RU2425709C1 - Gas-liquid separator - Google Patents
Gas-liquid separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425709C1 RU2425709C1 RU2009144366/05A RU2009144366A RU2425709C1 RU 2425709 C1 RU2425709 C1 RU 2425709C1 RU 2009144366/05 A RU2009144366/05 A RU 2009144366/05A RU 2009144366 A RU2009144366 A RU 2009144366A RU 2425709 C1 RU2425709 C1 RU 2425709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- separator
- channel
- spiral
- Prior art date
Links
Landscapes
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для выделения свободных газовых включений из потока жидкости и может быть использовано, в частности, для отделения газа от нефти.The invention relates to devices for separating free gas inclusions from a liquid stream and can be used, in particular, for separating gas from oil.
Существует газожидкостный сепаратор, представляющий собой прямолинейный отрезок трубы, имеющий уклон в направлении течения по нему жидкости. Сепаратор требует длинный участок для своего размещения.There is a gas-liquid separator, which is a straight pipe segment having a slope in the direction of fluid flow through it. The separator requires a long section for its placement.
Этого недостатка лишен газожидкостный сепаратор, в котором канал течения газожидкостной смеси выполнен в виде спирали (RU 2185872 С2, 27.07.2002). Сепаратор выполнен в виде винтовой поверхности, расположенной между двумя цилиндрами. При этом пленка жидкости с распределенными пузырьками газа стекает вниз по винтовой траектории, заданной совместным действием центробежной и гравитационной сил. Это содействует отделению пузырьков газа, распределенных в пленке жидкости. Выделяющийся из жидкости газ выводится через отверстия в центральном цилиндре. Жидкость отбирается насосом из нижней части сепаратора.This disadvantage is deprived of the gas-liquid separator, in which the flow channel of the gas-liquid mixture is made in the form of a spiral (RU 2185872 C2, 07.27.2002). The separator is made in the form of a helical surface located between two cylinders. In this case, a liquid film with distributed gas bubbles flows down a spiral path defined by the combined action of centrifugal and gravitational forces. This facilitates the separation of gas bubbles distributed in the liquid film. The gas released from the liquid is discharged through openings in the central cylinder. Liquid is drawn by the pump from the bottom of the separator.
Спиральный канал при той же эквивалентной длине сепарации, что и в прямолинейной наклонной трубе, имеет значительно меньшие габариты. Кроме того, из-за криволинейного движения жидкости в спиральном канале возникает центробежное ускорение, которое, складываясь с земной гравитацией, повышает выталкивающую силу, действующую на газовые включения, что в свою очередь ускоряет процесс вывода свободного газа, а следовательно, позволяет дополнительно уменьшить габариты устройства.The spiral channel with the same equivalent separation length as in a straight inclined pipe has significantly smaller dimensions. In addition, due to the curvilinear motion of the fluid in the spiral channel, centrifugal acceleration occurs, which, when combined with Earth's gravity, increases the buoyancy force acting on gas inclusions, which in turn accelerates the process of free gas removal, and, therefore, further reduces the dimensions of the device .
Однако в известном сепараторе не гарантируется эффективное выделение пузырьков газа из жидкости, поскольку не обеспечена реализация самотечного течения газожидкостной смеси ни на одном участке винтовой поверхности. Самотечный расход однозначно определяется параметрами винтового канала, (внутренним и внешним диаметрами, шагом винтовой поверхности, определяющими уклон винтовой поверхности), а для известного винтового сепаратора не указано, каким должно быть соотношение между параметрами винтового канала (самотечным расходом) и рабочим расходом. Если расход по винтовому каналу будет выше самотечного, и все сечение канала будет заполнено жидкостью, то перемещаемые к оси потока пузыри газа не будут всплывать, а будут уноситься вниз по течению, и не будет происходить их отделение.However, in the known separator is not guaranteed the effective separation of gas bubbles from the liquid, because it is not ensured the implementation of gravity flow of gas-liquid mixture in any part of the screw surface. The gravity flow is uniquely determined by the parameters of the screw channel (internal and external diameters, the pitch of the screw surface, which determine the slope of the screw surface), and for a known screw separator it is not indicated what the relationship between the parameters of the screw channel (gravity flow) and the working flow should be. If the flow rate on the screw channel is higher than gravity, and the entire channel section is filled with liquid, then gas bubbles moving to the axis of the flow will not float, but will be carried away downstream and will not be separated.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности выделения газовых включений из жидкости. Технический результат достигается тем, что в газожидкостном сепараторе, содержащем корпус, выполненный в виде внешнего цилиндра, расположенный в нем внутренний цилиндр с отверстиями для отвода газа и установленный между ними спиральный элемент с винтовой поверхностью, образующий спиральный канал, в верхней части внешнего цилиндра размещено средство подвода газожидкостной смеси, а в нижней части - средство отвода жидкости, предложено внутренний и внешний диаметр винтового канала и шаг винтовой поверхности выбрать из условия обеспечения самотечного течения газожидкостной смеси, при котором гидравлические потери меньше прироста гидростатического давления.The technical result of the proposed invention is to increase the efficiency of separation of gas inclusions from a liquid. The technical result is achieved in that in a gas-liquid separator containing a housing made in the form of an external cylinder, an inner cylinder located therein with gas exhaust holes and a spiral element between them with a helical surface forming a spiral channel located between them, means is placed in the upper part of the external cylinder the supply of gas-liquid mixture, and in the lower part there is a means of draining the liquid, it is proposed that the inner and outer diameter of the screw channel and the pitch of the screw surface be selected from the conditions of I have a gravity flow of a gas-liquid mixture in which hydraulic losses are less than the increase in hydrostatic pressure.
