EA044614B1 - EJECTOR INSTALLATION - Google Patents

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к эжекторным установкам, предназначенными для сжатия низконапорных газов за счет энергии высоконапорных газов и может быть использовано в любых отраслях, где имеется возможность смешения потоков, имеющих разное давление. Особый интерес предлагаемое решение имеет для объектов нефтегазовой отрасли, где избыточная энергия газоконденсатных, газовых или газонефтяных пластов может быть использована для сжатия низконапорных газов. При этом, эжектор может быть установлен, как непосредственно около скважин, для компримирования потоков из низконапорных скважин за счет энергии высоконапорных скважин, так и на установках комплексной подготовки газов (УКПГ) для сжатия низконапорных газов, образующихся при стабилизации конденсата или нефти.The invention relates to ejector units designed to compress low-pressure gases using the energy of high-pressure gases and can be used in any industry where it is possible to mix flows having different pressures. The proposed solution is of particular interest for oil and gas industry facilities, where excess energy from gas condensate, gas or gas-oil formations can be used to compress low-pressure gases. At the same time, the ejector can be installed either directly near the wells, to compress flows from low-pressure wells using the energy of high-pressure wells, or at integrated gas treatment plants (CGTUs) to compress low-pressure gases formed during the stabilization of condensate or oil.

Уровень техникиState of the art

Газовые эжекторы, устанавливаемые в нефтегазовой отрасли, обычно работают с природными или попутными газами, представляющими собой, в большинстве случаев, смесь углеводородов алканового ряда, воды, углекислого газа и инертных газов. В случае установки эжекторов на скважинах для компримирования газов из скважин с низким давлением с помощью избыточной энергии скважин с высоким давлением газа, поступающий в эжекторную установку природный газ содержит в себе обычно также углеводородный конденсат и воду.Gas ejectors installed in the oil and gas industry usually operate with natural or associated gases, which in most cases are a mixture of alkane hydrocarbons, water, carbon dioxide and inert gases. In the case of installing ejectors in wells to compress gases from wells with low pressure using excess energy from wells with high gas pressure, the natural gas entering the ejector installation usually also contains hydrocarbon condensate and water.

Аналогичная ситуация и в случае использования эжекторов на установках комплексной подготовки газа (УКПГ), где эжектора обычно используются для сжатия газов стабилизации конденсата. В этом случае, даже если перед эжектором установлен сепаратор для удаления жидкой фазы из природного газа, после сепаратора газ течет в эжектор по трубопроводу, в котором за счет гидравлических потерь газ дросселируется и охлаждается за счет эффекта Джоуля-Томсона. При охлаждении происходит конденсация тяжелых фракций, содержащихся в природном газе, и таким образом на входе в эжектор газ содержит в себе жидкую фазу.The situation is similar in the case of using ejectors at integrated gas treatment plants (IGTU), where ejectors are usually used to compress condensate stabilization gases. In this case, even if a separator is installed in front of the ejector to remove the liquid phase from natural gas, after the separator the gas flows into the ejector through a pipeline in which, due to hydraulic losses, the gas is throttled and cooled due to the Joule-Thomson effect. During cooling, condensation of heavy fractions contained in natural gas occurs, and thus, at the entrance to the ejector, the gas contains a liquid phase.

Наличие жидкой фазы на входе газовых эжекторов существенно снижает эффективность работы эжекторов, так как энергия высоконапорного газа дополнительно тратится на ускорение жидкой фазы и на дробление крупных капель.The presence of a liquid phase at the inlet of gas ejectors significantly reduces the efficiency of the ejectors, since the energy of high-pressure gas is additionally spent on accelerating the liquid phase and crushing large droplets.

Детально с процессом использования эжекторов на УКПГ можно ознакомиться в монографии (см. [1] Гриценко А.И, Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России, - М.: Недра, 1999. -473 с).The process of using ejectors at a gas treatment facility can be found in detail in the monograph (see [1] Gritsenko A.I., Istomin V.A., Kulkov A.N., Suleymanov R.S. Collection and field treatment of gas in the northern fields of Russia, - M.: Nedra, 1999. -473 p.).

