RU54528U1

RU54528U1 - SEPARATION INSTALLATION

Info

Publication number: RU54528U1
Application number: RU2006101177/22U
Authority: RU
Inventors: Сагит Самигулович Гафиятуллин; Алексей Николаевич Иванов; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Марат Фагимович Асадуллин; Линар Тагирович Салахов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2006-07-10

Abstract

Предложение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин. Сепарационная установка содержит горизонтальную технологическую емкость, вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводом подвода газожидкостной смеси. Нижний торец вертикального гидроциклонного аппарата упирается в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости. Концентрично вертикальному гидроциклонному аппарату, установлена каплеотбойная камера нижний торец которой расположен на одном уровне с нижним торцом вертикального гидроциклонного аппарата. Трубопровод отвода газа нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей горизонтальной технологической емкости. Газоуравнительный патрубок, которым снабжена установка, одним концом размещен в газовой полости горизонтальной технологической емкости, а другим входит в осевую зону трубопровода отвода газа, кроме того, в горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в трубопровод отвода газа. Горизонтальная технологическая емкость снабжена сливным лотком, имеющим угол наклона - а к горизонтальной оси сепаратора должен быть в диапазоне от 1 до 10°, что выявлено в ходе практических исследований, поскольку выполнение наклона меньше 1° не обеспечивает формирование на сливном лотке режима тонкопленочного течения, а выполнение угла наклона больше 10° приводит к резкому увеличению скорости потока (течения) жидкости, что не позволяет в полной мере отделится газообразной среде от жидкой. Боковая поверхность сливного лотка сопряжена с внутренними стенками цилиндрической обечайки горизонтальной технологической емкости, причем в горизонтальной технологической емкости концентрично вертикальному гидроциклонному аппарату с его внешней стороны установлен переливной патрубок, нижним торцом по периметру жестко и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости, а верхним торцом соединенный со сливным лотком. Трубопровод отвода жидкости, установленный внизу горизонтальной технологической емкости, расположен со стороны верхней части сливного лотка. Предлагаемая сепарационная установка позволяет интенсифицировать процесс отделения газа от жидкости и повысить качество жидких сред за счет сливного лотка, установленного в горизонтальной технологической емкости, что в целом снижает затраты на разделение нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин.The proposal relates to the oil industry and can be used to separate oil and gas in the system for collecting and preparing well products. The separation unit contains a horizontal technological capacity, a vertical hydrocyclone apparatus with a gas-liquid mixture supply pipeline. The lower end of the vertical hydrocyclone apparatus abuts at the interface points with the cylindrical shell of the horizontal technological capacity. Concentric to the vertical hydrocyclone apparatus, a droplet chamber is installed whose lower end is located at the same level as the lower end of the vertical hydrocyclone apparatus. The gas outlet pipe with the lower end is installed at a level corresponding to the upper generatrix of the horizontal technological capacity. The gas equalizing pipe, which is equipped with the installation, is placed at one end in the gas cavity of the horizontal technological tank, and the other enters the axial zone of the gas exhaust pipe, in addition, a chipper is placed in the horizontal technological tank to prevent splashing in the gas exhaust pipe. The horizontal technological tank is equipped with a drain pan having an angle of inclination — and it should be in the range from 1 to 10 ° to the horizontal axis of the separator, which was revealed during practical studies, since the inclination of less than 1 ° does not allow the formation of a thin-film flow regime on the drain tray, and the fulfillment of an inclination angle of more than 10 ° leads to a sharp increase in the flow rate (flow) of the liquid, which does not allow to completely separate the gaseous medium from the liquid. The lateral surface of the drain tray is interfaced with the inner walls of the cylindrical shell of the horizontal technological tank, and in the horizontal technological tank, an overflow pipe is installed on the outer side of the concentric vertical hydrocyclone apparatus, the lower end around the perimeter is rigidly and hermetically connected to the cylindrical shell of the horizontal technological tank, and connected with the upper end with a drain tray. The liquid discharge pipe, installed at the bottom of the horizontal technological tank, is located on the side of the upper part of the drain tray. The proposed separation unit allows you to intensify the process of separating gas from liquid and improve the quality of liquid media due to the drain tray installed in a horizontal technological tank, which generally reduces the cost of separating oil and gas in the system for collecting and preparing well products.

Description

Предложение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разделения нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин.The proposal relates to the oil industry and can be used to separate oil and gas in the system for collecting and preparing well products.

