е. повышения его производительности и качества разделившихся жидкостей. Однако, в результате внедрения было установлено, что влияние этих недостатков в конструкции лишь снижено, но не устранено.Closest to the proposed solution in design and action is a device for outputting the separated liquids, including an unperforated central outlet pipe with perforated tubular branches for collecting the separated liquids in the apparatus for separating their mixtures, adopted as a prototype, (AS USSR N 1271537, IPC 4 V 01 D 17/02, BI N 43, 1986; or Prince KS Kasparyants et al. Processes and Apparatus for Oil and Gas Production Facilities, M. Nedra, 1977, p. 118). This device also attempted to organize a more efficient operation of the apparatus for separating liquids without forming stagnant zones, i.e. increase its productivity and the quality of the separated liquids. However, as a result of the implementation, it was found that the influence of these design flaws was only reduced, but not eliminated.

Задачей является создание такого конструктивногоThe challenge is to create such a constructive

- 2 - 3 - 2 - 3

решения устройства для вывода отделившихся жидкостей, которое позволило бы равномерно задействовать объем аппарата и при этом было бы простым в изготовлении и эксплуатации.solutions for a device for removing separated liquids, which would make it possible to evenly use the volume of the apparatus and at the same time be simple to manufacture and operate.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для вывода жидкостей и газа, включающем неперфорированную центральную отводящую трубу с перфорированными трубными ответвлениями для сбора разделившихся жидкостей и газа, центральная отводящая труба снабжена Т-образноразветвляющимися неперфорированными отводами, а перфорированные ответвления подсоединены своими серединами к концам последних отводов и заглушены по торцами. При этом, число разветвлений неперфорированных отводов равно 2 ,The problem is solved in that in a device for outputting liquids and gas, including an unperforated central outlet pipe with perforated pipe branches for collecting separated liquids and gas, the central outlet pipe is provided with T-shaped branching non-perforated branches, and the perforated branches are connected by their midpoints to the ends of the latter and muffled at the ends. At the same time, the number of branches of non-perforated branches is 2,

где п - целое число больше единицы, а перфорированные трубные ответвления равномерно распределены в плоскости сбора и вывода разделившихся жидкостей и газа из аппарата. Такая конструкция выравнивает длину пути, по которому выводятся жидкости и газ, сводит к минимуму разницу в его длине для разных точек сбора жидкости (за счет неперфорированных отводов). В большеобъемных аппаратах в конструкцию устройства включают дополнительные участки неперфорированных отводов в виде разветвтлений от основного отвода, т.е. увеличивают количество ответвлений. Это обеспечивает равномерную работу всех перфорированных сборников жидкости и расход жидкости через каждый из нихwhere n is an integer greater than unity, and the perforated pipe branches are evenly distributed in the plane of collection and withdrawal of the separated liquids and gas from the apparatus. This design aligns the length of the path along which liquids and gas are discharged, minimizes the difference in its length for different points of fluid collection (due to non-perforated outlets). In large-volume apparatuses, additional sections of non-perforated branches in the form of branches from the main branch, i.e. increase the number of branches. This ensures uniform operation of all perforated fluid reservoirs and fluid flow through each of them.

п P

практически одинаков. Это и позволяет свести к минимуму застойные зоны, повысить производительность аппарата и качество отделившихся фаз.almost the same. This allows us to minimize stagnant zones, increase the productivity of the apparatus and the quality of the separated phases.

На фиг.1 представлен поперечный разрез горизонтального аппарата по месту расположения предлагаемого устройства, на фиг.2 - узел сбора легкой фазы и график расхода жидкости через него. На фиг. 3 показан вариант расположения устройств вывода в вертикальном большеобъёмном аппарате.In Fig.1 shows a cross section of a horizontal apparatus at the location of the proposed device, Fig.2 is a node for collecting a light phase and a graph of fluid flow through it. In FIG. Figure 3 shows an arrangement of output devices in a large vertical apparatus.

