RU217320U1 - CENTRIFUGAL TYPE CENTRIFUGAL ELEMENT METER SEPARATOR - Google Patents
CENTRIFUGAL TYPE CENTRIFUGAL ELEMENT METER SEPARATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU217320U1 RU217320U1 RU2022132551U RU2022132551U RU217320U1 RU 217320 U1 RU217320 U1 RU 217320U1 RU 2022132551 U RU2022132551 U RU 2022132551U RU 2022132551 U RU2022132551 U RU 2022132551U RU 217320 U1 RU217320 U1 RU 217320U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- gas
- ring
- pipe
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях для оценки эффективности работы сепарационного оборудования. Предлагаемый сепаратор измерителя уноса капельной жидкости содержит корпус цилиндрической формы с крышкой. В нижней части корпус сепаратора имеет коническую форму. Сбоку к корпусу присоединены патрубок для входа сырого газа, патрубок для выхода осушенного газа, снизу - патрубок для отвода отделившейся жидкости. Для предотвращения прямого выноса смеси из сепаратора он оборудован внутренним разделительным патрубком, в верхней части которого закреплено кольцо. Диаметр кольца равен внутреннему диаметру корпуса сепаратора. Выше кольца в разделительном патрубке выполнены отверстия. Патрубок входа сырого газа расположен ниже кольца, а патрубок выхода осушенного газа - выше кольца. Таким образом кольцо разделяет вход и выход газа. Технический результат заключается в создании простой конструкции сепаратора, обеспечивающей уменьшенное время и повышенную точность измерения уноса капельной жидкости. 7 ил.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in oil, gas and gas condensate fields to assess the efficiency of separation equipment. The proposed separator of the drop liquid entrainment meter contains a cylindrical body with a cover. The lower part of the separator body has a conical shape. A branch pipe for raw gas inlet, a branch pipe for dried gas outlet are attached to the body on the side, and a branch pipe for draining the separated liquid is attached to the bottom. To prevent direct removal of the mixture from the separator, it is equipped with an internal dividing pipe, in the upper part of which a ring is fixed. The ring diameter is equal to the inner diameter of the separator body. Holes are made in the dividing pipe above the ring. The raw gas inlet pipe is located below the ring, and the dry gas outlet pipe is above the ring. Thus, the ring separates the inlet and outlet of the gas. The technical result consists in creating a simple separator design that provides reduced time and increased accuracy in measuring the entrainment of dropping liquid. 7 ill.
Description
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях для оценки эффективности работы сепарационного оборудования.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in oil, gas and gas condensate fields to assess the efficiency of separation equipment.
При добыче природного газа, газового конденсата и нефти перед их дальнейшей отгрузкой трубопроводным транспортом существует необходимость первичной подготовки данного сырья на установках подготовки газа и нефти. Основная задача при этом заключается в отделении газа от конденсата или нефти (разделения газовой и жидкой фаз). Для этих целей широко применяют сепараторы различной конструкции. Для определения эффективности работы сепарационного оборудования на нефтегазодобывающих объектах применяются измерители уноса капельной жидкости.When extracting natural gas, gas condensate and oil before their further shipment by pipeline transport, there is a need for primary preparation of this raw material at gas and oil treatment plants. The main task in this case is to separate gas from condensate or oil (separation of gas and liquid phases). For these purposes, separators of various designs are widely used. To determine the efficiency of separation equipment at oil and gas production facilities, drop liquid entrainment meters are used.
Известно устройство для определения количества жидкости в пробе газа, включающее пробоотборную зонд-трубку, вводимую одним концом через сальниковое устройство в трубопровод с исследуемым потоком газа, соединительные рукава высокого давления, краны и регулирующий вентиль, расходомер газа, фильтр для отделения из пробы газа капель жидкости. Устройство фильтра позволяет производить периодические взвешивания фильтроэлемента, не вынимая его из корпуса. Взвешивание осуществляется при рабочем давлении с помощью тензодатчиков, размещаемых в корпусе фильтра [патент RU №2422804, МПК G01N 9/36, опубликовано 27.06.2011].A device for determining the amount of liquid in a gas sample is known, including a sampling probe tube inserted at one end through a stuffing box into a pipeline with a gas flow under investigation, high-pressure connecting hoses, taps and a control valve, a gas flow meter, a filter for separating liquid drops from a gas sample . The filter device allows periodic weighing of the filter element without removing it from the housing. Weighing is carried out at operating pressure using strain gauges placed in the filter housing [patent RU No. 2422804, IPC G01N 9/36, published 06/27/2011].