Известен «Газожидкостной сепаратор» (патент RU №2190450, кл. В 01 D 19/00, 45/12, опубликовано 27.07.2002 г.), содержащий вертикальный цилиндрической корпус, трубопроводы подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, сливные трубы, перегородку, разделяющую сепаратор на камеры, при этом он снабжен газоуравнительным трубопроводом (патрубком), соединяющим корпус (газовую полость под конической перегородкой) сепаратора с трубопроводом отвода газа, при этом перегородка в корпусе сепаратора выполнена конической, одна из камер - входная, снабжена сливными трубами и концентрично установленной каплеоотбойной камерой с завихрителем, конусной нижней частью и сливными трубами, нижние концы которых расположены ниже концов сливных труб входной камеры и установлены в гидрозатворный стакан в нижней части корпуса. Гидрозатворный стакан снабжен ребрами на наружной поверхности и выполнен высотой не менее верхнего уровня жидкости в сепараторе.The well-known "Gas-liquid separator" (patent RU No. 2190450, class 01 D 19/00, 45/12, published July 27, 2002), containing a vertical cylindrical body, pipelines for supplying a gas-liquid mixture, gas and liquid outlet, drain pipes, the partition dividing the separator into chambers, while it is equipped with a gas equalizing pipe (pipe) connecting the casing (gas cavity under the conical partition) of the separator to the gas outlet pipe, while the partition in the separator casing is made conical, one of the chambers is an inlet, provided with a drain and pipes and installed concentrically with kapleootboynoy chamber swirler, conical lower part and the drain pipes whose lower ends are located below the ends of the discharge pipes of the inlet chamber and installed in gidrozatvorny glass on the bottom. The water seal cup is equipped with ribs on the outer surface and is made not less than the upper liquid level in the separator.

Недостатком известного газожидкостного сепаратора является низкая эффективность разделения газожидкостной смеси в следствии того, что:A disadvantage of the known gas-liquid separator is the low separation efficiency of the gas-liquid mixture due to the fact that:

- газоуравнительный патрубок, соединяя газовую плоскость под конической перегородкой в сепараторе с трубопроводом отвода газа, не обеспечивает достаточную степень удаления выделившегося газа из жидкости;- gas equalizing pipe, connecting the gas plane under the conical baffle in the separator with the gas exhaust pipe, does not provide a sufficient degree of removal of the released gas from the liquid;

- мал объем жидкости газожидкостного сепаратора для отстаивания жидкости и отделения пузырьков газа;- the liquid volume of the gas-liquid separator is small for settling the liquid and separating gas bubbles;

- конические днища входной камеры сепаратора и концентрично установленной каплеотбойной камеры с завихрителем уменьшают объем газожидкостного сепаратора для предварительного отделения свободного газа.- the conical bottoms of the inlet chamber of the separator and the concentrically mounted drop chamber with a swirler reduce the volume of the gas-liquid separator for preliminary separation of free gas.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является «Сепарационная установка» (патент RU №2236887, кл. В 01 D 19/00, опубликовано в бюл. №27 от 27.09.2004 г.), содержащая вертикальный гидроциклонный аппарат с трубопроводами подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентрично установленную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок, при этом гидроциклонный аппарат установлен в горизонтальной технологической емкости, нижним торцом опирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой технологической The closest in technical essence to the proposed one is "Separation unit" (patent RU No. 2236887, class 01 D 19/00, published in bull. No. 27 dated 09/27/2004), containing a vertical hydrocyclone apparatus with pipelines for supplying a gas-liquid mixture gas and liquid discharge, a concentrically mounted drop chamber and a gas equalizing pipe, while the hydrocyclone apparatus is installed in a horizontal technological tank, resting at the points of interface with the cylindrical shell of the technological

емкости, нижний торец каллеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата, газоотводящий трубопровод нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей технологической емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости горизонтальной технологической емкости, а другим входит в осевую зону газоотводящего трубопровода, кроме того, между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в газоотводящий трубопровод.containers, the lower end of the callotation chamber is located at the same level with the lower end of the hydrocyclone apparatus, the gas outlet pipe with the lower end is installed at the level corresponding to the upper generatrix of the technological tank, and the gas equalizing pipe is placed at one end in the gas cavity of the horizontal technological tank, and the other enters the axial zone of the gas outlet pipeline, in addition, between the gas equalizing branch pipe and the maximum liquid level of the horizontal technological capacity posted rebound nickname to prevent splashing in the exhaust pipe.

