RU2081294C1

RU2081294C1 - Separator

Info

Publication number: RU2081294C1
Application number: RU93032497A
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Краснов; Г.Н. Игнатов; П.Н. Кравченко; И.В. Антонов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Волгоградский завод буровой техники"
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: this article can be used in liquidation of gas and oil shows in process of drilling, well completion and repair of wells. Separating chamber is made in the form of enclosed space which embraces separator body and it is installed above hydraulic lock. Pipe union for delivery of gas-liquid mixture to separating chamber is mounted tangentially. Gas and liquid phases divided in separating chamber are taken away from this chamber into body space through respectively upper and lower pipe unions uniformly located along generating line of body. Installed in body at level of separating chamber is foam fire- suppressing unit which can be made as number of grates which cover over body cross-section. Installed in upper part of body are surface condensers which are presented in the form of slot-type labyrinth. Utilization of device allows for creation of more efficient and reliable separator due to isolation of main flow of gas-liquid mixture from gas flow which is taken apart in separating chamber. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при ликвидации газонефтепроявлений и открытых фонтанов в процессе бурения, освоения и ремонта скважин. The invention relates to the field of mining, and more specifically to oil and gas, and can be used in the elimination of gas and oil manifestations and open fountains in the process of drilling, development and repair of wells.

Известен сепаратор (см. а. с. N 1122807, МКИ 5 E 21 B 21/06, 1984), включающий корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси, установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода газожидкостной смеси, подведенный тангенциально в разделительную камеру газожидкостной смеси, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора. Корпус в сепараторе выполнен с наклонным днищем, а разделительная камера выполнена в виде вихревой камеры, переходящей в конус циклона. Это решение принято за прототип. A known separator (see and.with. N 1122807, MKI 5 E 21 B 21/06, 1984), comprising a housing, a separation chamber of a gas-liquid mixture mounted above the water seal, a pipe for introducing a gas-liquid mixture, brought tangentially into the separation chamber of a gas-liquid mixture, and nozzles, respectively, for output from the housing of the gas medium and the solution. The casing in the separator is made with an inclined bottom, and the separation chamber is made in the form of a vortex chamber passing into a cyclone cone. This decision is made as a prototype.

Известная конструкция не обеспечивает эффективное разделение газожидкостной среды от газа, т.к. вихревая камера хоть и позволяет затянуть процесс перемешивания газожидкостной смеси, в течение которого происходит отделение газа от смеси, но этого не достаточно ввиду ограниченных размеров камеры и циклона. При резком газонефтяном проявлении вихревая камера, включая циклон, будет до отказа наполнена газожидкостной смесью и произойдет выброс смеси через патрубок для выхода газа, что приводит к отрицательному экологическому состоянию на территории буровой. The known design does not provide an effective separation of the gas-liquid medium from gas, because the vortex chamber, although it allows you to tighten the mixing process of the gas-liquid mixture, during which the gas is separated from the mixture, but this is not enough due to the limited size of the chamber and cyclone. In case of a sharp gas-oil manifestation, the vortex chamber, including the cyclone, will be completely filled with the gas-liquid mixture and the mixture will be ejected through the gas outlet pipe, which leads to a negative ecological state in the drilling area.

Задача изобретения создать более эффективный и надежный сепаратор за счет разделения основного потока ГЖС от газового потока, отделенного в разделительной камере. The objective of the invention is to create a more efficient and reliable separator due to the separation of the main GHS stream from a gas stream separated in a separation chamber.

Согласно изобретению, в сепараторе, включающем корпус, разделительную камеру газожидкостной смеси (ГЖС), установленную над гидрозатвором, патрубок для ввода ГЖС, подведенный тангенциально в разделительную камеру ГЖС, и патрубки соответственно для вывода из корпуса газовой среды и раствора, разделительная камера ГЖС выполнена в виде замкнутой полости, охватывающей корпус. Последняя имеет равномерно расположенные верхние и нижние патрубки, сообщающие соответственно верхнюю и нижнюю части полости разделительной камеры ГЖС с полостью корпуса. Сепаратор снабжен устройством для пеногашения и поверхностными конденсаторами. Устройство для пеногашения установлено на уровне разделительной камеры ГЖС, а поверхностные конденсаторы установлены в верхней части корпуса. According to the invention, in a separator comprising a housing, a separation chamber for a gas-liquid mixture (GHS) installed above the hydraulic lock, a nozzle for introducing a GHS, tangentially brought into the separation chamber of the GHS, and nozzles, respectively, for discharging a gas medium and a solution from the housing, the separation chamber of the GHS is made in in the form of a closed cavity covering the body. The latter has uniformly located upper and lower nozzles, respectively communicating the upper and lower parts of the cavity of the separation chamber of the GHS with the cavity of the housing. The separator is equipped with a defoaming device and surface capacitors. A defoaming device is installed at the level of the GZhS separation chamber, and surface capacitors are installed in the upper part of the housing.