Известное устройство имеет сложную конструкцию.The known device has a complex structure.
В качестве ближайшего аналога выбрано устройство для измерения уноса жидкости, разработанное ЦКБН [Измеритель уноса жидкости ГПР-420.00.000. ДОАО ЦКБН. https://cyberleninka.ru/article/n/17665799.pdf]. Данное устройство измеряет объем капельной жидкости и механических примесей в потоке природного газа при рабочем давлении от 1,0 до 14,4 МПа и температуре от -30°С до +100°С в трубопроводах диаметром от 100 до 400 мм включительно. Измеритель конструктивно состоит из:As the closest analogue, a device for measuring liquid entrainment, developed by TsKBN [Liquid entrainment meter GPR-420.00.000. DOAO TsKBN. https://cyberleninka.ru/article/n/17665799.pdf]. This device measures the volume of dropping liquid and mechanical impurities in a natural gas stream at an operating pressure of 1.0 to 14.4 MPa and a temperature of -30°C to +100°C in pipelines with a diameter of 100 to 400 mm inclusive. The meter structurally consists of:
- зонда, который на время проведения измерения монтируется к трубопроводу и позволяет извлекать пробу газа с необходимой глубины исследуемого потока газа;- a probe, which is mounted to the pipeline for the duration of the measurement and allows you to extract a gas sample from the required depth of the investigated gas flow;
- сепаратора, в котором происходит отделение жидкости от газа;- a separator in which the liquid is separated from the gas;
- счетчика газа, с помощью которого задается необходимый расход исследуемого газа по измерителю;- gas meter, which is used to set the required flow rate of the test gas by the meter;
- мерной емкости, в которой скапливается отделившаяся жидкость и ведется учет ее количества;- a measuring container in which the separated liquid accumulates and its quantity is recorded;
- соединительных шлангов;- connecting hoses;
- контрольно-измерительных приборов.- instrumentation.
Разделение исследуемой газожидкостной смеси на газ и жидкость происходит в сепараторе измерителя за счет фильтрации потока этой смеси через фильтр, который представляет собой металлический цилиндр с множеством отверстий, снаружи покрытый текстильным проницаемым материалом (тканью). При прохождении через этот фильтр поток сырого газа осушается, выходит из сепаратора, понижает свое давление на регуляторе давления, замеряется на счетчике и утилизируется в атмосферу на свечу рассеивания газа. При этом жидкость, отделившаяся в фильтре, пропитывает ткань фильтра и со временем под действием сил гравитации стекает в нижнюю часть сепаратора, из которой попадает в мерную емкость для накопления и последующего замера ее количества. Время насыщения фильтра зависит от количества жидкой фазы в исследуемом потоке сырого газа.The separation of the studied gas-liquid mixture into gas and liquid occurs in the separator of the meter by filtering the flow of this mixture through a filter, which is a metal cylinder with many holes, covered with a textile permeable material (fabric) on the outside. When passing through this filter, the raw gas flow is dried, leaves the separator, lowers its pressure on the pressure regulator, is measured on the meter and disposed of into the atmosphere to the gas diffusion candle. In this case, the liquid separated in the filter impregnates the filter fabric and, over time, under the action of gravitational forces, flows down to the lower part of the separator, from which it enters a measuring container for accumulation and subsequent measurement of its amount. The saturation time of the filter depends on the amount of liquid phase in the investigated raw gas stream.
Одним из недостатков существующего устройства являются значительные затраты времени ожидания полного насыщения фильтра перед проведением каждого измерения.One of the disadvantages of the existing device is the significant time spent waiting for the filter to fully saturate before each measurement.
Другой недостаток устройства - проявление гидрофобных свойств текстильного материала фильтра при его насыщении (смачивании) углеводородной фазой (газовым конденсатом). Сырой природный газ, кроме газового конденсата, почти всегда в своем составе содержит воду (водную фазу). Поэтому при полном насыщении ткани углеводородами (газовым конденсатом) водная фаза не впитывается тканью фильтра, проникает через него и выводится из сепаратора с потоком газа. В результате наблюдается ухудшение сепарационной эффективности работы всего измерителя, появляется погрешность измерения. Данный факт подтверждает наличие воды в счетчике газа после проведения каждого измерения.Another drawback of the device is the manifestation of the hydrophobic properties of the textile material of the filter when it is saturated (wetted) with a hydrocarbon phase (gas condensate). Raw natural gas, except for gas condensate, almost always contains water (water phase) in its composition. Therefore, when the fabric is completely saturated with hydrocarbons (gas condensate), the aqueous phase is not absorbed by the filter fabric, penetrates through it and is removed from the separator with the gas flow. As a result, there is a deterioration in the separation efficiency of the entire meter, and a measurement error appears. This fact confirms the presence of water in the gas meter after each measurement.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении времени подготовки устройства перед каждым измерением и увеличении его точности.The problem to be solved by the utility model is to reduce the preparation time of the device before each measurement and increase its accuracy.