Недостатком данной сепарационной установки является низкая эффективность разделения газожидкостной смеси в следствии того, что отделение газа из жидкости происходит в вертикальном гидроциклонном аппарате и в горизонтальной технологической емкости, в которой пузырьки газа всплывают на границу газожидкостного контакта, откуда через газоуравнительный патрубок уносятся в газоотводящий трубопровод, при этом не успевший отделится в потоке жидкости газ вместе с жидкостью выводится через патрубок, установленный в нижней части горизонтальной технологической емкости.The disadvantage of this separation unit is the low separation efficiency of the gas-liquid mixture due to the fact that gas is separated from the liquid in a vertical hydrocyclone apparatus and in a horizontal process vessel in which gas bubbles float to the gas-liquid contact boundary, from where they are carried through the gas equalizing pipe into the gas exhaust pipe, this gas, which has not had time to separate in the liquid flow, is discharged together with the liquid through a pipe installed in the lower part of the horizontal hydrochloric storage vessel.

Задачей полезной модели является интенсификация процесса отделения газа от жидкости и повышение качества жидких сред.The objective of the utility model is to intensify the process of separating gas from liquid and improving the quality of liquid media.

Указанная задача решается сепарационной установкой, включающей горизонтальную технологическую емкость, вертикальный гидроциклонный аппарат нижним торцом упирающийся в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости, трубопроводы подвода газожидкостной смеси, отвода газа и жидкости, концентрично установленную каплеотбойную камеру и газоуравнительный патрубок, причем нижний торец каплеотбойной камеры расположен на одном уровне с нижним торцом гидроциклонного аппарата, трубопровод отвода газа нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей горизонтальной технологической емкости, а газоуравнительный патрубок одним концом размещен в газовой полости горизонтальной технологической емкости, а другим входит в осевую зону трубопровода отвода газа, кроме того, между газоуравнительным патрубком и максимальным уровнем жидкости горизонтальной технологической емкости размещен отбойник для предотвращения брызгоуноса в трубопровод отвода газа.This problem is solved by a separation unit, including a horizontal process vessel, a vertical hydrocyclone apparatus with its lower end resting against the points of interface with the cylindrical shell of the horizontal process vessel, pipelines for supplying a gas-liquid mixture, removal of gas and liquid, a concentrically mounted drop chamber and a gas equalizing pipe, the lower end of the drop chamber located at the same level with the lower end of the hydrocyclone apparatus, the gas exhaust pipe the lower end is installed at a level corresponding to the upper generatrix of the horizontal technological capacity, and the gas equalizing pipe is placed at one end in the gas cavity of the horizontal technological tank, and the other enters the axial zone of the gas exhaust pipe, in addition, between the gas equalizing pipe and the maximum liquid level of the horizontal technological tank a chipper to prevent splashing in the gas exhaust pipe.

Новым является то, что горизонтальная технологическая емкость снабжена сливным лотком, имеющим угол наклона к горизонтальной оси сепаратора от 1 до 10°, при этом боковая поверхность сливного лотка сопряжена с внутренними стенками New is that the horizontal technological tank is equipped with a drain tray having an angle of inclination to the horizontal axis of the separator from 1 to 10 °, while the lateral surface of the drain tray is mated to the inner walls

цилиндрической обечайки горизонтальной технологической емкости, причем в горизонтальной технологической емкости концентрично вертикальному гидроциклонному аппарату, установлен переливной патрубок, нижним торцом по периметру жестко и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости, а верхним торцом соединенный со сливным лотком, при этом трубопровод отвода жидкости, установленный внизу горизонтальной технологической емкости, расположен со стороны верхней части сливного лотка.a cylindrical shell of a horizontal technological tank, and in a horizontal technological tank concentrically to a vertical hydrocyclone apparatus, an overflow pipe is installed, the lower end around the perimeter is rigidly and hermetically connected to the cylindrical shell of the horizontal technological tank, and the upper end is connected to the drain tray, while the fluid drain pipe installed at the bottom of the horizontal technological tank, located on the side of the upper part of the drain tray.

На фигуре представлена сепарационная установка, общий вид. The figure shows a separation unit, a General view.

