RU90350U1

RU90350U1 - GAS-LIQUID SEPARATOR

Info

Publication number: RU90350U1
Application number: RU2009139820/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Леонидович Левченко; Игорь Михайлович Достовалов; Юрий Борисович Любимов; Виктор Иванович Кохан; Валентин Митрофанович Мазур
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Аккорд Эстейт"
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2010-01-10

Abstract

1. Газожидкостный сепаратор, содержащий цилиндр, закрепленный на его верхней части патрубок подвода газожидкостной смеси, закрепленный на его верхнем торце патрубок отвода газа и закрепленный на его нижней части патрубок отвода дегазированной жидкости, отличающийся тем, что вблизи указанного патрубка подвода на цилиндре установлено сопло, направленное тангенциально к стенке цилиндра и соединенное посредством трубы с насосом с внутренней полостью нижней части цилиндра. ! 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что входной участок трубы с насосом, выполнен в виде патрубка, открытый торец которого расположен в зоне оси цилиндра выше патрубка отвода дегазированной жидкости и обращен в сторону верхней части цилиндра. ! 3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что снабжен поперечной перегородкой, установленной в цилиндре с зазором относительно цилиндрической стенки и отделяющей полость, в которой размещен указанный открытый торец патрубка, от полости, с которой сообщен патрубок отвода дегазированной жидкости. ! 4. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что на указанном открытом торце патрубка установлен раструб, края которого образуют зазор относительно цилиндрической стенки и отделяют полость, сообщенную с указанным патрубком, от полости, с которой сообщен патрубок отвода дегазированной жидкости.1. A gas-liquid separator comprising a cylinder fixed on its upper part to a nozzle for supplying a gas-liquid mixture, fixed on its upper end to a nozzle for gas removal and fixed on its lower part to a nozzle for removing degassed liquid, characterized in that a nozzle is installed on the cylinder near the specified nozzle for supplying directed tangentially to the cylinder wall and connected via a pipe to a pump with an internal cavity of the lower part of the cylinder. ! 2. The separator according to claim 1, characterized in that the inlet section of the pipe with the pump is made in the form of a nozzle, the open end of which is located in the area of the cylinder axis above the outlet of the degassed liquid and faces the upper part of the cylinder. ! 3. The separator according to claim 2, characterized in that it is provided with a transverse partition installed in the cylinder with a gap relative to the cylindrical wall and separating the cavity in which the indicated open end of the pipe is placed from the cavity with which the pipe for drainage of degassed liquid is connected. ! 4. The separator according to claim 2, characterized in that a socket is installed on the indicated open end of the pipe, the edges of which form a gap relative to the cylindrical wall and separate the cavity in communication with the specified pipe from the cavity with which the pipe for removing the degassed liquid is connected.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для отделения свободных газовых включений от жидкости и может быть использована в нефтегазовой промышленности для отделения нефти от газа.The invention relates to equipment for separating free gas inclusions from liquid and can be used in the oil and gas industry to separate oil from gas.

Известен газожидкостный сепаратор для выделения свободных газовых включений из жидкости под действием градиента давлений, создаваемого в закрученном потоке газожидкостной смеси (например, RU 2355463, 20.08.2008). Газожидкостную смесь закручивают в цилиндрической трубе, подавая ее через устройство (сопло, шнек и др.) создающее поток с составляющей скорости, направленной по касательной к окружности стенки трубы. В результате вращения жидкости вокруг оси возникает центростремительное ускорение, направленное к оси трубы, создающее радиальный градиент давлений. Под действием этого градиента давлений на газовые включения в жидкости действует выталкивающая сила, направленная к оси трубы, которая перемещает газовые включения к оси трубы, где образуется газовая полость с границей раздела газ-жидкость, из которой отбирают газовую фазу. Из-за гидравлических потерь на некотором расстоянии от места создания тангенциальной скорости потока граница раздела фаз замыкается и, если отводить газ из газовой полости, после замыкания границы раздела фаз будет течь дегазированная жидкость. Из нижней части цилиндрической трубы отбирают жидкую фазу. На этом способе основана работа всех сепараторов циклонного типа. Известный газожидкостной сепаратор, содержит цилиндр, закрепленный тангенциально на его верхней части патрубок подвода газожидкостной смеси, закрепленный на его верхнем торце патрубок отвода газа и закрепленный на его нижней части патрубок отвода дегазированной жидкости.A known gas-liquid separator for separating free gas inclusions from a liquid under the action of a pressure gradient created in a swirling flow of a gas-liquid mixture (for example, RU 2355463, 08/20/2008). The gas-liquid mixture is twisted in a cylindrical pipe, feeding it through a device (nozzle, screw, etc.) creating a flow with a velocity component directed tangentially to the circumference of the pipe wall. As a result of the rotation of the fluid around the axis, a centripetal acceleration occurs, directed towards the axis of the pipe, creating a radial pressure gradient. Under the influence of this pressure gradient on gas inclusions in the fluid, a buoyant force is applied to the axis of the pipe, which moves the gas inclusions to the axis of the pipe, where a gas cavity with a gas-liquid interface is formed, from which the gas phase is taken. Due to hydraulic losses at some distance from the place of creation of the tangential flow velocity, the phase boundary is closed and, if gas is removed from the gas cavity, a degassed liquid will flow after the phase boundary is closed. A liquid phase is taken from the bottom of the cylindrical tube. The operation of all cyclone-type separators is based on this method. The known gas-liquid separator comprises a cylinder fixed tangentially on its upper part to a nozzle for supplying a gas-liquid mixture, mounted on its upper end to a gas outlet pipe and fixed to its lower part to a nozzle for removing a degassed liquid.