Указанная задача решается тем, что сепаратор измерителя уноса капельной жидкости центробежного типа, содержащий корпус с крышкой, патрубки входа сырого газа, выхода осушенного газа, выхода отделившейся жидкости, снабжен расположенным в корпусе сепаратора цилиндрическим разделительным патрубком, в верхней части которого закреплено кольцо, диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса сепаратора, выше кольца в разделительном патрубке выполнены отверстия, патрубок входа сырого газа расположен ниже кольца, а патрубок выхода осушенного газа - выше кольца, при этом геометрические размеры сепаратора выбраны в следующих диапазонах:This problem is solved by the fact that the centrifugal-type droplet entrainment meter separator, containing a housing with a cover, raw gas inlet pipes, dried gas outlet, separated liquid outlet, is equipped with a cylindrical separating pipe located in the separator body, in the upper part of which a ring is fixed, the diameter of which is equal to the inner diameter of the separator body, holes are made in the separating pipe above the ring, the raw gas inlet pipe is located below the ring, and the dry gas outlet pipe is above the ring, while the geometric dimensions of the separator are selected in the following ranges:
соотношение внутреннего диаметра d разделительного патрубка к внутреннему диаметру D корпуса сепаратора: d/D = 0,52…0,58;ratio of the internal diameter d of the separation branch pipe to the internal diameter D of the separator body: d/D = 0.52…0.58;
толщина стенки n разделительного патрубка к его внутреннему диаметру d: n/d = 0,05…0,1;wall thickness n of the separation pipe to its inner diameter d: n/d = 0.05…0.1;
угол наклона а стенки нижней конической части корпуса сепаратора к вертикальной оси корпуса сепаратора: α = 23°…27°;angle of inclination a of the wall of the lower conical part of the separator housing to the vertical axis of the separator housing: α = 23°…27°;
соотношение высоты h разделительного патрубка к высоте Н цилиндрической части корпуса сепаратора: h/H = 0,85…0,92. Указанные диапазоны величин являются оптимальными.the ratio of the height h of the separation branch pipe to the height H of the cylindrical part of the separator body: h/H = 0.85…0.92. The specified ranges of values are optimal.
Уменьшение величины d/D ведет к увеличению скорости восходящего потока газа внутри разделительного патрубка, что приводит к подъему и выносу капель жидкости из сепаратора вместе с потоком газа, увеличение - к изменению структуры потока и нарушению целостности жидкостной пленки на внутренней поверхности корпуса в кольцевом пространстве сепаратора, а также возможному подхвату и выносу капель жидкости из сепаратора вместе с потоком газа.A decrease in the value of d/D leads to an increase in the velocity of the ascending gas flow inside the separation pipe, which leads to the rise and removal of liquid drops from the separator along with the gas flow, an increase - to a change in the flow structure and a violation of the integrity of the liquid film on the inner surface of the housing in the annular space of the separator , as well as the possible pickup and removal of liquid droplets from the separator along with the gas flow.
Уменьшение величины n/d ведет к уменьшению прочностных характеристик разделительного патрубка, увеличение - к увеличению массы всего изделия.A decrease in the value of n/d leads to a decrease in the strength characteristics of the separation pipe, an increase - to an increase in the mass of the entire product.
Уменьшении угла а ведет к увеличению геометрических размеров корпуса сепаратора, увеличение - к возможному подхвату капель жидкости с наклонной поверхности сепаратора и дальнейшему их выносу вместе с потоком газа.A decrease in the angle a leads to an increase in the geometric dimensions of the separator body, an increase - to a possible pickup of liquid drops from the inclined surface of the separator and their further removal along with the gas flow.
Уменьшение величины h/H ведет к увеличению геометрических размеров корпуса, увеличение - к изменению структуры потока в кольцевом пространстве сепаратора в районе нижнего торца разделительного патрубка, возможному подхвату и выносу капельной жидкости вместе потоком газа.A decrease in the value of h/H leads to an increase in the geometric dimensions of the body, an increase - to a change in the flow structure in the annular space of the separator in the region of the lower end of the separation pipe, a possible pickup and removal of the dropping liquid along with the gas flow.
