RU2205702C1 - Turbo-separator - Google Patents

Turbo-separator Download PDF

Info

Publication number
RU2205702C1
RU2205702C1 RU2002113880/12A RU2002113880A RU2205702C1 RU 2205702 C1 RU2205702 C1 RU 2205702C1 RU 2002113880/12 A RU2002113880/12 A RU 2002113880/12A RU 2002113880 A RU2002113880 A RU 2002113880A RU 2205702 C1 RU2205702 C1 RU 2205702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
gas
oil
phase separation
water
Prior art date
Application number
RU2002113880/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Х.З. Юсупов
зов Р.М. Гил
Р.М. Гилязов
Т.А. Бакиев
Original Assignee
Юсупов Хамза Зуфарович
Гилязов Раиль Масалимович
Бакиев Тагир Ахметович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юсупов Хамза Зуфарович, Гилязов Раиль Масалимович, Бакиев Тагир Ахметович filed Critical Юсупов Хамза Зуфарович
Priority to RU2002113880/12A priority Critical patent/RU2205702C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205702C1 publication Critical patent/RU2205702C1/en

Links

Abstract

FIELD: devices for separation of multi-phase gas-and-liquid mixtures. SUBSTANCE: proposed turbo-separator has housing divided into sections for introduction of starting mixture and discharge of separated products with respective branch pipes. Fitted on revolving shaft of separator are bladed members with separating units and perforated baffles for flow of gas. EFFECT: minimum residual pressure of saturation of gas-and-liquid mixtures. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения многофазных газожидкостных смесей, в частности нефтегазоводосодержащих, и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической и газовой отраслях промышленности,
Известен турбоциклон, содержащий вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесо-завихритель, выполненное в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки, образующие межлопаточные каналы, способствующие созданию потока градиентов скорости, достаточных для разрушения структуры газожидкостной смеси и снижения ее вязкости (а.с. 1012991, В 04 С 3/06, oп. 23.04.83).The invention relates to devices for separating multiphase gas-liquid mixtures, in particular oil and gas containing water, and can be used in the oil, petrochemical and gas industries,
Known turbocyclone containing a vertical housing with a cover on which is mounted on a rotating shaft of the impeller-swirl, made in the form of three profiled disks, between which are installed blades forming interscapular channels, contributing to the creation of a flow of velocity gradients sufficient to destroy the structure of the gas-liquid mixture and reduce its viscosity (a.s. 1012991, B 04 C 3/06, op. 23.04.83).

Назначение известного турбоциклона - отделение газа от жидкой части смеси, в нем не предусмотрено разделение жидкости на составляющие ее фазы. The purpose of the known turbocyclone is to separate the gas from the liquid part of the mixture, it does not provide for the separation of the liquid into its phases.

Известен трехпродуктовый гидроциклон для осветления маслосодержащих сточных вод, осуществляющий разделение жидкой смеси на составляющие ее фазы - нефтепродукт, воду и шлам (а.с. 476033, В 04 С 5/12, oп. 05.07.75). Гидроциклон представляет собой трехкамерный аппарат: нижняя камера - для ввода исходной смеси с подводящим и Песковым патрубками, средняя камера - для выделения осветленной воды с водяным патрубком, верхняя - для выделения масла с масляным патрубком. Камеры оснащены концентрично установленными сливными патрубками. Камера ввода исходной смеси снабжена лопастным элементом. Known three-product hydrocyclone for the clarification of oil-containing wastewater, carrying out the separation of the liquid mixture into its constituent phases - oil, water and sludge (AS 476033, 04 C 5/12, op. 05.07.75). The hydrocyclone is a three-chamber apparatus: the lower chamber for introducing the initial mixture with the inlet and sand pipes, the middle chamber for separating clarified water with a water pipe, and the upper one for separating oil with an oil pipe. The chambers are equipped with concentrically mounted drain pipes. The input chamber of the initial mixture is equipped with a blade element.