Схема классического газового эжектора описана в многочисленных монографиях и состоит из входного патрубка высоконапорного газа и камеры подачи высоконапорного газа, сопла высоконапорного газа, патрубка подачи низконапорного газа, камеры подачи низконапорного газа, сопла низконапорного газа, камеры смешения, диффузора и камеры отбора смеси газов (см., например, фиг. 1). Детальное описание классического эжектора и методы расчета оптимальной геометрии газодинамических элементов классического газового эжектора представлены в монографии (см. [2] Аркадов Ю.К., Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы. - М.: Физматлит, 2001). Недостатком такого эжектора является его низкая эффективность при наличии в высоконапорном газе капельной жидкой фазы. Другим недостатком такого эжектора является узкий диапазон нормальной работы эжектора при изменении расхода высоконапорного газа. Дело в том, что при изменении расхода газа изменяется скорость потока газа на выходе из высоконапорного сопла, что существенно влияет на эффективность эжектора.The design of a classic gas ejector is described in numerous monographs and consists of a high-pressure gas inlet pipe and a high-pressure gas supply chamber, a high-pressure gas nozzle, a low-pressure gas supply pipe, a low-pressure gas supply chamber, a low-pressure gas nozzle, a mixing chamber, a diffuser and a gas mixture selection chamber (see ., for example, Fig. 1). A detailed description of the classical ejector and methods for calculating the optimal geometry of the gas-dynamic elements of the classical gas ejector are presented in the monograph (see [2] Arkadov Yu.K., New gas ejectors and ejection processes. - M.: Fizmatlit, 2001). The disadvantage of such an ejector is its low efficiency in the presence of a droplet liquid phase in the high-pressure gas. Another disadvantage of such an ejector is the narrow range of normal operation of the ejector when the flow rate of high-pressure gas changes. The fact is that when the gas flow rate changes, the gas flow rate at the exit from the high-pressure nozzle changes, which significantly affects the efficiency of the ejector.

Из уровня техники известен прямоточно-центробежный сепаратор (см. [3] патент РФ на изобретение №2125905, МПК B01D45/12, опубл. 10.02.1999), представляющий собой наружную цилиндрическую трубу с соосно встроенной сепарационной камерой в виде цилиндрической трубы, в которой перед перегородкой, разделяющей кольцевую полость на входную часть и коллектор сбора уловленной фазы, размещен тангенциальный завихритель, а на выходе из сепарационной камеры - патрубок отвода очищенного газа, имеющий меньший диаметр, чем труба сепарационной камеры, и образующий с ее внутренней стенкой приемную кольцевую щель для вывода уловленной фазы. Указанный сепаратор предназначен для разделения газожидкостной фазы и не имеет возможности компримирования низконапорных газов.A direct-flow centrifugal separator is known from the prior art (see [3] RF patent for invention No. 2125905, IPC B01D45/12, publ. 02/10/1999), which is an outer cylindrical pipe with a coaxially built-in separation chamber in the form of a cylindrical pipe, in which in front of the partition dividing the annular cavity into the inlet part and the collector for collecting the captured phase, a tangential swirler is placed, and at the outlet of the separation chamber there is a purified gas outlet pipe, which has a smaller diameter than the separation chamber pipe and forms a receiving annular slot with its inner wall for output of the captured phase. This separator is designed to separate the gas-liquid phase and does not have the ability to compress low-pressure gases.