Устройство для пеногашения может быть выполнено в виде ряда решеток, перекрывающих сечение корпуса. The device for defoaming can be made in the form of a series of gratings that overlap the cross section of the housing.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков уголков, жестко закрепленных в обечайке, каждый блок выполнен в виде развернутых уголков, жестко связанных друг с другом посредством закрепления грани полки верхнего уголка с наружной поверхностью полки нижнего уголка с образованием желоба, а грани нижнего уголка жестко с полосой, установленной под углом с образованием желоба, при этом полки уголков выполнены с щелевыми отверстиями у контура обечайки. Surface capacitors can be made in the form of a slit labyrinth, the slits of which are formed by a set of corner blocks rigidly fixed in the shell, each block is made in the form of unfolded corners rigidly connected to each other by fixing the edge of the upper corner shelf with the outer surface of the lower corner shelf with the formation of a gutter and the edges of the lower corner are rigidly with a strip installed at an angle to form a gutter, while the corner shelves are made with slotted holes at the contour of the shell.

Выполнение разделительной камеры сепаратора в виде замкнутой полости, охватывающей корпус сепаратора, позволяет разделить газовый и жидкостный поток за пределами корпуса сепаратора. Выполнение в верхней части поверхностных конденсаторов и в нижней части устройства для пеногашения позволяет улучшить разделение газовой и жидкостной сред в соответствующей полости сепаратора. The execution of the separator separation chamber in the form of a closed cavity, covering the separator housing, allows you to separate the gas and liquid flow outside the separator housing. The implementation in the upper part of the surface capacitors and in the lower part of the device for defoaming can improve the separation of gas and liquid media in the corresponding cavity of the separator.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого сепаратора; на фиг. 2 - сечение Д-Д на фиг. 1, поверхностные конденсаторы, вид в плане; на фиг. 3 - сечение Е-Е на фиг. 2, выполнение блоков уголков конденсаторов; на фиг. 4 - сечение Ж-Ж на фиг. 3; на фиг. 5 сечение К-К на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the proposed separator; in FIG. 2 is a cross section DD in FIG. 1, surface capacitors, plan view; in FIG. 3 is a cross-section EE in FIG. 2, the execution of blocks of corners of capacitors; in FIG. 4 - section FJ in FIG. 3; in FIG. 5 section KK in FIG. one.

Сепаратор состоит из корпуса 1, замкнутой разделительной камеры А, охватывающей корпус 1 и заключенной в корпус 2, верхняя и нижняя часть камеры А связаны посредством равномерно расположенных нижних 3 и верхних 4 патрубков с полостью корпуса 1, в которой установлены в верхней части поверхностные конденсаторы 5, а на уровне разделительной камеры А установлено устройство 6 для пеногашения, причем камера А установлена на корпусе 1 непосредственно над гидрозатвором Б, установленным в нижней части корпуса 1. The separator consists of a housing 1, a closed separation chamber A, enclosing the housing 1 and enclosed in the housing 2, the upper and lower parts of the chamber A are connected through uniformly located lower 3 and upper 4 nozzles with the cavity of the housing 1, in which the surface capacitors 5 are installed in the upper part and at the level of the separation chamber A, a device 6 for defoaming is installed, moreover, chamber A is mounted on the housing 1 directly above the hydraulic lock B installed in the lower part of the housing 1.