Известный гидроциклон предназначен для разделения многофазных смесей, не содержащих в своем составе газовую фазу, кроме того, вследствие небольших окружных скоростей восходящего потока он обладает невысокой эффективностью разделения. The known hydrocyclone is intended for the separation of multiphase mixtures that do not contain a gas phase, in addition, due to the small peripheral velocities of the upward flow, it has a low separation efficiency.

Таким образом, возникла проблема эффективного разделения многофазных газожидкостных смесей, в частности нефтегазоводосодержащих с остаточным явлением давления насыщения до 40%, образующихся при добыче нефти из многопластовых скважин. Thus, the problem arose of the efficient separation of multiphase gas-liquid mixtures, in particular oil-gas-water mixtures with a residual saturation pressure of up to 40%, generated during oil production from multilayer wells.

Технический результат - уменьшение остаточного явления давления насыщения нефтегазоводосодержащих смесей. The technical result is a decrease in the residual phenomenon of saturation pressure of oil and gas mixtures.

Указанный технический результат достигается тем, что известный турбосепаратор, включающий корпус, разделенный на секции ввода многофазной смеси с тангенциальным патрубком и лопастным элементом, выделения водяной фазы и выделения нефтяной фазы с водяным и нефтяным патрубками, согласно изобретению снабжен секцией выделения газовой фазы с газовым патрубком, в которой размещены перегородки с отверстиями, а секция выделения нефтяной фазы оснащена, по меньшей мере, одним лопастным элементом с жестко прикрепленным к нему сепарационным приспособлением, при этом упомянутые лопастные элементы и перегородки насажены на вал разнопеременного диаметра, установленный в корпусе с возможностью вращения, а секция ввода многофазной смеси совмещена с секцией выделения водяной фазы, причем профиль лопастного элемента упомянутой секции выполнен дугообразным на уровне патрубка ввода многофазной смеси и конусообразным - на уровне водяного патрубка. The specified technical result is achieved by the fact that the known turbo separator comprising a housing divided into sections for introducing a multiphase mixture with a tangential nozzle and a blade element, separating the aqueous phase and separating the oil phase with the water and oil nozzles, according to the invention, is equipped with a gas phase separation section with a gas nozzle, in which partitions with openings are placed, and the oil phase separation section is equipped with at least one blade element with a separation additive rigidly attached to it a feature, while the said blade elements and partitions are mounted on a shaft of variable diameter, mounted in the housing rotatably, and the input section of the multiphase mixture is combined with the separation section of the aqueous phase, and the profile of the blade element of the said section is arcuate at the level of the input pipe of the multiphase mixture and conical - at the level of the water pipe.

Целесообразно кромку нижней перегородки секции выделения газовой фазы выполнить конусообразной. It is advisable to make the edge of the lower partition of the gas phase separation section conical.

Каждая перегородка секции выделения газовой фазы может иметь, по меньшей мере, 8 отверстий, причем соответствующие отверстия перегородок смещены друг относительно друга. Each partition of the gas phase separation section may have at least 8 openings, the corresponding opening of the partitions being offset from each other.

Желательно лопастной элемент секции выделения нефтяной фазы выполнить с выемками для жесткого крепления сепарационного приспособления. It is desirable to perform the blade element of the oil phase separation section with recesses for rigidly securing the separation device.

Сепарационное приспособление желательно выполнить в виде кольцеобразной перегородки с верхними и нижними лопатками. The separation device is preferably performed in the form of an annular partition with upper and lower blades.

Диаметр вала секции ввода многофазной смеси может быть выполнен больше диаметра вала секции выделения нефтяной фазы, который, в свою очередь, может быть выполнен больше диаметра вала секции выделения газовой фазы. The diameter of the shaft of the input section of the multiphase mixture can be made larger than the diameter of the shaft of the oil phase separation section, which, in turn, can be made larger than the shaft diameter of the gas phase separation section.

Целесообразно патрубок ввода многофазной смеси расположить выше водяного патрубка и сместить относительно последнего на 350o по окружности корпуса.It is advisable to place the inlet of the multiphase mixture above the water inlet and offset relative to the latter by 350 o around the circumference of the housing.