Из уровня техники известна система регулируемого поднятия давления низконапорного газа (см. [4] патент РФ на изобретение №2415307, МПК F04F5/54, опубл. 27.03.2011), в которой содержится, по меньшей мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, к входам эжекторов подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов и регулирующего клапана подключена магистраль высоконапорной текучей среды, выходы эжекторов через запорные вентили подключены к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключен в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали. Существенным недостатком описанной схемы является то, что газ, проходящий через регулирующий клапан, не используется для совершения работы по сжатию низконапорного газа в эжекторе, что существенно снижает эффективность эжекторной системы. Другим недостатком описанной системы является ее низкая эффективность при наличии жидкой фазы в высоконапорном газе.A system for adjustable raising of pressure of low-pressure gas is known from the prior art (see [4] RF patent for invention No. 2415307, IPC F04F5/54, publ. 03.27.2011), which contains at least two parallel installed ejectors, parallel to which Additionally, a control valve for the active fluid bypass line is installed, a low-pressure gas line is connected to the ejector inputs, and a high-pressure fluid line is connected to the ejector and control valve inputs, the ejector outputs are connected to the output line through shut-off valves, and the output of the said control valve is connected in the case of using a gaseous high-pressure fluid to the outlet line. A significant drawback of the described scheme is that the gas passing through the control valve is not used to perform work on compressing low-pressure gas in the ejector, which significantly reduces the efficiency of the ejector system. Another disadvantage of the described system is its low efficiency in the presence of a liquid phase in high-pressure gas.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является установка для подготовки газовой смеси (сверхзвуковой сепаратор), (см. [4] патентThe closest analogue to the claimed invention in terms of the set of characteristics, adopted as a prototype, is an installation for preparing a gas mixture (supersonic separator), (see [4] patent

- 1 044614- 1 044614

РФ на полезную модель №150781, МПК F25J3/00, опубл. 27.02.2015), содержащая сопло с форкамерой, в которой размещено средство для закрутки газового потока, в качестве которого могут быть использованы закручивающие лопатки, тангенциальный подвод газа, шнековый механизм и т.п. Форкамера соединена со сверхзвуковым соплом, внутри которого на определенном расстоянии от выходного сечения сопла установлена комбинация диффузоров - сверхзвукового и дозвукового. Указанная комбинация диффузоров соединена со стенками сопла известным образом (например, с помощью пилонов), так что между стенками сопла и сверхзвукового диффузора образуется кольцевая щель для отбора конденсированной фазы. Недостатком устройства, по сравнению с заявленным изобретением, является невозможность его использования для эжектирования низконапорных газов.RF for utility model No. 150781, IPC F25J3/00, publ. 02/27/2015), containing a nozzle with a prechamber in which a means for swirling the gas flow is located, which can be used as swirling blades, a tangential gas supply, a screw mechanism, etc. The pre-chamber is connected to a supersonic nozzle, inside of which a combination of diffusers - supersonic and subsonic - is installed at a certain distance from the nozzle exit section. This combination of diffusers is connected to the walls of the nozzle in a known manner (for example, using pylons), so that an annular slot is formed between the walls of the nozzle and the supersonic diffuser for collecting the condensed phase. The disadvantage of the device, compared to the claimed invention, is the inability to use it for ejecting low-pressure gases.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Целью изобретения является обеспечение работоспособности и высокой эффективности эжекторной установки в условиях, когда высоконапорный газ представляет собой газожидкостную смесь, а расход высоконапорного газа изменяется во времени.The purpose of the invention is to ensure the operability and high efficiency of the ejector installation in conditions where the high-pressure gas is a gas-liquid mixture, and the flow of high-pressure gas varies over time.

Техническими задачами, стоящими перед изобретением, являются:The technical challenges facing the invention are:

1) обеспечение надежной работы эжекторной установки в условиях, при которых в высоконапорном газе, поступающем в эжекторную установку, содержится жидкость;1) ensuring reliable operation of the ejector installation under conditions in which the high-pressure gas entering the ejector installation contains liquid;

2) обеспечение наиболее полного использования энергии высоконапорного газа в процессе эжекции низконапорного газа при регулировании расхода высоконапорного газа, проходящего через эжекторную установку.2) ensuring the most complete use of the energy of high-pressure gas in the process of ejection of low-pressure gas while regulating the flow of high-pressure gas passing through the ejector installation.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности процесса эжекции низконапорного газа в эжекторной установке и повышение надежности эжекторной установки, при наличии в высоконапорном газе жидкой фракции.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of the low-pressure gas ejection process in the ejector installation and increase the reliability of the ejector installation, in the presence of a liquid fraction in the high-pressure gas.