Технический результат заключается в создании простой конструкции сепаратора, обеспечивающей уменьшенное время измерения уноса капельной жидкости.The technical result consists in creating a simple design of the separator, which provides a reduced time for measuring the entrainment of dropping liquid.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен сепаратор измерителя уноса в разрезе, на фиг.2 - принцип действия сепаратора, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2, на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.2, на фиг.5 - эскиз сепаратора с буквенным обозначением геометрических размеров, на фиг.6 - фото разделительного патрубка, на фиг.7 - фото сепаратора с запорными органами и приборами.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows the separator of the entrainment meter in the section, figure 2 - the principle of operation of the separator, figure 3 - section along A-A in figure 2, figure 4 - section along B -B in figure 2, figure 5 - sketch of the separator with the letter designation of geometric dimensions, figure 6 - photo of the separation pipe, figure 7 - photo of the separator with shut-off devices and devices.
Предлагаемый сепаратор измерителя содержит корпус 1 цилиндрической формы с крышкой 2. В нижней части корпус сепаратора имеет коническую форму. Сбоку к корпусу 1 присоединены патрубок 3 для входа сырого газа, патрубок 4 для выхода осушенного газа, снизу - патрубок 5 для отвода отделившейся жидкости. Для предотвращения прямого выноса смеси из сепаратора, он оборудован внутренним разделительным патрубком 6, в верхней части которого закреплено кольцо 7. Диаметр кольца 7 равен внутреннему диаметру корпуса 1 сепаратора. Выше кольца 7 в разделительном патрубке 6 выполнены отверстия 8. Патрубок 3 входа сырого газа расположен ниже кольца 7, а патрубок 4 выхода осушенного газа - выше кольца 7. Таким образом кольцо 7 разделяет вход и выход газа.The proposed meter separator contains a
При работе устройства поток сырого газа (газожидкостной смеси), попадая через патрубок 3 в сепаратор, направляется на внутреннюю поверхность его корпуса 1, формируя движение по спирали (фиг.3). Разделительный патрубок 6 задает траекторию и скорость движения потока газа, обеспечивает отбор газа с центральной части сепаратора, где содержание жидкой фазы минимально в силу ее большей плотности и зависимости от сил инерции. На поток смеси действуют центробежные силы и силы гравитации, которые способствуют разделению газовой и жидкой фаз. Жидкая фаза за счет более высокой плотности и вязкости образует на стенке корпуса 1 пленку жидкости, которая под действием гравитации через патрубок 5 постепенно стекает в мерную емкость (не показана) для дальнейшего накопления и замера ее объема. Газовая фаза выделяется из жидкостной пленки и за счет более низкой плотности и вязкости, а также перепада давления между входным 3 и выходным 4 патрубками сепаратора, поднимается и отводится из сепаратора через выходной патрубок 4 (фиг.4).When the device is operating, the flow of raw gas (gas-liquid mixture), entering through the
При этом конструкция сепаратора не содержит фильтрующих элементов, требующих полного насыщения (смачивания) жидкой фазой, что значительно уменьшает время подготовки измерителя перед проведением замеров.At the same time, the design of the separator does not contain filter elements that require complete saturation (wetting) with the liquid phase, which significantly reduces the preparation time of the meter before measurements.
Кроме того, предлагаемая конструкция одинаково эффективно отделяет как углеводородную, так и водную фазы от потока сырого газа, позволяя определять реальную величину уноса капельной жидкости после газопромысловых сепараторов, что дает более объективную оценку эффективности работы технологического оборудования при подготовке природного газа к транспорту.In addition, the proposed design equally effectively separates both the hydrocarbon and aqueous phases from the raw gas flow, making it possible to determine the actual amount of entrainment of droplet liquid after gas-field separators, which provides a more objective assessment of the efficiency of process equipment in preparing natural gas for transport.
В 2020 году специалистами ООО «Газпром добыча Уренгой» был спроектирован, изготовлен и испытан данный сепаратор в составе измерителя. При проектировании был проведен гидродинамический расчет внутренней полости сепаратора. Моделирование двухфазного потока проведено с использованием программного пакета CAE. Задача решена в нестационарной, сжимаемой постановке с использованием трехмерного RANS подхода (уравнения Навье-Стокса, осредненные по Рейнольдсу). Для моделирования поверхности раздела сред применен метод VOF (Volume Of Fluid).In 2020, the specialists of Gazprom dobycha Urengoy LLC designed, manufactured and tested this separator as part of the meter. When designing, a hydrodynamic calculation of the internal cavity of the separator was carried out. Two-phase flow modeling was carried out using the CAE software package. The problem is solved in a non-stationary, compressible formulation using a three-dimensional RANS approach (Navier-Stokes equations averaged over Reynolds). The VOF (Volume Of Fluid) method was used to simulate the media interface.
