RU2076205C1

RU2076205C1 - Device for separation of fluid flow into equal parts with respect to their flow rates

Info

Publication number: RU2076205C1
Application number: RU94031665A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Хазиев; М.Г. Газизов; Р.А. Зайнашев
Original assignee: Хазиев Нагим Нуриевич
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1997-03-27
Also published as: RU94031665A

Abstract

FIELD: gathering and distribution of oil, gas and water at fields and at oil processing plants. SUBSTANCE: device for separation of fluid flow into equal parts with respect to their flow rates has supplying pipeline, vertical cylindrical body accommodating gas discharge pipe, branch pipe for supply of gas-fluid flow in the body lower part, branch pipe for withdrawal of free gas in the upper part and outlets with downward sections of body side surface. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системе сбора и подготовки нефти, газа и воды на промыслах и на нефтеперерабатывающих заводах. The invention relates to the oil industry and can be used in a system for collecting and preparing oil, gas and water in fields and in oil refineries.

Проблема разделения потока жидкости на части возникает при измерении продукции скважины, подключении в работу параллельно нескольких аппаратов (сепараторов, отстойников и т.п.). The problem of dividing the fluid flow into parts arises when measuring well production, connecting several devices (separators, sedimentation tanks, etc.) in parallel.

Известно устройство (авт.св. СССР N 1506100, E 21 B 47/10, БИ 33, 1989), которое делит поток на многочисленные струи. Основным элементом этого устройства является диск, имеющий сквозные отверстия, который устанавливается поперек потока жидкости в трубопроводе. Считается, что при этом поток жидкости делится на равные части по числу отверстий в диске. При этом одна струя выделяется и отводится для измерения. Очевидно, что при этом условия течения этой струи сильно отличаются от условий течения других струй. Поэтому расход этой струи не может быть равным расходу струи, не выделенной из общего потока. A device is known (ed. St. USSR N 1506100, E 21 B 47/10, BI 33, 1989), which divides the stream into multiple jets. The main element of this device is a disk having through holes, which is installed across the fluid flow in the pipeline. It is believed that the fluid flow is divided into equal parts by the number of holes in the disk. In this case, one jet is allocated and diverted for measurement. Obviously, the flow conditions of this jet are very different from the flow conditions of other jets. Therefore, the flow rate of this jet cannot be equal to the flow rate of a jet not isolated from the total flow.

Известна система распределения потоков жидкости и газа по сепарационным аппаратам (Ремизов Н. А. Влияние технических и технологических средств на процессы сепарации газожидкостных смесей. М. ВНИИОЭНГ, 1989, с.15). При этомв качестве распределителя используется горизонтальный трубопровод с отводами по длине для отбора отдельно жидкости и газа. Требуется, чтобы трубопроводы для отвода жидкости и газа в сепараторы имели одинаковые сечения, длину, запорную арматуру и геометрическое расположение в пространстве в целях обеспечения равенства суммарных гидравлических сопротивлений при движении жидкости и газа. Однако, при таком конструктивном решении эти требования выполнить невозможно. A known system for distributing fluid and gas flows through separation apparatuses (Remizov N. A. Influence of technical and technological means on the separation processes of gas-liquid mixtures. M. VNIIOENG, 1989, p.15). In this case, a horizontal pipeline with branches along the length is used as a distributor for the selection of liquid and gas separately. It is required that the pipelines for draining the liquid and gas into the separators have the same cross-section, length, stop valves and geometrical location in space in order to ensure equality of the total hydraulic resistance during the movement of liquid and gas. However, with such a constructive solution, these requirements cannot be fulfilled.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение распределения потока жидкости на равные части по расходу. The objective of the proposed technical solution is to ensure the distribution of fluid flow in equal parts by flow.

Поставленную задачу решает предлагаемое устройство разделения потока на равные части по расходу, состоящее из корпуса в виде вертикального цилиндра, внутри которого размещена газоотводная труба, снабженного патрубком для подвода газожидкостного потока в нижней части и патрубком для отвода свободного газа в верхней части, а на боковой поверхности расположены отводы с нисходящим участком. The problem is solved by the proposed device for dividing the flow into equal parts by flow rate, consisting of a housing in the form of a vertical cylinder, inside which a gas pipe is placed, equipped with a pipe for supplying a gas-liquid stream in the lower part and a pipe for removing free gas in the upper part, and on the side surface bends with a descending section are located.