Техническая задача решается, а технический результат достигается за счет предложенной эжекторной установки, включающей в себя основной эжектор, состоящий из входного патрубка высоконапорного газа и камеры подачи высоконапорного газа, сопла высоконапорного газа, патрубка подачи низконапорного газа, камеры подачи низконапорного газа, сопла низконапорного газа, камеры смешения, диффузора и камеры отбора смеси газов, при этом перед камерой подачи высоконапорного газа, внутри входного патрубка высоконапорного газа, установлены последовательно и аксиально завихритель, и секция отбора газожидкостного потока, секция отбора газожидкостного потока соединена каналом с камерой отбора смеси газов, причем камера подачи высоконапорного газа, камера подачи низконапорного газа и камера отбора смеси газов подключены трубопроводами к соответствующим камерам по крайней мере двух дополнительных эжекторов, а в трубопроводах, соединяющих соответствующие камеры подачи высоконапорного газа и камеры отбора смеси газов основного и дополнительных эжекторов, установлены запорно-регулирующие краны.The technical problem is solved, and the technical result is achieved through the proposed ejector installation, which includes a main ejector consisting of a high-pressure gas inlet pipe and a high-pressure gas supply chamber, a high-pressure gas nozzle, a low-pressure gas supply pipe, a low-pressure gas supply chamber, a low-pressure gas nozzle, mixing chambers, a diffuser and a gas mixture sampling chamber, while in front of the high-pressure gas supply chamber, inside the high-pressure gas inlet pipe, a swirler and a gas-liquid flow sampling section are installed sequentially and axially, the gas-liquid flow sampling section is connected by a channel to the gas mixture sampling chamber, and the chamber high-pressure gas supply, a low-pressure gas supply chamber and a gas mixture selection chamber are connected by pipelines to the corresponding chambers of at least two additional ejectors, and shut-off and control valves are installed in the pipelines connecting the corresponding high-pressure gas supply chambers and the gas mixture selection chambers of the main and additional ejectors .

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 - общая схема классического эжектора.Fig. 1 - general diagram of a classic ejector.

Фиг. 2 - общая схема предлагаемой эжекторной установки.Fig. 2 - general diagram of the proposed ejector installation.

Фиг. 3 - внешний вид предлагаемой эжекторной установки.Fig. 3 - appearance of the proposed ejector installation.

На фигурах обозначены следующие позиции:The figures indicate the following positions:

- входной патрубок высоконапорного газа,- high-pressure gas inlet pipe,

- камера подачи высоконапорного газа,- high-pressure gas supply chamber,

- сопло высоконапорного газа,- high-pressure gas nozzle,

- патрубок подачи низконапорного газа,- low-pressure gas supply pipe,

- камера подачи низконапорного газа,- low-pressure gas supply chamber,

- сопло низконапорного газа,- low-pressure gas nozzle,

- камера смешения,- mixing chamber,

- диффузор,- diffuser,

- камера отбора смеси газов,- gas mixture sampling chamber,

- внутренняя часть входного патрубка высоконапорного газа,- the inner part of the high-pressure gas inlet pipe,

- завихритель,- swirler,

- секция отбора газожидкостного потока,- gas-liquid flow sampling section,

- канал, соединяющий секцию отбора газожидкостного потока с камерой отбора смеси газов, , 17, 19 - трубопроводы,- channel connecting the gas-liquid flow sampling section with the gas mixture sampling chamber, , 17, 19 - pipelines,