Сепарационная установка содержит горизонтальную технологическую емкость 1, вертикальный гидроциклонный аппарат 2 с трубопроводом подвода 3 газожидкостной смеси. Нижний торец вертикального гидроциклонного аппарата 2 упирается в точках сопряжения с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости 1. Концентрично вертикальному гидроциклонному аппарату 2, установлена каплеотбойная камера 4, нижний торец которой расположен на одном уровне с нижним торцом вертикального гидроциклонного аппарата 2. Трубопровод отвода газа 5 нижним торцом установлен на уровне, соответствующем верхней образующей горизонтальной технологической емкости 1. Газоуравнительный патрубок 6, которым снабжена установка, одним концом размещен в газовой полости горизонтальной технологической емкости 1, а другим входит в осевую зону трубопровода отвода газа 5, кроме того, в каплеотбойной камере 4 между газоуравнительным патрубком 6 и максимальным уровнем жидкости в горизонтальной технологической емкости 1 размещен отбойник 7 для предотвращения брызгоуноса в трубопровод отвода газа 5.The separation unit contains a horizontal technological tank 1, a vertical hydrocyclone apparatus 2 with a supply pipe 3 of a gas-liquid mixture. The lower end of the vertical hydrocyclone apparatus 2 abuts at the points of interfacing with the cylindrical shell of the horizontal technological vessel 1. A droplet chamber 4 is installed concentrically to the vertical hydrocyclone apparatus 2, the lower end of which is located at the same level with the lower end of the vertical hydrocyclone apparatus 2. Gas exhaust pipe 5 with the lower end installed at the level corresponding to the upper generatrix of the horizontal technological capacity 1. Gas equalizing pipe 6, which is equipped with tanovka, one end is placed in the gas cavity of the horizontal technological tank 1, and the other is in the axial zone of the gas exhaust pipe 5, in addition, in the drip chamber 4 between the gas equalizing pipe 6 and the maximum liquid level in the horizontal technological tank 1 there is a chipper 7 to prevent splashing into the gas exhaust pipe 5.

Горизонтальная технологическая емкость 1 снабжена сливным лотком 8, имеющим угол наклона - α к горизонтальной оси сепаратора должен быть в диапазоне от 1 до 10°, что выявлено в ходе практических исследований, поскольку выполнение наклона меньше 1° не обеспечивает формирование на сливном лотке режима тонкопленочного течения, а выполнение угла наклона больше 10° приводит к резкому увеличению скорости потока (течения) жидкости, что не позволяет в полной мере отделится газообразной среде от жидкой. Боковая поверхность сливного лотка 8 сопряжена с внутренними стенками цилиндрической обечайки горизонтальной технологической емкости 1, причем в горизонтальной технологической емкости 1 концентрично вертикальному гидроциклонному аппарату 2 с его внешней стороны установлен переливной патрубок 9, нижним торцом по периметру жестко и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой горизонтальной технологической емкости 1, а верхним торцом соединенный со сливным лотком 8.The horizontal technological tank 1 is equipped with a drain tray 8 having an angle of inclination - α to the horizontal axis of the separator should be in the range from 1 to 10 °, which was revealed during practical studies, since tilting less than 1 ° does not allow the formation of a thin-film flow regime on the drain tray , and the implementation of an angle of inclination greater than 10 ° leads to a sharp increase in the flow rate (flow) of the liquid, which does not allow to completely separate the gaseous medium from the liquid. The lateral surface of the drain tray 8 is paired with the inner walls of the cylindrical shell of the horizontal technological tank 1, and in the horizontal technological tank 1 a concentric vertical hydrocyclone apparatus 2 is installed on its outer side with an overflow pipe 9, the lower end around the perimeter rigidly and hermetically connected to the cylindrical shell of the horizontal technological tank 1, and the upper end connected to the drain tray 8.

Трубопровод отвода жидкости 10, установленный внизу горизонтальной технологической емкости 1, расположен со стороны верхней части сливного лотка 8.The liquid discharge pipe 10, installed at the bottom of the horizontal technological tank 1, is located on the side of the upper part of the drain tray 8.

Сепарационная установка работает следующим образом.The separation unit operates as follows.

