RU2186607C2 - Vacuum degasser - Google Patents
Vacuum degasser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186607C2 RU2186607C2 RU2000110244/12A RU2000110244A RU2186607C2 RU 2186607 C2 RU2186607 C2 RU 2186607C2 RU 2000110244/12 A RU2000110244/12 A RU 2000110244/12A RU 2000110244 A RU2000110244 A RU 2000110244A RU 2186607 C2 RU2186607 C2 RU 2186607C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- pipe
- diameter
- conical
- deflector
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для дегазации буровых растворов при проводке нефтяных и газовых скважин. The proposed device relates to the oil and gas industry and can be used for degassing drilling fluids when wiring oil and gas wells.
Известно устройство аналогичного назначения, которое можно считать прототипом (см. патент РФ 1223951 В 01 D 19/00,1984 г.). Известное устройство имеет горизонтальную дегазационную емкость с коаксиально расположенными в ней центральным приемным трубопроводом для подвода раствора и периферийными конусными тарелками, патрубок отвода газа, соединенный с вакуумным насосом, патрубок отвода дегазированного газа, а также гофрированной обечайкой с перфорацией на ее внутренних вершинах и цилиндроконической камерой с размещенными на ее верхней крышке периферийными пластинами и взаимодействующим с приемным трубопроводом подпружиненным клапаном, снабженным устройствами для регулирования усилия его прижатия к верхнему торцу приемного трубопровода и компенсации перепада давления в приемном трубопроводе, периферийные конусные тарелки снабжены пружинами и соединены с нижним торцом конической части цилиндроконической камеры, при этом гофрированная обечайка закреплена на внутренней стенке корпуса. A device for a similar purpose is known, which can be considered a prototype (see RF patent 1223951 B 01
Известное устройство снабжено регулирующими элементами, имеет внутри корпуса подпружиненный входной клапан и подпружиненные периферийные конические пластины приемного трубопровода, кроме того, имеются пружины, поддерживающие конусные тарелки и коническую эластичную оболочку, герметизирующую приемный трубопровод и расположенную по центральной оси, причем периферийные конические пластины расположены вокруг упомянутой эластичной конической оболочки. The known device is equipped with control elements, has a spring-loaded inlet valve and spring-loaded peripheral conical plates of the receiving pipe inside the housing, in addition, there are springs supporting the conical plates and a conical elastic shell that seals the receiving pipe and is located on the central axis, and the peripheral conical plates are located around the aforementioned elastic conical shell.
Известное устройство работает следующим образом. Буровой раствор поступает через эластичную коническую оболочку в дегазационную камеру, соединенную с вакуумным насосом. Из камеры раствор растекается вниз и проходит между конусными тарелками. Зазор между тарелками изменяется в зависимости от поступления раствора, который стекает вниз и выводится наружу. Выделившийся газ поступает через вакуумный насос за пределы рабочей зоны. The known device operates as follows. The drilling fluid flows through an elastic conical shell into a degassing chamber connected to a vacuum pump. From the chamber, the solution spreads down and passes between the conical plates. The gap between the plates varies depending on the flow of the solution, which flows down and out. The released gas flows through a vacuum pump outside the working area.
К недостаткам этого известного устройства относится то, что оно является в значительной степени сложным. Наличие подпружиненных клапанов, пружин между конусными тарелками повышает степень возможности засорения частицами грунта при эксплуатации и усложняет изготовление и монтаж. The disadvantages of this known device include the fact that it is largely complex. The presence of spring-loaded valves, springs between the cone plates increases the degree of possibility of contamination of soil particles during operation and complicates the manufacture and installation.
Кроме того, находящаяся внутри корпуса коническая оболочка работает в весьма сложных условиях наличия раствора, газа и подвергается непрерывной деформации, что сокращает срок ее службы и требует частых замен с остановкой и полной разборкой системы. In addition, the conical shell inside the case operates in very difficult conditions of the presence of a solution, gas and undergoes continuous deformation, which reduces its service life and requires frequent replacements with a stop and complete disassembly of the system.
Усложнения конструкции должны способствовать более равномерному распределению дегазируемого потока по коническим тарелкам, однако эти усложнения нельзя считать оправданными, так как равномерное распределение потока может быть достигнуто более простыми путями, в более простой конструкции, не имеющей подпружиненных движущихся элементов. Complications of the design should contribute to a more uniform distribution of the degassed flow over the conical plates, however, these complications cannot be considered justified, since uniform distribution of the flow can be achieved in simpler ways, in a simpler design that does not have spring-loaded moving elements.