Сепаратор содержит также патрубок 7 для ввода газожидкостной смеси в камеру А, причем этот патрубок установлен тангенциально, патрубок В для вывода газа из корпуса 1 и патрубок Г для удаления осадка раствора. Гидрозатвор Б выполнен в виде сливной трубы 8, размещенной внутри корпуса 1 и установленной одним концом относительно днища корпуса 1 с зазором, а другим соединен патрубком 9 для вывода раствора. The separator also includes a nozzle 7 for introducing a gas-liquid mixture into the chamber A, this nozzle being installed tangentially, a nozzle B for discharging gas from the housing 1, and a nozzle Г for removing sediment. The water seal B is made in the form of a drain pipe 8, located inside the housing 1 and installed at one end relative to the bottom of the housing 1 with a gap, and the other is connected by a pipe 9 for outputting the solution.

Устройство для пеногашения может быть выполнено, например, в виде решеток 10, перекрывающих внутреннее сечение полости сепаратора. The device for defoaming can be performed, for example, in the form of gratings 10, overlapping the internal section of the cavity of the separator.

Поверхностные конденсаторы могут быть выполнены в виде щелевого лабиринта, щели которого образованы набором блоков 11 уголков 12, жестко закрепленных в обечайке 13. Блок 11 образован из, как минимум, двух уголков 12 жестко связанных друг с другом следующим образом: грань полки верхнего уголка с полкой нижнего уголка с образованием желоба 14, а грань полки нижнего уголка жестко связана с полосой 15, установленной под углом к нижней полке с образованием желоба 14. Surface capacitors can be made in the form of a slit labyrinth, the slits of which are formed by a set of blocks 11 of the corners 12, rigidly fixed in the shell 13. The block 11 is formed of at least two corners 12 rigidly connected to each other as follows: face of the shelf of the upper corner with the shelf the lower corner with the formation of the groove 14, and the edge of the shelf of the lower corner is rigidly connected with the strip 15, installed at an angle to the lower shelf with the formation of the groove 14.

На полках уголков 12 выполнены щелевые отверстия И, расположенные у контура обечайки 13. On the shelves of the corners 12 there are made slotted holes And located at the contour of the shell 13.

В приведенном примере показан поверхностный конденсатор, выполненный из нескольких щелевых лабиринтов, один из которых полностью перекрывает внутреннее сечение полости сепаратора, а два других с перехлестом один относительно другого, создавая таким образом дополнительное изменение движения потока. The above example shows a surface capacitor made of several slotted labyrinths, one of which completely overlaps the internal section of the separator cavity, and the other two overlap one relative to the other, thus creating an additional change in the flow movement.

Кроме того, сепаратор снабжен эксплуатационным люком 16, расположенным в нижней части, и люками 17 и 18, расположенными в верхней части корпуса 1 сепаратора, необходимыми для очистки корпуса от раствора и обслуживания сепаратора во время работы. In addition, the separator is equipped with an access hatch 16 located in the lower part, and hatches 17 and 18 located in the upper part of the separator housing 1, necessary for cleaning the housing from the solution and servicing the separator during operation.

Нижняя часть сливной трубы В снабжена змеевиком 19 паронагрева, который при низких температурах окружающей среды подогревает буровой раствор. The lower part of the drain pipe B is equipped with a steam heating coil 19, which heats the drilling fluid at low ambient temperatures.

Сепаратор работает следующим образом. Газожидкостную смесь подают через патрубок 7 в камеру А, где под действием центробежных сил ГЖС закручивается по направляющей корпуса 2, а под действием разности масс происходит отделение газа от раствора. Отделившийся газ, возможно с капельками жидкости, поступает из камеры А в верхние патрубки 4 и затем в верхнюю часть корпуса 1 сепаратора. The separator works as follows. The gas-liquid mixture is fed through the pipe 7 into the chamber A, where, under the action of centrifugal forces, the GHS twists along the guide of the housing 2, and under the influence of the mass difference, gas is separated from the solution. The separated gas, possibly with liquid droplets, enters from chamber A into the upper nozzles 4 and then into the upper part of the separator body 1.

Отделившийся раствор, возможно с небольшим содержанием газа, из камеры А поступает в нижние патрубки 3 и затем в нижнюю часть корпуса 1. Таким образом, происходит разделение потока на две фазы газовую и жидкостную. The separated solution, possibly with a small gas content, from chamber A enters the lower nozzles 3 and then to the lower part of the housing 1. Thus, the gas is divided into two phases, gas and liquid.