Секция выделения газовой фазы с перегородками необходима для окончательной дегазации прошедшей обработку смеси, накопления и отвода газа, конусообразная кромка нижней перегородки предусмотрена для возврата частиц нефти, унесенных с газом в секцию выделения газа. The gas phase separation section with baffles is necessary for the final degassing of the processed mixture, the accumulation and removal of gas, the conical edge of the lower baffle is provided for the return of oil particles carried away with gas to the gas separation section.

Лопастной элемент, размещенный в камере выделения нефти с прикрепленным к нему сепарационным приспособлением с лопатками, позволяет продвигать нефтегазовую смесь вдоль оси вращения вверх с одновременным раздроблением частиц этой смеси и отводом выделившейся нефтяной фазы через соответствующий патрубок. A blade element located in the oil separation chamber with a separation device with blades attached to it allows the oil and gas mixture to be advanced along the axis of rotation upwards with simultaneous fragmentation of the particles of this mixture and the removal of the released oil phase through the corresponding pipe.

Вал переменного диаметра необходим для безошибочного набора вышеупомянутых секций при сборке турбосепаратора в полевых условиях. A variable-diameter shaft is necessary for an error-free set of the above sections when assembling a turbo separator in the field.

Оснащение секции ввода многофазной смеси лопастным элементом с дугообразным профилем на уровне ввода многофазной смеси и конусообразным - на уровне водяного патрубка позволяет разрушить многофазную нефтегазоводосодержащую смесь с одновременным выводом частиц воды по направляющим конусообразных лопастей в водяной патрубок. Equipping the input section of the multiphase mixture with a blade element with an arched profile at the input level of the multiphase mixture and cone-shaped at the level of the water pipe allows you to destroy the multi-phase oil and gas-water mixture with the simultaneous withdrawal of water particles along the guides of the conical blades into the water pipe.

Смещение патрубка ввода исходной многофазной смеси относительно водяного патрубка на 350o позволяет отобрать водяную фазу сразу же на первом круге вращения смеси лопастным элементом.The offset of the input pipe of the input multiphase mixture relative to the water pipe by 350 o allows you to select the water phase immediately on the first circle of rotation of the mixture with a blade element.

Совокупность всех вышеуказанных признаков направлена на сведение к минимуму остаточного явления давления насыщения, что является необходимым для эффективного разделения нефтегазоводосодержащих смесей с преимущественным выделением газовой фазы. The totality of all the above signs is aimed at minimizing the residual phenomenon of saturation pressure, which is necessary for the effective separation of oil and gas mixtures with the predominant release of the gas phase.

На прилагаемом чертеже показан предлагаемый турбосепаратор, продольный разрез. The accompanying drawing shows the proposed turbo separator, a longitudinal section.

