RU175356U1

RU175356U1 - Нефтегазовый сепаратор

Info

Publication number: RU175356U1
Application number: RU2016138586U
Authority: RU
Inventors: Семен Шикович Гершуни; Сергей Викторович Салов; Алексей Владимирович Гульбин
Original assignee: Акционерное общество "ВНИИНЕФТЕМАШ"
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-12-01

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, к оборудованию для промысловой подготовки нефти, а именно к аппаратам для отделения газа и воды от нефти, обычно присутствующих в продукции нефтяных скважин.В предлагаемом нефтегазовом сепараторе, включающем горизонтальный цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для отсепарированной нефти, штуцерами для ввода нефти с одного конца корпуса и для вывода отсепарированной нефти с противоположного конца корпуса, в котором поперечные перегородки установлены с зазорами к верхней и нижней образующим корпуса, а верхний край каждой перегородки, последующей в направлении от штуцера ввода нефти к штуцеру ее вывода, смещен вниз относительно верхнего края предыдущей перегородки, поперечные перегородки установлены попарно, причем в каждой паре перегородки параллельны, соединены вертикальными продольными ребрами и установлены под прямым или острым углом к нижней образующей корпуса сепаратора в направлении к штуцеру ввода нефти, а горизонтальные края второй по ходу нефти перегородки размещены ниже краев первой перегородки.В предлагаемом сепараторе первая в каждой паре перегородка связана с корпусом вертикальными продольными ребрами. Сепаратор может содержать от одной до трех пар поперечных перегородок.В случае применения аппарата для глубокой дегазации безводной нефти нижний край второй в каждой паре перегородок установлен к нижней образующей корпуса с зазором, площадь которого составляет не более 10% площади сечения штуцера для вывода нефти. В случае применения нефтегазового сепаратора со сбросом воды предлагаемый сепаратор дополнительно снабжен штуцером для вывода воды, размещенным по нижней образующей корпуса перед последней перегородкой.Предлагаемый нефтегазовый сепаратор позволяет улучшить качество подготовки нефти, т.е. уменьшить содержание воды и газа в ней, за счет повышения эффективности процесса отделения газа и воды от нефти.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности к оборудованию для промысловой подготовки нефти, а именно к аппаратам для отделения газа и воды от нефти, обычно присутствующих в продукции нефтяных скважин.

Известен нефтегазовый сепаратор, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус со штуцерами для ввода исходной смеси и вывода нефти, газа и воды, оснащенный тремя вертикальными перегородками и регуляторами уровня "вода-нефть" и "нефть-газ" [Маринин Н.С., Савватеев Ю.Н. Разгазирование и предварительное обезвоживание в системах сбора. М., Недра, 1982, с. 25, рис. 19]. Недостатком известного аппарата является недостаточная эффективность его работы, обусловленная тем, что весь поток нефти и воды проходит под первой перегородкой, вызывая дополнительное смешение нефти и воды; интенсификации процесса отстоя воды далее не происходит.

Наиболее близким к заявляемому является аппарат для обезвоживания нефти, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для отсепарированной нефти, штуцерами ввода нефтеводогазовой смеси с одного конца корпуса и вывода нефти, газа и воды с противоположного конца корпуса, регуляторы уровней нефти и воды, в котором поперечные перегородки с горизонтальными краями, открытые сверху для движения нефти и газа и снизу для движения воды, размещены в корпусе так, что верхний край каждой последующей перегородки в направлении от штуцера входа к штуцеру вывода нефти смещен вниз относительно предыдущей перегородки [патент РФ №2077918].

Известный аппарат не может обеспечить хорошую очистку нефти от газа и воды, поскольку в каждом из отсеков от входа к переливу движется только верхний слой нефти, для эмульсии существуют застойные зоны, где нет условий для ее эффективного расслоения.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса отделения газа и воды от нефти, улучшение качества подготовки нефти.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении более полной дегазации нефти путем ликвидации застойных зон и обеспечении динамической коалесценции капель воды.