Однако этот сепаратор имеет два существенных недостатка:However, this separator has two significant drawbacks:

1. При большой неравномерности поступления газожидкостной смеси граница раздела газ-жидкость становится размытой вплоть до полного перемешивания потока по всему сечению трубы, и непрерывный отбор чистого газа и чистой жидкости становится невозможным.1. With a large uneven flow of gas-liquid mixture, the gas-liquid interface becomes blurred until the flow is completely mixed over the entire cross section of the pipe, and continuous selection of pure gas and clean liquid becomes impossible.

2. Высокая тангенциальная скорость - это высокая кинетическая энергия потока, которая получается из потенциальной энергии потока (давления) и затем полностью рассеивается. (На практике допустимые потери давления в потоке газожидкостной смеси нередко достаточно ограничены). Для получения высокой тангенциальной скорости при существующем расходе жидкости необходимо уменьшать площадь проходного сечения канала ввода газожидкостной смеси, что приводит к большим не восполняемым гидравлическим потерям. На практике не разрешается превышение гидравлических потерь на сепараторе более, чем несколько десятых атмосферы. Поэтому получение необходимой величины тангенциальной скорости не всегда возможно.2. High tangential velocity - this is the high kinetic energy of the flow, which is obtained from the potential energy of the flow (pressure) and then completely dissipated. (In practice, the allowable pressure loss in the gas-liquid mixture flow is often quite limited). To obtain a high tangential velocity with the existing fluid flow rate, it is necessary to reduce the area of the passage section of the gas-liquid mixture inlet channel, which leads to large non-replenished hydraulic losses. In practice, the excess of hydraulic losses in the separator of more than a few tenths of the atmosphere is not allowed. Therefore, obtaining the required tangential velocity is not always possible.

3. В вязкой жидкости движение мелких пузырьков газа в большей степени определяется вязкостью, а не выталкивающей силой. По этой причине на выходе из сепаратора в потоке жидкости может оставаться достаточно много мелких пузырьков.3. In a viscous fluid, the movement of small gas bubbles is more determined by viscosity rather than buoyancy. For this reason, quite a lot of small bubbles can remain at the outlet of the separator in the liquid stream.

Технический результат полезной модели заключается в устранении этих недостатков. Полезные модели позволяют обеспечить стабильный отбор чистого газа из жидкости, а также обеспечить отвод из жидкости мелких пузырьков, сносимых вниз по закрученному потоку силами вязкости.The technical result of the utility model is to eliminate these disadvantages. Utility models make it possible to ensure stable selection of pure gas from a liquid, as well as to ensure the removal of small bubbles from a liquid that are carried downstream through a swirling flow by viscosity forces.

Технический результат достигается тем, что в газожидкостном сепараторе, содержащем цилиндр, закрепленный на его верхней части патрубок подвода газожидкостной смеси, закрепленный на его верхнем торце патрубок отвода газа и закрепленный на его нижней части патрубок отвода дегазированной жидкости, согласно изобретению вблизи указанного патрубка подвода на цилиндре установлено сопло, направленное тангенциально к стенке цилиндра и соединенное посредством трубы с насосом с внутренней полостью нижней части цилиндра.The technical result is achieved in that in a gas-liquid separator containing a cylinder fixed on its upper part to a nozzle for supplying a gas-liquid mixture, mounted on its upper end to a nozzle for exhausting gas and fixed on its lower part to a nozzle for removing degassed liquid, according to the invention, near said nozzle for supplying to a cylinder a nozzle is mounted tangentially directed to the cylinder wall and connected by means of a pipe to a pump with an internal cavity of the lower part of the cylinder.