Конструкция дегазатора, выполненного в соответствии с изобретением, повышает надежность работы устройства и, обеспечивая равномерное распределение дегазируемой жидкости по поверхности конических тарелок, вводит дополнительно ее перемешивание. The design of the degasser, made in accordance with the invention, increases the reliability of the device and, providing a uniform distribution of degassed liquid on the surface of the conical plates, introduces additional mixing.
Задачи изобретения решены в дегазаторе вакуумном, содержащем вертикальный полый цилиндрический корпус, закрытый сверху крышкой, а снизу имеющий сливную камеру для дегазированной жидкости с системой отвода, причем внутри корпуса установлен пакет соосных корпусу конических тарелок, расположенных вершиной конуса вверх с зазором между собой, вокруг установленной на оси пакета тарелок центральной загрузочной трубы, подающей дегазируемую жидкость на конические поверхности тарелок, при этом выходное отверстие загрузочной трубы сопряжено с дефлекторным устройством в виде емкости с расположенным в ее нижней части выходным калиброванным кольцом, надетым с зазором на выходной конец загрузочной трубы, а между коническими тарелками и загрузочной трубой выполнены центральные кольцевые отверстия, диаметр которых в верхней части пакета соизмерим с диаметром выходного калиброванного кольца дефлектора, а тарелки по периферии отстоят от стенок корпуса, который снабжен вертикальными перфорированными трубами для отвода выделенного газа, которые закрепляют тарелки между собой, и закрепляют пакет к корпусу, при этом диаметр центральных кольцевых отверстий уменьшается от верхней тарелки к нижней, а емкость дефлекторного устройства выполнена глухой. The objectives of the invention are solved in a vacuum degasser containing a vertical hollow cylindrical body, closed with a lid on top and with a drain chamber for degassed liquid with a drainage system at the bottom, and inside the case there is a package of conical plates aligned with the top of the cone, with the top of the cone up and with a gap around each other on the axis of the plate package of the Central loading pipe, supplying degassed liquid to the conical surface of the plates, while the outlet of the loading pipe is paired a deflector device in the form of a container with a calibrated output ring located in its lower part, worn with a gap on the output end of the loading pipe, and central ring holes are made between the conical plates and the loading pipe, the diameter of which in the upper part of the package is comparable with the diameter of the calibrated output of the deflector ring, and the plates on the periphery are separated from the walls of the casing, which is equipped with vertical perforated pipes to remove the released gas, which fix the plates to each other, and fasten the package to the housing, while the diameter of the Central annular holes decreases from the upper plate to the bottom, and the capacity of the deflector device is made deaf.
Далее предлагаемое устройство будет описано более подробно на основе чертежей, где:
- на фиг.1 показан общий вид дегазатора в разрезе;
- на фиг.2 показана схема перетока жидкости внутри дегазатора;
- на фиг.3 показана принципиальная схема обвязки дегазатора с циркуляционной системой буровой установки.Next, the proposed device will be described in more detail based on the drawings, where:
- figure 1 shows a General view of the degasser in section;
- figure 2 shows a diagram of the fluid flow inside the degasser;
- figure 3 shows a schematic diagram of the strapping of the degasser with the circulation system of the drilling rig.