Поставленная задача решается тем, что в нефтегазовом сепараторе, включающем горизонтальный цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для отсепарированной нефти, штуцерами для ввода нефти с одного конца корпуса и для вывода отсепарированной нефти с противоположного конца корпуса, в котором поперечные перегородки установлены с зазорами к верхней и нижней образующим корпуса, а верхний край каждой перегородки, последующей в направлении от штуцера ввода нефти к штуцеру ее вывода, смещен вниз относительно верхнего края предыдущей перегородки, поперечные перегородки установлены попарно, причем в каждой паре перегородки параллельны, соединены вертикальными продольными ребрами и установлены под острым углом к нижней образующей корпуса сепаратора в направлении к штуцеру ввода нефти, а горизонтальные края второй по ходу нефти перегородки размещены ниже краев первой перегородки.

Поставленная задача решается также тем, что первая в каждой паре перегородка связана с корпусом вертикальными продольными ребрами.

Сепаратор может содержать от одной до трех пар поперечных перегородок.

В случае применения аппарата для глубокой дегазации безводной нефти нижний край второй в каждой паре перегородок установлен к нижней образующей корпуса с зазором, площадь которого составляет не более 10% площади сечения штуцера для вывода нефти.

В случае применения нефтегазового сепаратора со сбросом воды предлагаемый сепаратор дополнительно снабжен штуцером для вывода воды, размещенным по нижней образующей корпуса перед последней перегородкой.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-4.

На фиг. 1 показан вариант выполнения нефтегазового сепаратора для глубокой дегазации нефти, не содержащей большого количества взвешенной воды, на фиг. 2 - его сечение А-А фиг. 1, где: 1 - горизонтальный цилиндрический корпус; 2 и 3 - поперечные перегородки, 4 - накопительный отсек для отсепарированной нефти; 5 - штуцер для ввода нефти; 6 - штуцер для вывода отсепарированной нефти; 7 - штуцер для вывода газа; 8 - вертикальные продольные ребра; 9 - вертикальные продольные ребра.

На фиг. 3 показан вариант выполнения нефтегазового сепаратора со сбросом воды, на фиг. 4 - его сечение Б-Б, где: 1 - горизонтальный цилиндрический корпус; 2 и 3 - поперечные перегородки, 4 - накопительный отсек для отсепарированной нефти; 5 - штуцер для ввода нефти; 6 - штуцер для вывода отсепарированной нефти; 7 - штуцер для вывода газа; 8 - вертикальные продольные ребра; 9 - вертикальные продольные ребра; 10 - штуцер для вывода воды; 11 - поперечная перегородка.

Предлагаемый нефтегазовый сепаратор для глубокой дегазации нефти, не содержащей большого количества взвешенной воды (фиг. 1), содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с поперечными попарно установленными перегородками 2 и 3, соединенными между собой вертикальными продольными ребрами 8, отсек 4 для отсепарированной нефти, штуцер 5 для ввода нефти с одного конца корпуса и штуцер 6 для ее вывода с противоположного конца корпуса, а также штуцер 7 для вывода газа.

В каждой паре перегородки параллельны и установлены под острым углом к нижней образующей корпуса сепаратора в направлении к штуцеру ввода нефти.

Вторая перегородка 3 в каждой паре перегородок установлена с зазором h₃ к нижней образующей корпуса (фиг. 2), площадь которого составляет не более 10% площади сечения штуцера вывода нефти 6. Перегородки 2 установлены с зазором к верхней и нижней образующим корпуса и размещены таким образом, что верхний край каждой последующей перегородки смещен вниз относительно предыдущей, т.е. высоты H₁>H₂; Н₃>Н₄; Н₅>6 и Н₂>H₄>Н₆. Каждая из перегородок 2 для жесткости связана с корпусом 1 вертикальными продольными ребрами 9.

На фиг. 3 и 4 представлен вариант выполнения нефтегазового сепаратора со сбросом воды.