- дополнительные эжектора,- additional ejectors,

- запорно-регулирующие краны,- shut-off and control valves,

- запорные краны.- shut-off valves.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Предлагаемая эжекторная установка, включает в себя основной эжектор, состоящий из входного патрубка 1 высоконапорного газа и камеры 2 подачи высоконапорного газа, сопла 3 высоконапорного газа, патрубка 4 подачи низконапорного газа, камеры 5 подачи низконапорного газа, сопла 6 низконапорного газа, камеры смешения 7, диффузора 8 и камеры 9 отбора смеси газов. Перед камерой 2 подачи высоконапорного газа, на внутренней части 10 входного патрубка 1 высоконапорного газа, установленыThe proposed ejector installation includes a main ejector consisting of a high-pressure gas inlet pipe 1 and a high-pressure gas supply chamber 2, a high-pressure gas nozzle 3, a low-pressure gas supply pipe 4, a low-pressure gas supply chamber 5, a low-pressure gas nozzle 6, a mixing chamber 7, diffuser 8 and chamber 9 for selecting a mixture of gases. In front of the high-pressure gas supply chamber 2, on the inside 10 of the high-pressure gas inlet pipe 1,

- 2 044614 последовательно и аксиально завихритель 11, и секция 12 отбора газожидкостного потока. Секция 12 отбора газожидкостного потока соединена каналом 13 с камерой 9 отбора смеси газов. Камера 2 подачи высоконапорного газа, камера 5 подачи низконапорного газа и камера 9 отбора смеси газов подключены трубопроводами 14, 17, 19 к соответствующим камерам по крайней мере двух дополнительных эжекторов 15. Для более ясного представления конструкции эжекторной установки на фиг. 2 показаны только два из четырех дополнительных эжектора. Причем в трубопроводах 14 соединяющих камеру 2 подачи высоконапорного газа с дополнительными эжекторами 15 установлены запорно-регулирующие краны 16, а в трубопроводах 17 соединяющих камеру 9 отбора смеси газов с дополнительными эжекторами 15 установлены запорные краны 18.- 2 044614 sequentially and axially swirler 11, and section 12 of gas-liquid flow selection. Section 12 for sampling the gas-liquid flow is connected by channel 13 to chamber 9 for sampling the gas mixture. High-pressure gas supply chamber 2, low-pressure gas supply chamber 5 and gas mixture selection chamber 9 are connected by pipelines 14, 17, 19 to the corresponding chambers of at least two additional ejectors 15. For a clearer representation of the design of the ejector installation in FIG. Figure 2 shows only two of the four additional ejectors. Moreover, in the pipelines 14 connecting the high-pressure gas supply chamber 2 with additional ejectors 15, shut-off and control valves 16 are installed, and in the pipelines 17 connecting the gas mixture selection chamber 9 with additional ejectors 15, shut-off valves 18 are installed.

Эжекторная установка работает следующим образом.The ejector installation works as follows.