Дегазатор состоит (фиг.1) из вертикально расположенного полого цилиндрического корпуса 1, служащего дегазационной емкостью 2. Корпус закрыт сверху крышкой 3, а снизу имеет сливную камеру 4 для дегазированной жидкости с системой ее отвода. Сливная камера 4 соединена с дегазационной емкостью 2 через приемный клапан 5, а с выходом в циркуляционную систему буровой - через выходной клапан 6 системы отвода. Внутри сливной камеры 4 имеется регулятор уровня 7 с перепускным выходным клапаном 8. The degasser consists (Fig. 1) of a vertically arranged hollow cylindrical body 1, which serves as a degassing
Внутри дегазационной емкости 2 установлен пакет соосных цилиндрическому корпусу и расположенных конусом вверх с зазором между собой конических тарелок 9. На условной оси пакета 9 расположена центральная загрузочная труба 10, подающая дегазируемую жидкость на конические поверхности тарелок 9. Выходное отверстие загрузочной трубы 10 сопряжено с дефлекторным устройством 11, которое выполнено в виде глухой емкости 12 с расположенным в ее нижней части выходным калиброванным кольцом 13, одетым с зазором на выходной конец загрузочной трубы 10. Пакет конических тарелок 9 расположен вокруг вертикальной загрузочной трубы 10 и снабжен центральными отверстиями 14, причем их диаметр в верхней части пакета 9 соизмерим с диаметром выходного калиброванного кольца 13 дефлектора 11 и уменьшается по направлению от верхней тарелки пакета 9 к нижней. Тарелки пакета 9 отстоят от стенок корпуса 1, закреплены между собой вертикальными перфорированными трубами 15, служащими для отвода газа. В верхней части дегазационной емкости 2 корпус 1 снабжен выходным для газа патрубком 16, подсоединенным трубами к вакуум-насосу. Загрузочная труба 10 на входе снабжена регулятором расхода 17. Под дегазатором размещена емкость 18 для сбора дегазированного раствора и отвода его в циркуляцию. Схема обвязки дегазатора с циркуляционной системой буровой установки включает емкость 19 (фиг.3), в которую поступает из скважины газированный раствор, дегазатор с емкостью 18 для сбора дегазированного раствора, вакуум-насос 20, соединенный трубопроводом с выходным для газа патрубком 16 дегазатора. Подача раствора в дегазационную емкость 2 осуществляется по загрузочной трубе 10 с регулятором расхода 17. Inside the
Дегазатор (фиг. 1,2,3,) работает следующим образом. Буровой раствор или другая, подлежащая дегазации жидкость, по загрузочной трубе 10 под воздействием разрежения, создаваемого в дегазационной емкости вакуум-насосом 20, поступает на дефлектор 11. Поток жидкости ударяется о поверхность емкости 12 дефлектора 11 и по калиброванному кольцу 13 широкой кольцевой струей стекает вниз. Размеры струи таковы, что часть потока поступает на верхнюю тарелку пакета 9, а остальной поток последовательно отсекается внутренними краями отверстий 14 тарелок и растекается по соответствующим тарелкам. Под действием разрежения газ выделяется из жидкости и отводится на выброс через патрубок 16 к вакуум-насосу 20 и далее на выброс. Дегазированная жидкость собирается в сливной камере 4. Когда уровень жидкости в камере 4 поднимается так, что поплавок регулятора уровня 7 оказывается в крайнем верхнем положении, перепускной клапан 8 соединяет камеру 7 с атмосферой, при этом ранее закрытый выкидной клапан 6 открывается, а ранее открытый приемный клапан 5 под действием атмосферного давления закрывается, причем в дегазационной емкости 2 вакуум сохраняется. Через открывшийся выкидной клапан 6 жидкость сливается из камеры 4. При этом, когда поплавок регулятора уровня 7 оказывается в крайнем нижнем положении, камера 4 посредством перепускного клапана 8 соединяется с вакуум-насосом, в камере 4 снова восстанавливается вакуум, клапан 6 закрывается, а клапан 5 открывается и процесс повторяется. Из клапана 6 жидкость поступает в приемный резервуар 18 и далее в циркуляцию. The degasser (Fig. 1,2,3,) works as follows. The drilling fluid or other liquid to be degassed through the
Значительную роль в дегазации играет дефлектор. При соответствующем подборе диаметра его калиброванного кольца 13 весь поток жидкости из загрузочной трубы 10 направляется в зазор между загрузочной трубой 10 и центральными отверстиями 14, выполненными в тарелках 9. A significant role in degassing is played by the deflector. With appropriate selection of the diameter of its calibrated
Внутренний диаметр D калиброванного кольца 13 выбирается, например, из известного соотношения (см. Чугаев Р.Р. "Гидравлика": Учебник для ВУЗов. 4-е издание. , дополненное и переработанное.-Л.; "Энергоиздат". Ленинградское отделение, 1962 г. , с. 382), связывающего расход жидкости при истечении через отверстие:
где Q - максимальная производительность дегазатора по буровому раствору, м3/с;
площадь сечения зазора между калиброванным кольцом 13 и трубой 10, м2;
DT - наружный диаметр загрузочной трубы, м;
μ - коэффициент расхода;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - высота емкости 12 дефлектора, м, откуда
Диаметр отверстия 14 верхней тарелки D1 выбирается, например, из условия касания края отверстия 14 верхней тарелки струей жидкости, вытекающей из дефлектора:
D1 = D+htgα, м, [3]
где h - расстояние от калиброванного кольца 13 до верхней тарелки, м;
α - угол расширения струи жидкости, вытекающей из дефлектора, рассчитываемый, например, по формуле [3, с.403]:
tgα = 2,4a,
где а - коэффициент структуры, а=0,04÷0,12.The inner diameter D of the calibrated
where Q is the maximum degasser productivity in drilling mud, m 3 / s;
the cross-sectional area of the gap between the
D T is the outer diameter of the loading pipe, m;
μ is the flow coefficient;
g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
N - height of the tank 12 deflector, m, where
The diameter of the
D 1 = D + htgα, m, [3]
where h is the distance from the
α is the angle of expansion of the liquid jet flowing from the deflector, calculated, for example, according to the formula [3, p. 403]:
tgα = 2,4a,
where a is the structure coefficient, a = 0.04 ÷ 0.12.