Устройство состоит из установленного в аппарате 1 штуцера 2 вывода отделившейся легкой фазы и тяжелой 3, Т-образносоединенных каждый со своими центральными неперфорированными трубами 4. К трубам 4 подсоединенны неперфорированные отводы 5, промежуточные неперфорированные отводы 6 и перфорированные ответвления 7 сбора отделившейся жидкости. Аппарат снабжен также штуцером ввода эмульсии в аппарат 8 и распределителем для нее 9.The device consists of a fitting 2 installed in the apparatus 1 of the output of the separated light phase and heavy 3, T-shaped each with its own central non-perforated pipes 4. Non-perforated branches 5, intermediate non-perforated branches 6 and perforated branches 7 for collecting the separated liquid are connected to the pipes 4. The apparatus is also equipped with a fitting for entering the emulsion into apparatus 8 and a distributor for it 9.

Устройство работает следующим образом. В аппарат 1 через штуцер 8 и рапределитель 9 поступает газоводонефтяная смесь на разделение. Под действием силы тяжести на дно аппарата оседает вода, а легкая нефтяная фаза поднимается вверх аппарата. Для их сбора в нем установлены устройства вывода воды - с перфорацией, обращённой в низ аппарата, и нефти - с перфорацией, обращённой к верху аппарата. Устройства работаютThe device operates as follows. The apparatus 1 through the nozzle 8 and the distributor 9 enters the gas-oil mixture for separation. Under the influence of gravity, water settles at the bottom of the apparatus, and the light oil phase rises up the apparatus. To collect them, water-withdrawal devices are installed in it — with perforation facing the bottom of the apparatus, and oil — with perforations facing the top of the apparatus. Devices work

- 4 аналогично друг другу. Нефть (вода) через перфорационные отверстия поступает в перфорированные ответвления 7 устройства вывода, затем через Т-образно разветвтляющиеся неперфорированные отводы 6 и 5 и концы центральной трубы 4 поступает в соединенный с ее серединой штуцер 2(3) вывода отделившейся фазы из аппарата (нефти или воды) . Описанная последовательность движения отделившейся фазы по трубным отводам устройства вывода отделившейся фазы позволяет уравновесить условия отбора ее в разных точках аппарата, обеспечить равномерность их отвода, соответствуюшую графику на фиг.2, и ликвидацию застойных зон.- 4 is similar to each other. Oil (water) through the perforation holes enters the perforated branches 7 of the output device, then through the T-shaped branching non-perforated branches 6 and 5 and the ends of the central pipe 4 it enters the fitting 2 (3) of the separation of the separated phase from the apparatus (oil or water) . The described sequence of movement of the separated phase along the pipe bends of the output device of the separated phase makes it possible to balance the conditions of its selection at different points of the apparatus, to ensure the uniformity of their tap, corresponding to the schedule in figure 2, and the elimination of stagnant zones.

Все камеры сбора разделившихся жидкосей и газа выполнены одного размера, формы и объема, т.е. легко заменяются, и равномерно распределены внутри объемов разделившихся фаз. Следовательно, каждая из них имеет одинаковые по объему зоны отбора нефти (воды). Камеры сбора разделившихся фаз равноудалены от своих штуцеров вывода, длины участков трубопроводов и их диаметры от каждой камеры сбора разделившихся фаз до соответствующих штуцеров вывода жидкости равны между собой. Соответствующие промежуточные точки объединения (смешения) потоков нефти (воды) в устройстве также равноудалены от штуцеров вывода нефти (воды). Такая конструкция создает условия равенства перепадов между давлением в камерахAll collection chambers of separated liquids and gas are made of the same size, shape and volume, i.e. easily replaced, and evenly distributed within the volumes of the separated phases. Therefore, each of them has the same volume of oil (water) zones. The chambers for collecting the separated phases are equidistant from their outlet fittings, the lengths of the sections of pipelines and their diameters from each chamber for collecting the separated phases to the corresponding nozzles for liquid outlet are equal. The corresponding intermediate points of association (mixing) of oil (water) flows in the device are also equidistant from the oil (water) outlet fittings. This design creates the conditions for equality of the differences between the pressure in the chambers

- 5 сбора разделившихся фаз и в соответствующих им штуцерах, что обуславливает равенство объемов нефти (воды), поступающих в каждую камеру сбора разделившихся фаз.- 5 collection of separated phases and in the corresponding fittings, which leads to the equality of the volume of oil (water) entering each separation chamber of the separated phases.