Газожидкостная смесь (ГЖС) (см. фиг.) подается тангенциально через трубопровод подвода 3 газожидкостной смеси в вертикальный гидроциклонный аппарат 2, гдепроисходит разделение ГЖС. При этом свободный газ отделяется от жидкости и поднимается вверх, продолжая вращение, к открытому концу каплеотбойной камеры 4, а жидкость стекает вниз по стенке вертикального гидроциклонного аппарата 2. В каплеотбойной камере 4 газ продолжает вращение, при этом из него выделяется капельная жидкость, которая стекает по стенке каплеотбойной камеры 4. Газ, продолжая вращение, также движется вниз и попадает в трубопровод отвода газа 5. Жидкость, стекающая по стенкам вертикального гидроциклонного аппарата 2 и каплеотбойной камеры 2 опускается вниз, после чего поднимается вверх в пространстве между вертикальным гидроциклонным аппаратом 2 и патрубком 9, причем высота - Н патрубка 9 зависит от условий эксплуатации (подачи и напора ГЖС, количества газа в жидкости), достигнув верхнего торца патрубка 9 жидкость попадает на сливной лоток 8, по которому стекает вниз тонким слоем, при этом в процессе течения жидкости по сливному лотку 8 происходит выделение газа из жидкости, причем газ, также выделяется из жидкости, находящейся в горизонтальной технологической емкости 1, куда она попадает по сливному лотку 8.The gas-liquid mixture (GHS) (see Fig.) Is fed tangentially through the supply pipe 3 of the gas-liquid mixture to a vertical hydrocyclone apparatus 2, where the GHS is separated. In this case, the free gas is separated from the liquid and rises upward, continuing rotation, to the open end of the drop chamber 4, and the liquid flows down the wall of the vertical hydrocyclone apparatus 2. In the drop chamber 4, the gas continues to rotate, and a dropping liquid is released from it, which flows along the wall of the drop chamber 4. Gas, while continuing to rotate, also moves downward and enters the gas exhaust pipe 5. The liquid flowing down the walls of the vertical hydrocyclone apparatus 2 and the drop chamber 2 is lowered the bottom, after which it rises up in the space between the vertical hydrocyclone apparatus 2 and the nozzle 9, and the height - H of the nozzle 9 depends on the operating conditions (supply and pressure of the hydraulic coolant, the amount of gas in the liquid), reaching the upper end of the nozzle 9, the liquid enters the drain tray 8 , which flows down a thin layer, while in the process of flowing liquid along the drain tray 8, gas is released from the liquid, moreover, gas is also released from the liquid in the horizontal technological tank 1, where it enters drain tray 8.

Газ, выделившийся из потока жидкости стекающего по сливному лотку 8 и горизонтальной технологической емкости 1, через газоуравнительный патрубок 6 попадает в трубопровод отвода газа 5. Для предотвращения брызгоуноса в каплеотбойной камере 4 между газоуравнительным патрубком 6 и максимальным уровнем жидкости в горизонтальной технологической емкости 1 установлен отбойник 7. Отделенная жидкость по трубопроводу отвода жидкости 10, установленному внизу горизонтальной технологической емкости 1 и расположенному со стороны верхней части сливного лотка 8 с целью эффективного выделения газа из жидкости, находящейся в горизонтальной технологической жидкости 1.The gas released from the liquid flow flowing down the drain tray 8 and the horizontal technological tank 1, through the gas equalizing pipe 6 enters the gas discharge pipe 5. To prevent splashing in the drip chamber 4, a chimney is installed between the gas equalizing pipe 6 and the maximum liquid level in the horizontal technological tank 1 7. Separated liquid through the liquid discharge pipe 10 installed at the bottom of the horizontal technological tank 1 and located on the upper part of the drain a chute 8 for the effective separation of gas from liquid in the processing liquid 1 horizontal.

Предлагаемая сепарационная установка позволяет интенсифицировать процесс отделения газа от жидкости и повысить качество жидких сред за счет сливного лотка, установленного в горизонтальной технологической емкости, что в целом снижает затраты на разделение нефти и газа в системе сбора и подготовки продукции скважин.The proposed separation unit allows you to intensify the process of separating gas from liquid and improve the quality of liquid media due to the drain tray installed in a horizontal technological tank, which generally reduces the cost of separating oil and gas in the system for collecting and preparing well products.

Claims

A separation unit including a horizontal process vessel, a vertical hydrocyclone apparatus with its lower end resting against the points of interface with the cylindrical shell of the horizontal vessel, gas-liquid mixture supply pipelines, gas and liquid discharge, a concentrically installed drop chamber and gas equalizing pipe, the lower end of the drop chamber level with the lower end of the vertical hydrocyclone apparatus, the gas outlet pipe with the lower end is installed at a level corresponding to the upper generatrix of the horizontal technological capacity, and the gas equalizing pipe is placed at one end in the gas cavity of the horizontal technological tank, and the other enters the axial zone of the gas exhaust pipe, in addition, a chipper is placed between the gas equalizing pipe and the maximum liquid level of the horizontal technological tank preventing splashing in the gas exhaust pipe, characterized in that the horizontal technological tank is equipped with a drain a tray having an angle of inclination to the horizontal axis of the separator from 1 to 10 °, while the lateral surface of the drain tray is paired with the inner walls of the cylindrical shell of a horizontal technological tank, and an overflow pipe is installed in the horizontal technological tank with a concentric vertical hydrocyclone apparatus, with a lower end around the perimeter and hermetically connected to the cylindrical shell of the horizontal technological tank, and the upper end connected to the drain tray, while the pipes fluid removal is carried, mounted below horizontal storage vessel is located from the upper portion of the drain pan.