Далее были изготовлены основные корпусные детали с учетом ожидаемых рабочих условий, проведена их сборка и гидравлические испытания для подтверждения необходимых прочностных характеристик всего изделия. Позже измеритель, содержащий заявляемый сепаратор был доукомплектован запорно-регулирующей арматурой, контрольно-измерительными приборами, необходимыми соединительными фитингами, шлангами, теплоизоляцией и дополнительным навесным оборудованием.Further, the main body parts were manufactured taking into account the expected operating conditions, they were assembled and hydraulically tested to confirm the necessary strength characteristics of the entire product. Later, the meter containing the inventive separator was completed with shut-off and control valves, instrumentation, necessary connecting fittings, hoses, thermal insulation and additional attachments.
В 2021 и 2022 годах на добывающих объектах ООО «Газпром добыча Уренгой» сепаратор измерителя, получившего название «Циклон», был успешно испытан в реальных производственных условиях, подтвердив свою работоспособность, эргономичность и точность измерений.In 2021 and 2022, at the production facilities of Gazprom dobycha Urengoy, the separator of the meter, called the Cyclone, was successfully tested in real production conditions, confirming its performance, ergonomics and measurement accuracy.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU217320U1 true RU217320U1 (en) | 2023-03-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1544202A (en) * | 1975-05-23 | 1979-04-11 | Lucas Industries Ltd | Filter |
RU2379119C1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" | Centrifugal separator |
RU106133U1 (en) * | 2011-02-04 | 2011-07-10 | Эдуард Владимирович Юрьев | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR |
RU2452555C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-06-10 | Эдуард Владимирович Юрьев | Vortex-type gas-fluid separator |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1544202A (en) * | 1975-05-23 | 1979-04-11 | Lucas Industries Ltd | Filter |
RU2379119C1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" | Centrifugal separator |
RU106133U1 (en) * | 2011-02-04 | 2011-07-10 | Эдуард Владимирович Юрьев | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR |
RU2452555C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-06-10 | Эдуард Владимирович Юрьев | Vortex-type gas-fluid separator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
https://cyberleninka.ru/article/n/17665799.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101213426B (en) | Method and device for measuring the density of one component in a multi-component flow | |
US20140182368A1 (en) | Carry Over Meter | |
CN108862468B (en) | Oil-water separation test device depending on gravity backflow | |
CN102778409A (en) | Device and method used for measuring content of oil and/ or liquid water in sample | |
RU2686139C1 (en) | Filtration unit for physical simulation of oil displacement process | |
RU217320U1 (en) | CENTRIFUGAL TYPE CENTRIFUGAL ELEMENT METER SEPARATOR | |
Bhagwat | Study of flow patterns and void fraction in vertical downward two phase flow | |
Abed et al. | Two-phase flow behaviour in airlift pumps | |
CN208366774U (en) | A kind of self-priming glass wares for the test of reservoir rocks wetability | |
CN203214036U (en) | Single well metering device for oil well | |
US20140366653A1 (en) | Multiphase sample container and method | |
RU2422804C2 (en) | Device for evaluation of amount of liquid in gas sample | |
RU2386029C1 (en) | Method of gaging of oil well and device for its implementation (versions) | |
RU2307249C1 (en) | Device for well oil production rate measurement | |
RU2670293C1 (en) | Method for selecting formation liquid without hydrocarbon gas production to the atmosphere | |
RU117971U1 (en) | INSTALLATION FOR MEASURING THE DEBIT OF OIL WELL PRODUCTS | |
JP2734722B2 (en) | Geothermal well two-phase fluid separation and sampling device | |
CN208136194U (en) | Gas well three phase metering separator | |
US3009359A (en) | Automatic well testing system | |
CN207278249U (en) | A kind of quick oil-water metering device | |
RU2750371C1 (en) | Separation tank for well measurement units | |
Fasesan | Hydraulic characteristics of sieve and valve trays | |
RU159473U1 (en) | INSTALLATION FOR TESTING OIL WELLS IN REAL TIME | |
CN201427017Y (en) | Sample gas separating device | |
RU2799684C1 (en) | Unit for measuring production rates of gas condensate and oil wells and method for its operation |