Кроме того, в верхней части внутреннего цилиндра целесообразно поместить средство для отвода газа из сепаратора.In addition, in the upper part of the inner cylinder, it is advisable to place a means for removing gas from the separator.
На чертеже показан предложенный сепаратор в разрезе.The drawing shows the proposed separator in the context.
Спиральный канал сепаратора формируется винтовой поверхностью спирального элемента 3, расположенного между двумя цилиндрами 1 и 2 (внешним и внутренним, соответственно). Газожидкостная смесь поступает в верхнюю часть спирального канала через патрубок 4 подвода газожидкостной смеси в верхней части внешнего цилиндра 1, являющегося корпусом сепаратора. Газ, выделяющийся из жидкости, через отверстия 7 во внутреннем цилиндре 2, расположенные непосредственно под спиральным элементом 3, поступает во внутреннюю полость внутреннего цилиндра 2, а затем через патрубок 5 в верхней части внутреннего цилиндра 2 отводится из сепаратора.The spiral channel of the separator is formed by the helical surface of the spiral element 3 located between the two cylinders 1 and 2 (external and internal, respectively). The gas-liquid mixture enters the upper part of the spiral channel through the pipe 4 for supplying the gas-liquid mixture in the upper part of the outer cylinder 1, which is the separator body. Gas released from the liquid through the holes 7 in the inner cylinder 2, located directly below the spiral element 3, enters the inner cavity of the inner cylinder 2, and then through the pipe 5 in the upper part of the inner cylinder 2 is discharged from the separator.
Величина уклона винтовой поверхности (внутренний и внешний диаметр и шаг винтовой поверхности) спирального элемента 3 подбирается таковой, что при необходимых расходах жидкости происходит самотечное течение (гидравлические потери ниже гидростатического приращения давления), при этом образуется участок течения с неполным заполнением сечения. При наличии в жидкости, протекающей по этой трубе, газовых включений, они поднимаются и образуют газовую полость над зеркалом жидкости. Выведенный из жидкости в газовую полость свободный газ отбирается из сепаратора патрубком 5, сообщающимся с газовой полостью. Дегазированная жидкость отводится из сепаратора через патрубок 6 отвода дегазированной жидкости, выполненный ниже места замыкания течения с неполным заполнением сечения, то есть в зоне, где течение с неполным заполнением сечения перешло в течение с полным заполнением сечения.The slope of the helical surface (inner and outer diameter and pitch of the helical surface) of the spiral element 3 is selected such that a gravity flow occurs at the required liquid flow rates (hydraulic losses below the hydrostatic pressure increment), and a section of the flow is formed with incomplete filling of the cross section. If there are gas inclusions in the liquid flowing through this pipe, they rise and form a gas cavity above the liquid mirror. The free gas removed from the liquid into the gas cavity is taken from the separator by a nozzle 5 in communication with the gas cavity. Degassed liquid is discharged from the separator through the degassed liquid discharge pipe 6, made below the point of closure of the flow with incomplete filling of the cross-section, that is, in the area where the flow with incomplete filling of the cross-section has passed during the flow with full filling of the cross-section.