Пример расчета: пусть
DT=0,16i;
H=0,1i; h=0,1i, a=0,1,
тогда
tgα = 2,4•0,1=0,24
D1=0,32+0,1•0,24=0,344i=344ii. [2]
Кольцевые отверстия 14, принимающие поток жидкости, истекающий из калиброванного кольца 13, выбираются соответственно с учетом их взаимодействия с потоком дегазируемой жидкости и распределения жидкости наиболее равномерно между тарелками. Так как отверстия 14 выполнены с диаметрами, уменьшающимися от верхней тарелки к нижней, то зазор между трубой 10 и отверстиями 14 оказывается уменьшающимся по направлению сверху вниз. Соответствующий подбор диаметров отверстий 14 обеспечивает равномерное распределение жидкости между тарелками, малочувствительное к засорению посторонними включениями. Например, как показывают экспериментальные данные, достаточно равномерное распределение жидкости по тарелкам происходит тогда, когда диаметр отверстий 14 Dn уменьшается сверху вниз от диаметра D1 отверстия верхней тарелки до диаметра отверстия нижней тарелки, равного наружному диаметру загрузочной трубы 10 по линейному закону:
где к - число тарелок в пакете;
n - номер тарелки сверху вниз;
Dn - диаметр n-й тарелки.Calculation example: let
D T = 0.16i;
H = 0.1i; h = 0,1i, a = 0,1,
then
tgα = 2.4 • 0.1 = 0.24
D 1 = 0.32 + 0.1 • 0.24 = 0.344i = 344ii. [2]
The
where k is the number of plates in the bag;
n is the number of the plate from top to bottom;
D n is the diameter of the nth plate.
Если наличие калиброванного кольца 13 и сужающихся книзу отверстий 14 способствует более равномерному распределению жидкости по тарелкам, то наличие дефлектора 11, выполненного в виде глухой емкости, позволяет использовать дополнительный эффект местной турбулизации потока при резком изменении направления движения жидкости, во-первых, в дефлекторе, а затем струй жидкости, контактирующих с краями отверстий тарелок. Как известно, производительность дегазации по газу определяется из соотношения, характерного для всех абсорбционных процессов: см. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия,1973, с. 440:
где М - скорость процесса (в данном случае - производительность по газу);
k - коэффициент массопередачи;
F - площадь поверхности контакта жидкости и газа;
Δy - движущая сила процесса (в данном случае - величина вакуума).If the presence of a calibrated
where M is the speed of the process (in this case, the gas productivity);
k is the mass transfer coefficient;
F is the surface area of the contact of the liquid and gas;
Δy is the driving force of the process (in this case, the magnitude of the vacuum).
Величина коэффициента массопередачи, например, для насадочных абсорберов определяется из отношения [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973, с.463.]:
K~NU=0,0021 Re 0,75Pr 0,5, [6]
где NU, Re, Rr - критерии Нуссельта, Рейнольдса и Прандтля соответственно.The value of the mass transfer coefficient, for example, for packed absorbers is determined from the ratio [Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. M .: Chemistry, 1973, p. 463.]:
K ~ N U = 0.0021 R e 0.75 P r 0.5 , [6]
where N U , R e , R r are the Nusselt, Reynolds, and Prandtl criteria, respectively.
Для пленочных абсорберов [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973, с.460.]:
где В, m, n, р - эмпирические коэффициенты;
m=0,45-1;
δï∂ - толщина пленки жидкости;
Н - высота аппарата.For film absorbers [Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. M .: Chemistry, 1973, p. 460.]:
where B, m, n, p are empirical coefficients;
m = 0.45-1;
δ ï∂ is the liquid film thickness;
H is the height of the apparatus.