Кроме того, входной участок трубы с насосом, выполнен в виде патрубка, открытый торец которого расположен в зоне оси цилиндра выше патрубка отвода дегазированной жидкости и обращен в сторону верхней части цилиндра. Таким образом в участок трубы с насосом отводится значительная часть сосредоточенных по оси потока мелких пузырьков, которые направляются на вход в сепаратор для повторной сепарации.In addition, the inlet section of the pipe with the pump is made in the form of a nozzle, the open end of which is located in the area of the cylinder axis above the outlet of the degassed liquid and faces the upper part of the cylinder. Thus, a significant part of the small bubbles concentrated along the axis of the flow, which are sent to the entrance to the separator for re-separation, is diverted to the pipe section with the pump.

Кроме того, сепаратор снабжен поперечной перегородкой, установленной в цилиндре с зазором относительно цилиндрической стенки и отделяющей полость, в которой размещен указанный открытый торец патрубка, от полости, с которой сообщен патрубок отвода дегазированной жидкости.In addition, the separator is equipped with a transverse partition installed in the cylinder with a gap relative to the cylindrical wall and separating the cavity in which the indicated open end of the pipe is placed from the cavity with which the pipe of drainage of the degassed liquid is connected.

В соответствии с предложением закручивание подводимой для сепарации газожидкостной смеси происходит в контакте с соизмеримым по расходу сильно закрученным потоком дегазированной жидкости, подаваемой с постоянным расходом (например, насосом) в цилиндр вблизи места подвода газожидкостной смеси. Используемая дегазированная жидкость отбирается из зоны, расположенной за местом замыкания границы раздела газ-жидкость со стороны жидкости.In accordance with the proposal, the twisting of the gas-liquid mixture supplied for separation occurs in contact with a commensurate flow rate of a strongly swirling degassed liquid stream supplied at a constant flow rate (for example, a pump) into the cylinder near the point of supply of the gas-liquid mixture. Used degassed liquid is taken from the zone located beyond the closure of the gas-liquid interface on the liquid side.

Таким образом, непрерывный отбор чистого газа и чистой жидкости обеспечивается вследствие того, что неравномерность суммарного потока, получаемая после смешения неравномерного газожидкостного потока с мощным равномерным жидкостным потоком, будет значительно ниже.Thus, the continuous selection of pure gas and pure liquid is ensured due to the fact that the unevenness of the total flow obtained after mixing the uneven gas-liquid flow with a powerful uniform liquid flow will be significantly lower.

Недостаток по п.2 отсутствует, поскольку раскручивание жидкости происходит за счет энергии потока дегазированной жидкости, отбираемого ниже по течению (т.е. за счет энергии насоса, перекачивающего жидкость из жидкостной зоны за местом замыкания границы раздела).The disadvantage according to claim 2 is absent, since the unwinding of the liquid occurs due to the energy of the stream of degassed liquid taken downstream (i.e., due to the energy of the pump pumping the liquid from the liquid zone beyond the point of closure of the interface).

Газожидкостный сепаратор может иметь вид, схематически представленный на фиг.1.The gas-liquid separator may be of the form shown schematically in FIG.

Газожидкостный сепаратор содержит цилиндр 1, на котором закреплены в верхней части - патрубок 2 подвода газожидкостной смеси, на верхнем торце - патрубок 4 отвода газа и на нижней части - патрубок 8 отвода дегазированной жидкости из сепаратора. В верхней части цилиндра 1 вблизи патрубка 2 подвода установлено сопло 4, направленное тангенциально к стенке цилиндра 1. Сопло 4 соединено посредством трубы с насосом 5 с внутренней жидкостной полостью 7 в нижней части цилиндра 1.The gas-liquid separator comprises a cylinder 1, on which a nozzle 2 for supplying a gas-liquid mixture is fixed in the upper part, a gas outlet pipe 4 at the upper end and a nozzle 8 for removing the degassed liquid from the separator at the bottom. In the upper part of the cylinder 1 near the supply pipe 2, a nozzle 4 is installed, which is directed tangentially to the wall of the cylinder 1. The nozzle 4 is connected via a pipe to the pump 5 with an internal liquid cavity 7 in the lower part of the cylinder 1.

Входной участок трубы с насосом 5 выполнен в виде патрубка 6, открытый торец которого расположен в зоне оси цилиндра 1 выше патрубка 8 отвода дегазированной жидкости и обращен вверх в сторону верхней части цилиндра.The inlet section of the pipe with the pump 5 is made in the form of a pipe 6, the open end of which is located in the area of the axis of the cylinder 1 above the pipe 8 of the outlet of the degassed liquid and faces upwards towards the upper part of the cylinder.