Высоконапорный газ, содержащий жидкую фазу, поступает во входной патрубок 1 высоконапорного газа, во внутренней части 10 входного патрубка высоконапорный газ проходит завихритель 11 и приобретает тангенциальную составляющую скорости и начинает вращаться, за счет действия центробежных сил капли жидкой фазы начинают двигаться к стенкам входного патрубка 1 высоконапорного газа, скорость закрутки потока в завихрителе подбирается таким образом, чтобы на выходе входного патрубка 1 высоконапорного газа вся жидкая фаза была отсепарирована на стенки входного патрубка. На выходе входного патрубка располагается секция 12 отбора газожидкостного потока, представляющая собой коническую вставку, по центру конической ставки отбирается чистый газ, а со стенок отбирается газожидкостный поток. Чистый газ далее направляется в сопло 3 высоконапорного газа, а также по трубопроводам 14 направляется в дополнительные эжекторы 15. В трубопроводах 14 установлены запорнорегулирующие краны 16. В сопле 3 высоконапорный газ разгоняется и смешивается с низконапорным газом, прошедшим последовательно патрубок 4 низконапорного газа, камеру 5 подачи низконапорного газа и сопло 6 низконапорного газа. Процесс смешения высоконапорного и низконапорного газа проходит в камере смешения 7, на выходе из камеры смешения смесь высоконапорного и низконапорного газа поступает в камеру 9 отбора смеси газов. По трубопроводам 19 низконапорный газ из камеры 5 подачи низконапорного газа подается также в дополнительные эжекторы 15. Смесь газов с выхода дополнительных эжекторов 15 по трубопроводам 17 подается в камеру 9 отбора смеси газов. В трубопроводах 17 смонтированы отсечные краны 18, но также могут быть установлены запорно-регулирующие краны.High-pressure gas containing a liquid phase enters the high-pressure gas inlet pipe 1; in the inner part 10 of the inlet pipe, the high-pressure gas passes through the swirler 11 and acquires a tangential velocity component and begins to rotate, due to the action of centrifugal forces, drops of the liquid phase begin to move towards the walls of the inlet pipe 1 high-pressure gas, the swirl speed of the flow in the swirler is selected in such a way that at the outlet of the inlet pipe 1 of the high-pressure gas, the entire liquid phase is separated onto the walls of the inlet pipe. At the outlet of the inlet pipe there is a gas-liquid flow sampling section 12, which is a conical insert; clean gas is taken from the center of the conical section, and the gas-liquid flow is taken from the walls. The clean gas is then sent to the high-pressure gas nozzle 3, and is also sent through pipelines 14 to additional ejectors 15. Shut-off control valves 16 are installed in the pipelines 14. In the nozzle 3, the high-pressure gas is accelerated and mixed with the low-pressure gas, which has passed through the low-pressure gas pipe 4 in series, chamber 5 low-pressure gas supply and low-pressure gas nozzle 6. The process of mixing high-pressure and low-pressure gas takes place in mixing chamber 7; at the exit from the mixing chamber, a mixture of high-pressure and low-pressure gas enters chamber 9 for selecting the gas mixture. Through pipelines 19, low-pressure gas from low-pressure gas supply chamber 5 is also supplied to additional ejectors 15. The mixture of gases from the output of additional ejectors 15 through pipelines 17 is supplied to chamber 9 for selecting the gas mixture. Shut-off valves 18 are installed in pipelines 17, but shut-off and control valves can also be installed.

Важной частью предлагаемой эжекторной установки является запорно-регулирующий кран 16, устанавливаемый в трубопроводе 14. Запорно-регулирующий кран 16 позволяет регулировать расход высоконапорного газа, направляемого в дополнительные эжекторы 15, и обеспечивать требуемый расход высоконапорного газа через эжекторную установку. При сильном уменьшении расхода высоконапорного газа, запорно-регулирующие краны могут быть полностью перекрыты.An important part of the proposed ejector installation is the shut-off and control valve 16, installed in the pipeline 14. The shut-off and control valve 16 allows you to regulate the flow of high-pressure gas sent to additional ejectors 15 and ensure the required flow of high-pressure gas through the ejector unit. If the flow of high-pressure gas greatly decreases, the shut-off and control valves can be completely closed.