Устройство снабжено вертикальным цилиндрическим корпусом, на боковой поверхности которого симметрично, и на одном уровне, размещены патрубки для отвода частей потока. Патрубки непосредственно от корпуса поворачиваются на 90^o вниз, в результате чего в них образуется нисходящий поток жидкости. Цилиндрический корпус устройства имеет патрубок в нижней части для подвода общего газожидкостного потока, а в верхней части патрубок для отвода газа, имеющегося в потоке. Внутри корпуса размещается труба с отверстиями для отвода свободного газа из потока в верхнюю часть корпуса.The device is equipped with a vertical cylindrical body, on the side surface of which is symmetrical, and at the same level, there are pipes for the removal of parts of the stream. The nozzles directly from the body rotate 90 ^o down, resulting in a downward flow of fluid. The cylindrical housing of the device has a pipe in the lower part for supplying a common gas-liquid flow, and in the upper part of the pipe for discharging the gas present in the stream. Inside the housing there is a pipe with holes for removing free gas from the flow to the upper part of the housing.

Выполнение корпуса в виде вертикального цилиндра и размещение на нем отводов на одном уровне по горизонтали обеспечивает равномерный подвод нефти и воды к каждому отводу независимо от того, в каком виде нефть и вода в смешанном или расслоенном. The execution of the housing in the form of a vertical cylinder and the placement of taps on it at the same level horizontally provides an even supply of oil and water to each branch, regardless of whether the form of oil and water is mixed or layered.

Газоотводная труба, размещенная внутри корпуса, предназначена для отвода поступающего в виде пузырей газа непосредственно в верхнюю часть корпуса, что приводит к уменьшению волнения поверхности жидкости в момент выхода газового пузыря из жидкости и повышает точность разделения жидкости по отводам. A gas outlet pipe located inside the housing is designed to divert the incoming gas in the form of bubbles directly to the upper part of the housing, which reduces the disturbance of the surface of the liquid at the time of the exit of the gas bubble from the liquid and increases the accuracy of the separation of the liquid along the outlets.