Сепаратор снабжен поперечной перегородкой 9, установленной в цилиндре с зазором относительно цилиндрической стенки и отделяющей полость, в которой размещен указанный открытый торец патрубка, от полости, с которой сообщен патрубок отвода дегазированной жидкости.The separator is equipped with a transverse baffle 9 installed in the cylinder with a gap relative to the cylindrical wall and separating the cavity in which the indicated open end of the pipe is placed from the cavity with which the pipe of drainage of the degassed liquid is connected.

В другом варианте вместо перегородки на открытом торце патрубка 6 может быть установлен раструб 10, края которого образуют зазор относительно цилиндрической стенки и отделяющей полость, из которой осуществляется отбор дегазированной жидкости патрубком 6, от полости, с которой сообщен патрубок 8 отвода дегазированной жидкости.In another embodiment, instead of a partition on the open end of the pipe 6, a socket 10 can be installed, the edges of which form a gap relative to the cylindrical wall and separating the cavity from which the degassed liquid is taken by the pipe 6 from the cavity with which the pipe 8 of the degassed liquid is connected.

Газожидкостный сепаратор работает следующим образом.Gas-liquid separator operates as follows.

Через патрубок 2 в цилиндр 1 вводится газожидкостная смесь. Сопло 4, направленное тангенциально к стенке цилиндра 1, создает вращающийся по стенке цилиндра 1 поток дегазированной жидкости, отбираемой насосом 5 через патрубок 6 из жидкостной полости 7 на выходе цилиндра 1. Вход в патрубок 6 находится выше патрубка 8, благодаря чему на входе в патрубок 6 образуется мелководная воронка, собирающая мелкие пузырьки и газожидкостную эмульсию и отправляющая оставшийся после сепарации газ на повторную сепарацию через сопло 4. Для предотвращения попадания мелких пузырьков в патрубок 8 отвода дегазированной жидкости предусмотрена перегородка 9 или раструб 10, оставляющие проток к патрубку 8 отвода с площадью проходного сечения более чем в два раза меньше площади проходного сечения цилиндра 1. Позицией 11 обозначен кольцевой канал предварительного закручивания потока газожидкостной смеси, поступающей через патрубок 2, потоком дегазированной жидкости, поступающей из сопла 4.A gas-liquid mixture is introduced through the pipe 2 into the cylinder 1. The nozzle 4, directed tangentially to the wall of the cylinder 1, creates a stream of degassed liquid rotating along the wall of the cylinder 1, which is drawn by the pump 5 through the nozzle 6 from the fluid cavity 7 at the outlet of the cylinder 1. The inlet to the nozzle 6 is located above the nozzle 8, so that at the inlet to the nozzle 6, a shallow funnel forms, collecting small bubbles and a gas-liquid emulsion and sending the gas remaining after separation to re-separation through the nozzle 4. To prevent small bubbles from entering the nozzle 8 of the outlet of the degassed liquid a bone is provided with a baffle 9 or a bell 10, leaving a duct to the branch pipe 8 with a passage area of more than two times less than the passage area of the cylinder 1. Position 11 denotes the annular channel for preliminary swirling of the gas-liquid mixture flowing through the pipe 2 by a stream of degassed liquid, coming from nozzle 4.

Claims

1. A gas-liquid separator comprising a cylinder fixed on its upper part to a nozzle for supplying a gas-liquid mixture, fixed on its upper end to a nozzle for gas removal and fixed on its lower part to a nozzle for removing degassed liquid, characterized in that a nozzle is installed on the cylinder near the specified nozzle for supplying directed tangentially to the cylinder wall and connected via a pipe to a pump with an internal cavity of the lower part of the cylinder.

2. The separator according to claim 1, characterized in that the inlet section of the pipe with the pump is made in the form of a nozzle, the open end of which is located in the area of the cylinder axis above the outlet of the degassed liquid and faces the upper part of the cylinder.

3. The separator according to claim 2, characterized in that it is provided with a transverse partition installed in the cylinder with a gap relative to the cylindrical wall and separating the cavity in which the indicated open end of the pipe is placed from the cavity with which the pipe for drainage of degassed liquid is connected.

4. The separator according to claim 2, characterized in that a socket is installed on the indicated open end of the pipe, the edges of which form a gap relative to the cylindrical wall and separate the cavity in communication with the specified pipe from the cavity with which the pipe for removing the degassed liquid is connected.