Турбосепаратор содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и выходными патрубками водяной фазы 3, нефтяной фазы 4 и газовой фазы 5. Корпус разделен на секции ввода исходной многофазной нефтегазоводосодержащей смеси 6 и секции выделения нефтяной фазы 7 и газовой фазы 8. Секция выделения водяной фазы совмещена с секцией ввода исходной многофазной смеси, причем патрубок 2 размещен выше патрубка 3 и смещен относительно последнего на 350o по окружности корпуса. В секции ввода исходной многофазной нефтегазоводосодержащей смеси на валу 9 установлен лопастной элемент 10 с фигурным профилем, причем профиль лопастного элемента против патрубка ввода исходной многофазной нефтегазоводосодержащей смеси выполнен дугообразным, а против водяного патрубка - конусообразным. В секции выделения нефтяной фазы 7 также размещен лопастной элемент 11, который имеет выемки 12 на своих лопастях для жесткого крепления сепарационного приспособления, которое представляет собой кольцеобразную перегородку 13 с верхними 14 и нижними лопатками 15. Нижние лопатки 15 приварены к выемкам 12 лопастного элемента 11. В секции выделения газовой фазы 8 размещены перегородки 16 с отверстиями 17 для перехода газовой фазы, нижняя перегородка - с конусообразной кромкой 18. Оси соответствующих отверстий перегородок смещены на 10-12 мм. Эта секция оснащена двумя патрубками 19 для выхода газовой фазы, которые затем соединяются в один выходной 5. Сверху турбосепаратор закрыт крышкой 20, на которой смонтированы уплотнительные втулки 21. Лопастные элементы и перегородки насажены на вал, установленный в корпусе с возможностью вращения на опоре 22 с шариком 23, при этом диаметр вала выполнен переменным, уменьшающимся от нижней секции ввода многофазной нефтегазоводосодержащей смеси к верхней секции выделения газовой фазы на 2-3 мм от секции к секции. На выходном конце вала предусмотрена муфта 24 с ручкой для ручного запуска турбосепаратора в начальный момент работы даже под водой при подводных работах.The turboseparator comprises a housing 1 with an inlet pipe 2 and outlet pipes for a water phase 3, an oil phase 4 and a gas phase 5. The casing is divided into input sections of an initial multiphase oil and gas-water mixture 6 and an oil phase 7 separation section and a gas phase 8. The aqueous phase separation section is aligned with the input section of the initial multiphase mixture, and the pipe 2 is placed above the pipe 3 and offset relative to the latter by 350 o around the circumference of the housing. In the input section of the initial multiphase oil and gas-water mixture, a blade element 10 with a curved profile is installed on the shaft 9, the profile of the blade element against the input pipe of the input multiphase oil and gas-water mixture being arcuate, and conical against the water pipe. In the oil phase separation section 7, a blade element 11 is also located, which has recesses 12 on its blades for rigidly securing the separation device, which is an annular partition 13 with upper 14 and lower blades 15. The lower blades 15 are welded to the recesses 12 of the blade element 11. In the gas phase separation section 8, partitions 16 with openings 17 for the transition of the gas phase are placed, the lower partition with a conical edge 18. The axes of the corresponding partitions openings are offset by 10-12 mm. This section is equipped with two nozzles 19 for the exit of the gas phase, which are then connected to one output 5. The turbo separator is closed by a cover 20 on top of which the sealing sleeves are mounted 21. The blade elements and partitions are mounted on a shaft mounted in the housing with the possibility of rotation on the support 22 s a ball 23, while the shaft diameter is made variable, decreasing from the lower section of the input multiphase oil and gas-water mixture to the upper section of the gas phase by 2-3 mm from section to section. At the output end of the shaft, a sleeve 24 with a handle is provided for manually starting the turbo separator at the initial moment of operation even underwater during underwater operations.

Турбосепаратор работает следующим образом. Исходная многофазная нефтегазоводосодержащая смесь под давлением из скважины по патрубку 2 поступает в секцию 6 на дугообразную часть вращающегося лопастного элемента 10, где разбивается на составляющие нефть, воду и газ. Частицы соленой воды, обойдя корпус сепаратора по окружности 350o, попадают на конусообразные направляющие лопастного элемента 10 и выводятся из корпуса по патрубку 3, после чего осветленная вода может быть закачана обратно в нефтяной пласт. Нефтяная и газовая фазы поднимаются в секцию выделения нефти 7, где под воздействием лопаток 14 и 15 сепарационного приспособления частицы нефти отделяются от газовой фазы, направляются и выводятся по нефтяному патрубку 4. Остаточное явление давления насыщения газожидкостной смеси на этом уровне уже может быть снижено на 30%.Turboseparator works as follows. The initial multiphase oil and gas-water mixture under pressure from the well through the pipe 2 enters section 6 on the arcuate part of the rotating blade element 10, where it is divided into components of oil, water and gas. Particles of salt water, bypassing the cage of the separator around a circle of 350 o , fall on the cone-shaped guides of the blade element 10 and are discharged from the housing through the pipe 3, after which the clarified water can be pumped back into the oil reservoir. The oil and gas phases rise to the oil separation section 7, where under the influence of the blades 14 and 15 of the separation device, the oil particles are separated from the gas phase, sent and removed through the oil pipe 4. The residual saturation pressure of the gas-liquid mixture at this level can already be reduced by 30 %