Отводы с нисходящим потоком жидкости, где обеспечивается течение жидкости, неполным сечением позволяют создать одинаковые условия по давлению в момент входа жидкости в отводы устройства и на участках отводов с неполным сечением течения жидкости. Таким образом, обеспечивается равномерное поступление жидкости во все отводы устройства. Устройство устанавливается на такой высоте относительно последующих подключенных к системе аппаратов, чтобы на месте перелива жидкости по отводам течения жидкости было неполное сечение. Такое течение обеспечивается, если гидравлическое сопротивление на этом участке меньше, чем энергия столба жидкости. При таких условиях на участок течения потока неполным сечением не влияет не влияет различие гидравлических сопротивлений по отводам устройства, и обеспечивается равенство расходов потока по всем отводам. Точность деления потока по отводам зависит только от точности соблюдения равенства условий по уровню размещения и площадей сечения отводов устройства. Bends with a downward fluid flow, where the fluid flow is provided, with an incomplete cross-section, allow creating the same pressure conditions at the moment the fluid enters the bends of the device and in sections of the bends with an incomplete fluid cross-section. Thus, a uniform flow of fluid to all branches of the device is ensured. The device is installed at such a height relative to the subsequent devices connected to the system so that at the place of the overflow of liquid along the branches of the liquid flow there is an incomplete section. Such a flow is provided if the hydraulic resistance in this section is less than the energy of the liquid column. Under such conditions, the part of the flow stream with an incomplete cross section is not affected by the difference in hydraulic resistances at the device taps, and the flow rate is equal for all taps. The accuracy of dividing the flow by taps depends only on the accuracy of observing the equality of conditions in terms of placement and cross-sectional areas of the device taps.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство включает корпус 1, патрубок 2 для подвода газожидкостного потока, отводы с нисходящими участками 3, патрубок 4 для отвода свободного газа, газоотводную трубу 5 внутри корпуса. The device includes a housing 1, a pipe 2 for supplying a gas-liquid flow, taps with downward sections 3, a pipe 4 for venting free gas, a gas pipe 5 inside the housing.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газожидкостная смесь (продукция скважины нефть, газ, вода) поступает по патрубку 2 в корпус 1 устройства. Так как диаметр корпуса больше, чем диаметр подводящего патрубка, скорость потока уменьшается, происходит отделение свободного газа от жидкости и свободный газ поднимается по газоотводной трубе 5, занимает верхнюю часть корпуса устройства и уходит по патрубку 4. Поступающая жидкость (нефть, вода) распределяется по всем отводам 3 и переливается по ним. Если по линиям отводов гидравлические сопротивления разные, то в нисходящих участках отводов устанавливаются разные уровни столба жидкости. Чем больше гидравлические сопротивления, тем уровень столба жидкости выше. Для нормальной работы устройства уровень столба жидкости ни в одном отводе не должен подниматься до уровня перелива жидкости из корпуса по отводам, что обеспечивается соответствующим гидравлическим расчетом и размещением устройства на необходимой высоте. Число отводов может быть любое: два, три, четыре и т.д. Газовое пространство корпуса устройства через патрубок 4 соединяется с газовым пространством последующих аппаратов, которые подключаются к отводам устройства, а если аппараты работают при атмосферном давлении, то патрубок 4 имеет выход в атмосферу. The gas-liquid mixture (well products oil, gas, water) enters through pipe 2 into the housing 1 of the device. Since the diameter of the housing is larger than the diameter of the inlet pipe, the flow rate decreases, free gas is separated from the liquid, and free gas rises through the gas exhaust pipe 5, occupies the upper part of the device casing and leaves the pipe 4. The incoming liquid (oil, water) is distributed over all branches 3 and poured over them. If the hydraulic resistance is different along the branch lines, then different levels of the liquid column are set in the descending sections of the branches. The greater the hydraulic resistance, the higher the liquid column level. For normal operation of the device, the level of the liquid column in any branch must not rise to the level of overflow of liquid from the housing along the branches, which is ensured by the appropriate hydraulic calculation and placement of the device at the required height. The number of taps can be any: two, three, four, etc. The gas space of the device housing through the pipe 4 is connected to the gas space of subsequent devices that are connected to the taps of the device, and if the devices operate at atmospheric pressure, the pipe 4 has an outlet to the atmosphere.

Соблюдение условий размещения входных сечений отводов на одном уровне по горизонтали и равенства площадей обеспечивает равномерное распределение жидкости (нефти и воды) по отводам независимо от их относительного содержания. Compliance with the conditions for placing the input sections of the branches at the same level horizontally and with equal areas ensures a uniform distribution of liquid (oil and water) along the branches, regardless of their relative content.

Предлагаемое устройство позволяет делить поток жидкости на равные части без применения дополнительных средств управления процессом, просто в изготовлении и эксплуатации. Устройство позволяет при необходимости подключить к одному потоку несколько малогабаритных аппаратов одного типоразмера, которые будут работать с равномерной загрузкой. При этом отпадает необходимость создания и использования крупногабаритных аппаратов, появляется возможность работать с минимальным резервом аппаратов, повышается надежность технологического процесса. При выполнении условий деления потока на равные части с необходимой точностью, устройство позволяет измерять большие расходы малогабаритной измерительной установкой путем измерения расхода только одной части после деления потока на равные части. The proposed device allows you to divide the fluid flow into equal parts without the use of additional process controls, easy to manufacture and operate. The device allows, if necessary, to connect several small-sized devices of the same size to the same stream, which will work with uniform loading. At the same time, there is no need to create and use large-sized devices, it becomes possible to work with a minimum reserve of devices, and the reliability of the process increases. Under the conditions of dividing the flow into equal parts with the necessary accuracy, the device allows you to measure high costs with a small measuring installation by measuring the flow rate of only one part after dividing the flow into equal parts.

Claims

A device for dividing a liquid flow into equal parts by flow rate, comprising a supply pipe, a body, and discharge pipes, characterized in that the body is made in the form of a vertical cylinder, inside which a gas pipe is placed, equipped with a pipe for supplying a gas-liquid stream in the lower part and a pipe for free gas in the upper part, and on the side surface there are bends with a downward section.