В таблице приведены параметры сепаратора с различным уклоном винтовой поверхности и соответствующее им пороговое значение самотечного расхода, выше которого течение жидкости в винтовом канале замыкается, и газовая полость не образуется.The table shows the parameters of the separator with a different slope of the helical surface and the corresponding threshold value of the gravity flow, above which the fluid flow in the screw channel closes, and the gas cavity is not formed.
Самотечный расход вычислялся по формуле для расхода по змеевику (винтовому каналу) прямоугольного течения при постоянном давлении по каналу змеевика (при равенстве гидродинамических потерь приросту гидростатического давления на каждом витке). Зависимость между параметрами для обеспечения самотечного течения можно определить следующим образом.The gravity flow rate was calculated by the formula for the flow rate over a coil (helical channel) of rectangular flow at constant pressure along the coil channel (with equal hydrodynamic losses to the increase in hydrostatic pressure at each turn). The relationship between the parameters to ensure gravity flow can be determined as follows.
Известно выражение для потери напора в канале, используемое в типовых расчетах [П.И.Тугунов, В.Ф.Новоселов, А.А.Коршак, А.М.Шаммазов. «Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов», Уфа, ДизайнПолиграфСервис, 2002, стр.500]:There is a known expression for the pressure loss in the channel used in standard calculations [P.I. Tugunov, V.F. Novoselov, A.A. Korshak, A.M. Shammazov. “Typical calculations in the design and operation of oil depots and oil pipelines”, Ufa, Design PoligrafServis, 2002, p. 500]:
где λ - коэффициент гидравлического сопротивления,where λ is the coefficient of hydraulic resistance,
vc - средняя скорость в канале,v c is the average speed in the channel,
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
Самотечное (безнапорное) течение возникает в каналах, для которых потери напора ниже прироста гидростатического давления, т.е. для спирального канала Нc должно быть равно или меньше шага спирали Н (гидростатического давления водяного столба высотой Н).A gravity (pressureless) flow occurs in channels for which the pressure loss is lower than the increase in hydrostatic pressure, i.e. for a spiral channel, H c must be equal to or less than the pitch of the spiral H (hydrostatic pressure of a water column of height H).
Очевидно, что vc, средняя скорость в канале, связана с параметрами канала соотношением:It is obvious that v c , the average speed in the channel, is related to the channel parameters by the ratio:
где а - высота канала,where a is the height of the channel,
b - ширина канала.b is the channel width.
Для тонкой винтовой поверхности шаг спирали практически равен высоте канала (Н≈а), и выражения (1) и (2) преобразуются в приближенную зависимость:For a thin helical surface, the spiral pitch is almost equal to the height of the channel (H≈a), and expressions (1) and (2) are converted into an approximate dependence:
где b≈(Dmax-Dmin)/2 - ширина винтового канала (4),where b≈ (D max -D min ) / 2 is the width of the helical channel (4),
Dmax и Dmin - внешний и внутренний диаметры винтового канала.D max and D min - external and internal diameters of the helical channel.
Остается определить коэффициент λ.It remains to determine the coefficient λ.
На странице 281 книги Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.: - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992 приведена необходимая информация для получения значения λ. На графике «б» и в таблице приведена зависимость λ от Re. Для оценки λ необходимо вычислить значение Re.On page 281 of the book Idelchik I.E. Handbook of hydraulic resistance, M .: - 3rd ed., Rev. and add. - M.: Engineering, 1992 provides the necessary information to obtain the value of λ. On the graph "b" and in the table shows the dependence of λ on Re. To estimate λ, it is necessary to calculate the value of Re.
По определению:A-priory:
Re=w Dr/v (например, Идельчик, стр.18),Re = w D r / v (e.g. Idelchik, p. 18),
где Dr=2ab/(a+b) (5) (там же, стр.281)where D r = 2ab / (a + b) (5) (ibid., p. 281)
vc=w (обозначения средней скорости в разных источниках), что приводит к выражению для Rev c = w (mean speed designation in different sources), which leads to the expression for Re
Таким образом, шаг спирали Н («а») вычисляется из зависимости (3), а коэффициент λ находится из таблицы или графика со страницы 281 справочника Идельчика с использованием (6). В выражение (6) входит искомый шаг спирали «а», поэтому решение (3), строго говоря, можно найти последовательными приближениями, подставляя значения коэффициента λ0(а=0), λ1(a=a0), λ2(a=a1). Для канала с малым значением а/b для оценки λ можно использовать приближенное выражение Re≈2Q/νb (7).Thus, the helix pitch H (“a”) is calculated from dependence (3), and the coefficient λ is found from the table or graph from page 281 of the Idelchik’s directory using (6). Expression (6) includes the desired step of the spiral “a”, therefore, solution (3), strictly speaking, can be found by successive approximations, substituting the values of the coefficient λ 0 (a = 0), λ 1 (a = a 0 ), λ 2 ( a = a 1 ). For a channel with a small value of a / b, we can use the approximate expression Re≈2Q / νb (7) to estimate λ.