В процессе промысловых испытаний устройства вывода разделившихся несмешивающихся жидкостей из аппарата-разделителя на нефтяных месторождениях Самарской области, лучший результат был получен при его работе совместно с устройством ввода газожидкостной смеси в конкретный аппарат-разделитель, защищенным патентом РФ N 2126707 на изобретение Аппарат для подготовки нефти.During field trials of a device for removing separated immiscible liquids from a separator apparatus in oil fields of the Samara Region, the best result was obtained when it was operated together with a device for introducing a gas-liquid mixture into a specific separator apparatus protected by RF patent N 2126707 for the invention of an apparatus for preparing oil.

Устройство может быть использовано в газожидкостном сепараторе для отбора газовой фазы.The device can be used in a gas-liquid separator for sampling the gas phase.

Результаты сравнительных испытаний устройств вывода разделившихся жидкостей, одно из которых выполнено по прототипу, а второе - предлагаемое, приведены в таблице.The results of comparative tests of the output devices of separated liquids, one of which is made according to the prototype, and the second - the proposed, are shown in the table.

Как видно из таблицы, процесс вывода разделившихся жидкостей с использованием прототипа производится при температуре 40-50 град.С, с использованием предлагаемого устройства при температуре 20-25 град.С, позволяет большую часть года вести процесс без подогрева или с минимальным ( на 2-5 град.С ) подогревом в самое холодное время года; остаточная обводнённость нефти в известном варианте снижается до 15 - 30 % об., а в предлагаемом - 1,5 % об., следовательно, в 10-20 раз улучшается про- 6 цесс разделения; содержание нефти в сточной воде снижается в 2-3 раза; расход деэмульгатора при разделении смеси нефти и воды в предлагаемом варианте составляет 100 г/т нефти, что в 2,2 раза ниже, чем в известном варианте.As can be seen from the table, the process of withdrawing the separated liquids using the prototype is carried out at a temperature of 40-50 degrees C, using the proposed device at a temperature of 20-25 degrees C, allows most of the year to conduct the process without heating or with a minimum (2- 5 deg. C) heated in the coldest time of the year; the residual water cut of the oil in the known embodiment is reduced to 15-30% vol., and in the proposed 1.5% vol., therefore, the separation process is improved 10-20 times; the oil content in wastewater is reduced by 2-3 times; the demulsifier consumption when separating a mixture of oil and water in the proposed embodiment is 100 g / t of oil, which is 2.2 times lower than in the known embodiment.

- 1 Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для вывода жидкостей из аппарата для разделения их смесей слагается за счёт снижения температуры процесса разделения с 40-50 до 20-25 град.С, т.е. в 2 раза; получения остаточной обводнённости нефти до 1,5 % об., что в 10-20 раз лучше, чем при применении известного устройства, а также в результате снижения количества деэмульгатора в 2,2 раза и снижения содержания нефти в сточной воде в 2-3 раза, что позволяет уменьшить объём аппаратов для её очистки.- 1 The technical and economic efficiency of the proposed device for removing liquids from the apparatus for separating their mixtures is composed by lowering the temperature of the separation process from 40-50 to 20-25 degrees C., i.e. 2 times; obtaining residual water cut of oil up to 1.5% vol., which is 10-20 times better than when using the known device, and also as a result of reducing the amount of demulsifier by 2.2 times and reducing the oil content in wastewater by 2-3 times , which allows to reduce the volume of apparatus for cleaning it.

- 8 - eight

Claims

1. A device for removing liquids and gas from an apparatus for separating their mixtures, comprising an unperforated central outlet pipe with perforated pipe branches for collecting separated liquids and gas, characterized in that the central pipe is provided with T-shaped branching non-perforated branches, and the perforated branches are connected by their midpoints to the ends of the last bends and drowned at the ends.

2. The device according to claim 1, characterized in that the number of branches of non-perforated taps is 2 ⁿ , where n is an integer, greater than one.

3. The device according to claim 1, characterized in that the perforated pipe branches are evenly distributed in the plane of collection and withdrawal of the separated liquids and gas from the apparatus.