Этот вариант аппарата аналогичен по конструкции аппарату, показанному на фиг. 1.

Он содержит горизонтальный цилиндрический корпус 1 с поперечными попарно установленными перегородками 2 и 3, соединенными между собой вертикальными продольными ребрами 8, отсек 4 для отсепарированной нефти, штуцер 5 для ввода нефти с одного конца корпуса и штуцер 6 для ее вывода с противоположного конца корпуса, а также штуцера для вывода газа 7 и для вывода воды 10. С помощью поперечной перегородки 11 организован отсек 4 для отсепарированной нефти.

Перегородки 2 установлены с зазором к верхней и нижней образующим корпуса и размещены таким образом, что верхний край каждой последующей перегородки смещен вниз относительно предыдущей, т.е. высоты H₁>H₂ и Н₃>Н₄>Н₅, а высоты нижнего края h₂<h₁<h₄<h₃. Каждая из перегородок 2 для жесткости связана с корпусом 1 вертикальными продольными ребрами 9.

Парные параллельные перегородки 2 и 3 установлены под острым углом к нижней образующей корпуса сепаратора в направлении к штуцеру ввода нефти 5 и каждая из них соединена вертикальными продольными ребрами 8 с параллельной ей второй перегородкой 3, горизонтальные края которой размещены ниже краев первой перегородки 2. В аппарате может быть размещено от одной до трех пар перегородок 2 и 3.

Нефтегазовый сепаратор для глубокой дегазации нефти, не содержащей большого количества взвешенной воды, показанный на фиг. 1, 2, работает следующим образом.

В этом аппарате происходит только дегазация нефти. Исходную нефтегазоводную смесь вводят в аппарат через штуцер 5. Интенсивнее всего газ выходит из верхнего слоя нефти, где меньше всего давление. При прохождении нефти от штуцера ее входа 5 к отсеку для отсепарированной нефти 4 сверху вниз по отсекам между парными перегородками 2 и 3 слои нефти перемешиваются между этими перегородками и в верхней части последующего отсека оказываются слои нефти, которые в предыдущем отсеке были ниже. Таким образом, достигается более полная дегазация нефти, чем в известных аналогах. Нефть из этого аппарата выводят через штуцер 6, а газ через штуцер 7.

Основное отличие работы заявляемого устройства от прототипа - обновление поверхности нефти перед каждой перегородкой, поскольку нефть здесь движется не только вдоль аппарата, но и сверху вниз между каждой парой перегородок. При расчетах конструкции принималась модель идеального смешения в каждой ступени процесса.

Перетекание нефти через перегородки 3 обеспечивается тем, что площадь зазора между нижними краями перегородок 3 и нижней образующей аппарата составляет меньше 10% площади сечения выходного штуцера 6. Большое гидравлическое сопротивление этого зазора заставляет нефть подниматься до уровня перегородок 3.

Для гарантии эффективности работы аппарата глубокой дегазации (фиг. 1. 2) уровень нефти в накопительном отсеке 4 желательно поддерживать максимально высоким для уменьшения паразитных перетечек под перегородками.

Нефтегазовый сепаратор со сбросом воды, показанный на фиг. 3, 4, работает следующим образом.

Исходную нефтегазоводную смесь вводят в аппарат через штуцер 5. Во входном отсеке, ограниченном корпусом и первой из перегородок 2, происходит предварительное расслоение смеси, при котором уровень нефти устанавливается на высоте Н₂ (высотой перелива можно пренебречь ввиду его незначительности, обычно несколько миллиметров), выше этого уровня газ, а внизу отсека скапливается осевшая вода.