Показатели работы эжекторной установки можно продемонстрировать на примере испытаний такой эжекторной установки, проведенной на одной из установок комплексной подготовки природного газа. Эжекторная установка предназначалась для компримирования низконапорных газов с давлением 30 атм., образующихся при стабилизации конденсата. В качестве высоконапорного газа выступал газ с давлением 120 атм., поступающий на УКПГ из газоконденсатных скважин. Содержание жидкой фазы в высоконапорном газе достигало значений 50 кг/1000нм³. Давление на выходе из эжекторной установки составляло от 40 атм. При этом, расход высоконапорного газа изменялся с 2.5 млн. нм³/сутки до 5 млн. нм³/сутки, расход низконапорного газа составлял 0.12 млн. нм³/сутки. На объекте была смонтирована эжекторная установка, имеющая один основной эжектор, рассчитанный на максимальный расход высоконапорного газа 2.5 млн. нм³/сутки и 4 дополнительных эжектора с максимальным расходом высоконапорного газа 0.625 млн. нм³/сутки. Лопаточный завихритель 11 обеспечивал закрутку потока на уровне 50 м/с, входной патрубок 1 высоконапорного газа имел внутренний цилиндрический канал диаметром 250 мм. Секция отбора газожидкостного потока 12, выполненная в виде диффузорного конического патрубка с диаметром входа 200 мм и диаметром выхода 300 мм, и полным углом расширения 6 градусов, обеспечивала отбор чисто газового потока на вход высоконапорного сопла. Отбор газожидкостного потока осуществлялся по каналу, соединяющему секцию 12 отбора газожидкостного потока с камерой 9 отбора смеси газов. Диаметр этого канала составлял 10 мм. Этот канал был смонтирован внутри корпуса основного эжектора. Геометрия завихрителя 11 и секции 12 отбора газожидкостного потока можно рассчитывать в программном комплексе ANSYS CFX, с учетом условия, что в секции 12 отбора газожидкостного потока должны быть отобраны из высоконапорного потока все капли превышающие по диаметру 10 мкм. Что, как показывает опыт проектирования центробежных сепараторов, позволяет обеспечивать степень сепарации жидкой фазы из газа на уровне превышающим 98%, достаточном для нормальной работы эжекторной установки.The performance of an ejector installation can be demonstrated by the example of tests of such an ejector installation carried out at one of the complex natural gas treatment plants. The ejector unit was designed to compress low-pressure gases with a pressure of 30 atm, formed during condensate stabilization. The high-pressure gas was gas with a pressure of 120 atm, supplied to the gas treatment plant from gas condensate wells. The content of the liquid phase in the high-pressure gas reached values of 50 kg/1000 nm ³ . The pressure at the outlet of the ejector unit ranged from 40 atm. At the same time, the consumption of high-pressure gas changed from 2.5 million nm ³ /day to 5 million nm ³ /day, the consumption of low-pressure gas was 0.12 million nm ³ /day. An ejector unit was installed at the facility, which had one main ejector designed for a maximum high-pressure gas flow rate of 2.5 million nm ³ /day and 4 additional ejectors with a maximum high-pressure gas flow rate of 0.625 million nm ³ /day. The blade swirler 11 provided swirling of the flow at a level of 50 m/s, the inlet pipe 1 of the high-pressure gas had an internal cylindrical channel with a diameter of 250 mm. The gas-liquid flow sampling section 12, made in the form of a diffuser conical pipe with an inlet diameter of 200 mm and an outlet diameter of 300 mm, and a full expansion angle of 6 degrees, ensured the selection of a pure gas flow at the inlet of the high-pressure nozzle. The selection of the gas-liquid flow was carried out through a channel connecting section 12 of the selection of the gas-liquid flow with the chamber 9 of the selection of the gas mixture. The diameter of this channel was 10 mm. This channel was mounted inside the main ejector housing. The geometry of the swirler 11 and section 12 of gas-liquid flow selection can be calculated in the ANSYS CFX software package, taking into account the condition that in section 12 of gas-liquid flow selection all drops exceeding 10 μm in diameter must be selected from the high-pressure flow. Which, as experience in the design of centrifugal separators shows, allows us to ensure the degree of separation of the liquid phase from gas at a level exceeding 98%, sufficient for the normal operation of the ejector installation.