Как видим, коэффициент массопередачи определяется, в частности, критерием Рейнольдса Re, являющимся мерой интенсивности местной турбулентности потока, то есть, чем выше турбулизация потока, в том числе в дефлекторе и на краях тарелок, тем выше коэффициент массопередачи и как следствие эффективность дегазации.As you can see, the mass transfer coefficient is determined, in particular, by the Reynolds criterion R e , which is a measure of the intensity of local flow turbulence, that is, the higher the turbulization of the flow, including in the deflector and at the edges of the plates, the higher the mass transfer coefficient and, as a consequence, the degassing efficiency.
Благодаря равномерному распределению жидкости по поверхности тарелок, в том числе в случае загрязненных жидкостей, высокой местной турбулизации потока, а также вследствие отвода газа через перфорированные трубы обеспечивается повышение доли (Dy) удаленного из газированного раствора газа, определяемой из соотношения (см. пат. РФ 1706664, А 1 В 01 D 19/00,1988):
где ρu, ρg, ρr - соответственно плотность полностью газированного раствора, плотность раствора на выходе из дегазатора, плотность газированного раствора на входе в дегазатор соответственно на 17-20%. Наличие вертикальных перфорированных труб 15 обеспечивает вывод выделившегося из раствора газа из зоны соприкосновения с жидкостью и предотвращает повторное попадание газа в дегазированную жидкость.Due to the uniform distribution of liquid on the surface of the plates, including in the case of contaminated liquids, high local turbulization of the flow, and also due to the removal of gas through perforated pipes, an increase in the fraction (D y ) of gas removed from the carbonated solution is determined from the ratio (see US Pat. RF 1706664, A 1 B 01
where ρ u , ρ g , ρ r - respectively, the density of a fully carbonated solution, the density of the solution at the outlet of the degasser, the density of the carbonated solution at the entrance to the degasser, respectively, 17-20%. The presence of vertical
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000110244/12A RU2186607C2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Vacuum degasser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000110244/12A RU2186607C2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Vacuum degasser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000110244A RU2000110244A (en) | 2002-02-20 |
RU2186607C2 true RU2186607C2 (en) | 2002-08-10 |
Family
ID=20233721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000110244/12A RU2186607C2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Vacuum degasser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186607C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496549C1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-10-27 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Device for degassing of substances |
RU2612180C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургская Государственная художественно-промышленная Академия имени А.Л. Штиглица" | Device for vacuum degassing of molten glass mass |
-
2000
- 2000-04-20 RU RU2000110244/12A patent/RU2186607C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496549C1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-10-27 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Device for degassing of substances |
RU2612180C1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургская Государственная художественно-промышленная Академия имени А.Л. Штиглица" | Device for vacuum degassing of molten glass mass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7014756B2 (en) | Method and apparatus for separating immiscible phases with different densities | |
US4857197A (en) | Liquid separator with tangential drive fluid introduction | |
US8496740B1 (en) | Apparatus for separating oil well products | |
CA2464907A1 (en) | Method and apparatus for separating immiscible phases with different densities | |
CA2053326C (en) | Apparatus for separating commingling heavier and lighter immiscible liquids | |
CA3025994C (en) | Hydrocarbon-water separator | |
US20070209996A1 (en) | Multilayer energy dissipating inlet column in center-feed clarifiers | |
US4684467A (en) | Oil separator | |
KR20010024569A (en) | Method and apparatus for separating floating pollutants | |
JPS631906B2 (en) | ||
US3212234A (en) | Separation method and apparatus | |
CA3030856A1 (en) | Separation vessel with enhanced particulate removal | |
WO2017164747A1 (en) | Hydrocarbon-water separator | |
AU2004296266B2 (en) | Flotation separator | |
RU2186607C2 (en) | Vacuum degasser | |
US4287063A (en) | Apparatus for separating liquids | |
US3499531A (en) | Cyclonic separation devices | |
US5640994A (en) | Liquid reservoir | |
NO325190B1 (en) | Method and apparatus for separating particles from a fluid. | |
US4214880A (en) | Liquid seal system, e.g. for a flare stack | |
US5779917A (en) | Process for separating fluids having different densities | |
RU14527U1 (en) | VACUUM DEGASER | |
JPS6234402B2 (en) | ||
GB1586609A (en) | Mud degassing trough and process | |
EP0610403B1 (en) | Liquid reservoir |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060421 |