Потоки нефти, газа и воды движутся вдоль оси аппарата, нефть в смеси с эмульгированной водой проходит при этом между парными перегородками 2 и 3. В процессе подъема нефти между указанными перегородками капельки воды зависают, скорость их подъема меньше скорости подъема нефти, поэтому их объемная концентрация увеличивается, расстояние между отдельными каплями уменьшается и интенсифицируется процесс их коалесценции, слияния в более крупные капли, которые легче и быстрее осаждаются. Кроме того, из-за наклонного расположения перегородок возрастает площадь поверхности металла, вдоль которой движется поток нефти. На этой поверхности тоже идет коалесценция капель воды с образованием пленки, в которую переходят все новые капли воды. По мере движения нефти по отсекам, образуемым парами перегородок 2 и 3, она обезвоживается. Кроме того, при переливе нефти через перегородку 3 из нее выходит газ; поверхность раздела нефть-газ обновляется в каждом из отсеков. В представленном на фиг. 3 примере три пары перегородок образуют 4 отсека, трехкратного обновления поверхности вполне достаточно для достижения более высокой, чем в известных промышленных аппаратах степени дегазации нефти.

При движении нефти между перегородками идет коалесценция капель воды, как было указано выше, а в отсеках между парами перегородок идет осаждение капель воды в стесненных условиях, что значительно повышает эффективность обезвоживания нефти.

Вода перетекает из отсека в отсек под перегородками 3, количество ее в нижней части аппарата увеличивается по ходу движения. Выводят воду из аппарата через штуцер 7, нефть - через штуцер 6. В накопительном отсеке 4, где с помощью уровнемера (на фиг. 3, 4 он не показан) поддерживают постоянный уровень нефти.

Предлагаемый вариант аппарата позволяет за счет повышения эффективности процесса улучшить качество подготовки нефти, т.е. уменьшить содержание воды и газа в ней. Снижение содержания газа в нефти при применении аппарата, показанного на фиг. 1, 2 приводит к уменьшению потерь углеводородов, поскольку такой аппарат предназначен в основном для концевой ступени сепарации, где давление настолько мало, что выделяющийся газ практически на всех установках сжигают на факеле или рассеивают в атмосфере. Поскольку основной областью применения сепаратора, представленного на фиг. 3, является предварительный сброс пластовой воды, уменьшение содержания воды в нефти приводит к снижению энергозатрат на нагрев нефти для ее последующего глубокого обезвоживания.

Наклонное расположение поперечных перегородок под острым углом в направлении к штуцеру входа нефти 4 обеспечивают более эффективную коалесценцию капель воды и значение межфазной поверхности нефть-газ в отсеках между перегородками, что приводит к улучшению дегазации нефти. Наличие продольных вертикальных ребер, связывающих парные перегородки друг с другом и с корпусом, обеспечивает жесткость конструкции и больший срок ее службы из-за уменьшения напряжения в металле перегородок.

Ограничение числа пар перегородок в аппарате тремя штуками (в чертеже прототипа приведено 6 перегородок) удешевляет конструкцию, снижает габариты установки и удешевляет строительство.

Claims

1. Нефтегазовый сепаратор, включающий горизонтальный цилиндрический корпус с поперечными перегородками и отсеком для отсепарированной нефти, штуцерами для ввода нефти с одного конца корпуса и для вывода отсепарированной нефти с противоположного конца корпуса, в котором поперечные перегородки установлены с зазорами к верхней и нижней образующим корпуса, а верхний край каждой перегородки, последующей в направлении от штуцера ввода нефти к штуцеру ее вывода, смещен вниз относительно верхнего края предыдущей перегородки, отличающийся тем, что поперечные перегородки установлены попарно, причем в каждой паре перегородки параллельны, соединены вертикальными продольными ребрами и установлены под острым углом к нижней образующей корпуса сепаратора в направлении к штуцеру ввода нефти, а горизонтальные края второй по ходу нефти перегородки размещены ниже краев первой перегородки.

2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что первая в каждой паре перегородка связана с корпусом вертикальными продольными ребрами.

3. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит от одной до трех пар поперечных перегородок.

4. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что нижний край второй в каждой паре перегородок установлен к нижней образующей корпуса с зазором, площадь которого составляет не более 10% площади сечения штуцера для вывода нефти.

5. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен штуцером для вывода воды, размещенным по нижней образующей корпуса перед последней перегородкой.