При поступлении потока бурового раствора в нижнюю часть сепаратора происходит сложное движение потока, неизбежно ведущее к появлению пены на поверхности жидкой фазы, которую должно стабилизировать устройство для пеногашения, например выполненное в виде решетки, в ячейках которой образуется процесс, снижающий пенообразование путем поверхностного натяжения жидкости. Поскольку это устройство установлено на уровне разделительной камеры А, то поток поступающий через патрубок 3 в корпус 1 попадает под устройство для пеногашения, которое препятствует проникновению пены в верхнюю часть сепаратора. Газовая среда, поступающая в верхнюю часть сепаратора, проходит сквозь щели поверхностного конденсатора 5, например щелевого лабиринта, и капельки жидкости, находящейся в газовой среде оседают на поверхности, например, уголков 12, затем скапливаются в желобе 14 и стекают через щели И вниз по всему сечению корпуса 1. Эта жидкость попадает на решетки 10 и затем в нижнюю часть корпуса 1, где находится буровой раствор, освободившийся от газа. Газ, прошедший поверхностные конденсаторы, выходит в патрубок В. Гидравлический затвор Б препятствует свободному прохождению газа через сливную трубу 9. Высота гидравлического затвора Б определяется длиной трубы 8, выходной патрубок которой должен быть расположен не ниже уровня циркуляционной системы буровой установки (на чертеже не показана), т.к. в нее самотеком поступает буровой раствор из сепаратора. По окончании работы остаток бурового раствора откачивают через кран 20, твердые частицы раствора удаляют через патрубок Г. When the drilling fluid stream enters the lower part of the separator, a complex flow movement occurs, which inevitably leads to the appearance of foam on the surface of the liquid phase, which must be stabilized by a defoaming device, for example, made in the form of a lattice, in the cells of which a process is formed that reduces foaming by surface tension of the liquid. Since this device is installed at the level of the separation chamber A, the flow coming through the pipe 3 into the housing 1 falls under the defoaming device, which prevents the penetration of foam into the upper part of the separator. The gaseous medium entering the upper part of the separator passes through the slits of the surface condenser 5, for example, a slit labyrinth, and droplets of liquid in the gaseous medium settle on the surface of, for example, corners 12, then accumulate in the groove 14 and drain through the slits And down throughout the cross section of the housing 1. This fluid enters the gratings 10 and then into the lower part of the housing 1, where there is drilling fluid freed from gas. The gas that passed the surface condensers enters the pipe B. The hydraulic shutter B prevents the free passage of gas through the drain pipe 9. The height of the hydraulic shutter B is determined by the length of the pipe 8, the outlet pipe of which should be located not lower than the level of the circulation system of the drilling rig (not shown in the drawing ), because drilling fluid flows from the separator by gravity into it. At the end of the work, the remainder of the drilling fluid is pumped out through the valve 20, the solid particles of the solution are removed through the pipe G.

Claims

1. A separator comprising a housing, a separation chamber for a gas-liquid mixture mounted above the water seal, a nozzle for introducing a gas-liquid mixture, tangentially brought into the separation chamber of a gas-liquid mixture, and nozzles, respectively, for discharging a gas medium and a solution from the housing, characterized in that it is provided with a device for defoaming and surface condensers, the separation chamber of the gas-liquid mixture is made in the form of a closed cavity covering the housing, and has evenly located upper and lower e nozzles, informing the upper and lower portion of the cavity of the separation chamber the gas-liquid mixture with a cavity housing, the defoaming device set at the separation chamber the gas-liquid mixture, and the surface capacitors are installed in the upper housing part.

2. The separator according to claim 1, characterized in that the device for defoaming is made in the form of a series of gratings that overlap the cross section of the housing.

3. The separator according to claim 1 or 2, characterized in that the surface capacitors are made in the form of a slit labyrinth, the slits of which are formed by a set of corner blocks rigidly fixed in the shell, each block is made in the form of expanded corners, rigidly fixed to each other by fixing the edges flanges of the upper corner with the outer surface of the flanges of the lower corner with the formation of the gutter, and the edges of the lower corner are rigidly with a strip set at an angle to form the gutter, while the flanges of the corners are made with slotted holes shell ontura.