Далее газ проходит через отверстия 17 перегородок 16, частично увлекая за собой нефть, которая, оседая, с нижней перегородки по конусообразной кромке 18 и по внутренней стенке корпуса возвращается в секцию выделения нефти 7. Газовая фаза собирается и отводится через патрубки 19 и 5. В зависимости от качества исходной нефтегазосодержащей смеси и необходимой степени разделения составляющих фаз этой смеси эффективность разделения может быть увеличена добавлением количества лопастных элементов и перегородок. Next, the gas passes through the holes 17 of the partitions 16, partially dragging oil along, which, settling, from the lower partition along the conical edge 18 and along the inner wall of the housing returns to the oil separation section 7. The gas phase is collected and discharged through the pipes 19 and 5. B Depending on the quality of the initial oil and gas-containing mixture and the necessary degree of separation of the constituent phases of this mixture, the separation efficiency can be increased by adding the number of blade elements and partitions.

Предлагаемый турбосепаратор позволяет свести к минимуму или полностью устранить остаточное явление давления насыщения нефтегазоводосодержащей смеси, что обеспечивает эффективное разделение смеси с преимущественным отделением газовой фазы. The proposed turbo separator can minimize or completely eliminate the residual phenomenon of saturation pressure of the oil-gas-water-containing mixture, which ensures effective separation of the mixture with predominant separation of the gas phase.

Турбосепаратор может быть использован на нефтяных промыслах для предварительного разделения добываемой нефтегазоводосодержащей смеси с последующим замером трех фаз на отдельных счетчиках с целью определения геологических параметров эксплуатационной или бурящейся скважины. The turboseparator can be used in oil fields for preliminary separation of the extracted oil and gas-water mixture with subsequent measurement of the three phases in separate meters in order to determine the geological parameters of the production or drilling wells.

Компактный, удобный в эксплуатации турбосепаратор может найти применение при подводной добыче нефти и в континентальном шельфе на море с отводом всех трех фаз из-под толщи воды на платформу. A compact, easy-to-use turbo separator can be used for underwater oil production and in the continental shelf at sea with the removal of all three phases from under the water column to the platform.

Турбосепаратор может быть спроектирован как стационарной установкой, так и транспортабельной для геологической полевой службы с дополнением некоторых измерительных приборов, а также как вертолетный вариант. The turboseparator can be designed both as a stationary unit and as transportable for the geological field service with the addition of some measuring instruments, as well as as a helicopter version.

Claims (7)