Приведенный выше способ вычислений позволяет определить взаимосвязь между расходом и параметрами спирального канала для обеспечения самотечного режима течения. В таком канале течения с расходом ниже заданного в вычислениях будут самотечными, т.е. с неполным заполнением сечения, и будут обеспечивать эффективный отвод газа.The above calculation method allows you to determine the relationship between the flow rate and the parameters of the spiral channel to ensure a gravity flow mode. In such a channel, flows with a flow rate lower than specified in the calculations will be self-flowing, i.e. with incomplete filling of the cross section, and will ensure efficient gas removal.
Для фактического рабочего расхода газожидкостной смеси выбирают параметры сепаратора, т.е. величину уклона винтовой поверхности, для которых пороговое значение самотечного расхода выше фактического рабочего расхода. При этом обеспечивается самотечное течение жидкости, неполное заполнение канала сепаратора и, следовательно, эффективное отделение газовых включений за счет образования газовой полости.For the actual working flow rate of the gas-liquid mixture, the separator parameters are selected, i.e. the slope of the helical surface, for which the threshold value of the gravity flow is higher than the actual working flow. This ensures a gravity flow of liquid, incomplete filling of the separator channel and, therefore, efficient separation of gas inclusions due to the formation of a gas cavity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144366/05A RU2425709C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Gas-liquid separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144366/05A RU2425709C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Gas-liquid separator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009144366A RU2009144366A (en) | 2011-06-10 |
RU2425709C1 true RU2425709C1 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44736271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009144366/05A RU2425709C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Gas-liquid separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425709C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532436C1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Gas-fluid separator |
RU2619619C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Method and gas-liquid system for multistage gas extraction from downhole gas-liquid mixture |
-
2009
- 2009-12-01 RU RU2009144366/05A patent/RU2425709C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532436C1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Gas-fluid separator |
RU2619619C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Method and gas-liquid system for multistage gas extraction from downhole gas-liquid mixture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009144366A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101606062B1 (en) | Gas lift system and gas lift method | |
RU2340384C2 (en) | Device to separate multi-phase fluid media | |
RU2272906C2 (en) | Gas separator with automatic level control | |
RU2440513C1 (en) | Bottom-hole oil pump | |
RU2583268C1 (en) | Gas-liquid separator | |
RU2425709C1 (en) | Gas-liquid separator | |
CA3035992C (en) | Gas separator and apparatus for measuring flow of one or more components of a multiphase medium, especially a natural gas-water mixture | |
CN105909599B (en) | For the hydraulic device to liquid degassing | |
CN209348179U (en) | Waste mineral oil water-oil separating apparatus for demonstrating | |
GB2067919A (en) | Apparatus for venting and dearating a liquid circuit | |
US20180345176A1 (en) | Subsea oil storage tank pre-separation | |
WO2015072882A1 (en) | Medium-separation valve | |
RU91884U1 (en) | GAS-LIQUID SEPARATOR | |
RU2001122036A (en) | DEVICE FOR INFLUENCE ON A FLOW OF A FLUID | |
RU96171U1 (en) | WATER RESET WELL | |
KR100484594B1 (en) | Multi-phase extraction apparatus for extracting a vapor and liquid phase organic compounds | |
RU65965U1 (en) | DEVICE FOR GAS AND SAND SEPARATION WHEN LIQUID IS PUMPED FROM A WELL WITH A SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP | |
RU2594401C1 (en) | Device for separation of gas from liquid-gas mixture | |
RU48579U1 (en) | WAY GAS SAND WELL SEPARATOR | |
RU82758U1 (en) | GAS SAND ANCHOR | |
RU91883U1 (en) | WELL WATER DISCHARGE INSTALLATION | |
RU2623855C1 (en) | Device for gaslift transportation | |
SU947403A1 (en) | Deep-well apparatus for separating gas from liquid | |
RU55893U1 (en) | WELL PUMP INPUT | |
SU962589A1 (en) | Installation for producing liquid from wells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201202 |