1. Турбосепаратор, включающий корпус, разделенный на секции ввода многофазной смеси с тангенциальным патрубком и лопастным элементом, выделения водяной фазы и выделения нефтяной фазы с водяным и нефтяным патрубками, отличающийся тем, что он снабжен секцией выделения газовой фазы с газовым патрубком, в которой размещены перегородки с отверстиями, а секция выделения нефтяной фазы оснащена, по меньшей мере, одним лопастным элементом с жестко прикрепленным к нему сепарационным приспособлением, при этом вышеупомянутые лопастные элементы и перегородки насажены на вал переменного диаметра, установленный в корпусе с возможностью вращения, а секция ввода многофазной смеси совмещена с секцией выделения водяной фазы, причем профиль лопастного элемента упомянутой секции выполнен дугообразным на уровне патрубка ввода многофазной смеси и конусообразным - на уровне водяного патрубка. 1. A turbo separator comprising a housing divided into sections for introducing a multiphase mixture with a tangential nozzle and a blade element, separating the aqueous phase and separating the oil phase with the water and oil nozzles, characterized in that it is equipped with a gas phase separation section with a gas nozzle in which partitions with openings, and the oil phase separation section is equipped with at least one blade element with a separation device rigidly attached to it, while the aforementioned blade elements and regorodki planted on variable diameter shaft mounted in the housing rotatably, and the input section of the multiphase mixture is combined with a water phase selection section, the profile of the vane member of said arcuate section is formed at the level of the input pipe of a multiphase mixture and the conical - at the level of the water tube. 2. Турбосепаратор по п.1, отличающийся тем, что кромка нижней перегородки секции выделения газовой фазы выполнена конусообразной. 2. The turboseparator according to claim 1, characterized in that the edge of the lower partition of the gas phase separation section is conical. 3. Турбосепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждая перегородка секции выделения газовой фазы имеет, по меньшей мере, 8 отверстий, причем соответствующие отверстия перегородок смещены друг относительно друга. 3. The turbo separator according to claim 1, characterized in that each partition of the gas phase separation section has at least 8 holes, the corresponding opening of the partitions being offset from each other. 4. Турбосепаратор по п.1, отличающийся тем, что лопастной элемент секции выделения нефтяной фазы выполнен с выемками для крепления сепарационного приспособления. 4. The turbo separator according to claim 1, characterized in that the blade element of the oil phase separation section is made with recesses for securing the separation device. 5. Турбосепаратор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что сепарационное приспособление выполнено в виде кольцеобразной перегородки с верхними и нижними лопатками. 5. The turbo separator according to claim 1 or 4, characterized in that the separation device is made in the form of an annular partition with upper and lower blades. 6. Турбосепаратор по п. 1, отличающийся тем, что диаметр вала секции ввода многофазной смеси больше диаметра вала секции выделения нефтяной фазы, который, в свою очередь, больше диаметра вала секции выделения газовой фазы. 6. The turbo separator according to claim 1, characterized in that the shaft diameter of the multiphase mixture input section is larger than the diameter of the oil phase separation section shaft, which, in turn, is larger than the shaft diameter of the gas phase separation section. 7. Турбосепаратор по п.1, отличающийся тем, что патрубок ввода многофазной смеси расположен выше водяного патрубка и смещен относительно последнего на 350o по окружности корпуса.7. The turbo separator according to claim 1, characterized in that the nozzle for introducing a multiphase mixture is located above the water nozzle and is offset from the latter by 350 o around the circumference of the housing.
RU2002113880/12A 2002-05-27 2002-05-27 Turbo-separator RU2205702C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113880/12A RU2205702C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Turbo-separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113880/12A RU2205702C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Turbo-separator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2205702C1 true RU2205702C1 (en) 2003-06-10

Family

ID=29211944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002113880/12A RU2205702C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Turbo-separator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2205702C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6872239B2 (en) Method and a system for separating a mixture
US6193070B1 (en) Apparatus for separating solids drilling fluids
DK176468B1 (en) Combined degassing and flotation tank
CA2639428C (en) Gas separator within esp shroud
CA2705127C (en) Revolution vortex tube gas/liquids separator
JPH08238402A (en) Small-sized and highly efficient gas/liquid separating method and apparatus
US8092692B2 (en) Apparatus and method for separating immiscible fluid components
RU2627375C2 (en) Device for cyclone separation of gas-liquid mixture flow into gas-phase fraction and liquid fraction, additionally equipped with special tank
US4834887A (en) In-line coaxial centrifugal separator with helical vane
CA2587594C (en) Flow separator and flow separation method
RU95119418A (en) METHOD AND DEVICE FOR GAS AND LIQUID SEPARATION
GB1457750A (en) Centrifugal separator for three phase mixture
CA2635663A1 (en) Method, system and apparatus for concentrating solids from drilling slurry
NO314024B1 (en) A cyclone
JPH01119354A (en) Separator of rotating eddy type for unhomogeneous liguid
WO2008045253A3 (en) Compact multiphase inline bulk water separation method and system for hydrocarbon production
NO313580B1 (en) Device by a dynamic particle separator
US9248385B2 (en) Centrifuge separator
US8955691B2 (en) Spiral ramp hydrocyclone
WO2008072087A2 (en) Fluid treatment
KR840005670A (en) Energy recovery centrifuge
RU2205702C1 (en) Turbo-separator
CA2195267A1 (en) Hydrocyclone
RU2456052C2 (en) Method and device for separation of oil-water mixes
RU2308313C1 (en) Liquid-gas separator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060528