Диаметры сопла и камеры смешения были рассчитаны в программном комплексе AEROSYM, специально предназначенном для расчета эжекторов для нефтегазовой промышленности. Диаметр критического сечения сопла высоконапорного газа составил 46 мм, внешний диаметр камеры смешения при этом был 75 мм. Геометрия дополнительных эжекторов рассчитывалась из условия гарантированного обеспечения необходимой степени сжатия низконапорного газа при изменении расхода высоконапорного газа. Диффузор имел полный угол расширения 6 градусов.The diameters of the nozzle and mixing chamber were calculated in the AEROSYM software package, specifically designed for calculating ejectors for the oil and gas industry. The critical section diameter of the high-pressure gas nozzle was 46 mm, and the outer diameter of the mixing chamber was 75 mm. The geometry of additional ejectors was calculated from the condition of guaranteed provision of the required degree of compression of low-pressure gas when the flow rate of high-pressure gas changes. The diffuser had a full expansion angle of 6 degrees.

- 3 044614- 3 044614

Схема регулирования эжектора была следующей:The ejector control scheme was as follows:

при расходе высоконапорного газа 5 млн. нм³/сутки, все 4 дополнительных эжектора были включены (все краны 18 открыты), при расходе высоконапорного газа от 4.675 млн. нм³/сутки до 5 млн. нм³/сутки, все 4 дополнительных эжектора были включены (все краны 18 открыты), но на первом дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка крана 16, при расходе высоконапорного газа от 4.35 млн. нм³/сутки до 4.675 млн. нм³/сутки, все 4 дополнительных эжектора были включены (все краны 18 открыты), но на первом и втором дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка кранов 16, при расходе высоконапорного газа от 4.025 млн. нм³/сутки до 4.35 млн. нм³/сутки, включены 3 дополнительных эжектора, первый дополнительный эжектор перекрыт, но на втором дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка крана 16, при расходе высоконапорного газа от 3.375 млн. нм³/сутки до 4.025 млн. нм³/сутки, включены 3 дополнительных эжектора, первый дополнительный эжектор перекрыт, но на втором и третьем дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка крана 16, при расходе высоконапорного газа от 2.725 млн. нм³/сутки до 3.375 млн. нм³/сутки, включены 2 дополнительных эжектора, первый и второй дополнительные эжектора перекрыты, но на третьем и четвертом дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка крана 16, при расходе высоконапорного газа от 2.5 млн. нм³/сутки до 2.725 млн. нм³/сутки, включен 1 дополнительный эжектор, первый, второй, третий дополнительные эжектора перекрыты, но на четвертом дополнительном эжекторе осуществлялась регулировка крана 16.with a high-pressure gas flow rate of 5 million nm ³ /day, all 4 additional ejectors were turned on (all valves 18 were open), with a high-pressure gas flow rate from 4.675 million nm ³ /day to 5 million nm ³ /day, all 4 additional ejectors were turned on (all valves 18 were open), but on the first additional ejector valve 16 was adjusted, with a high-pressure gas flow rate from 4.35 million nm ³ /day to 4.675 million nm ³ /day, all 4 additional ejectors were turned on (all valves 18 open), but on the first and second additional ejector, valves 16 were adjusted, with a high-pressure gas flow rate from 4.025 million nm ³ /day to 4.35 million nm ³ /day, 3 additional ejectors were turned on, the first additional ejector was closed, but on the second additional in the ejector, valve 16 was adjusted, with a high-pressure gas flow rate from 3.375 million nm ³ /day to 4.025 million nm ³ /day, 3 additional ejectors were turned on, the first additional ejector was closed, but on the second and third additional ejector, valve 16 was adjusted, with high-pressure gas flow rate from 2.725 million nm ³ /day to 3.375 million nm ³ /day, 2 additional ejectors are included, the first and second additional ejectors are closed, but on the third and fourth additional ejector valve 16 was adjusted, with a high-pressure gas flow rate from 2.5 million nm ³ /day to 2.725 million nm ³ /day, 1 additional ejector is turned on, the first, second, third additional ejectors are closed, but on the fourth additional ejector valve 16 was adjusted.

Регулировка осуществлялась в автоматическом режиме, при необходимости эжекторная система может изготавливаться и с ручными управляющими кранами.The adjustment was carried out automatically; if necessary, the ejector system can be manufactured with manual control valves.

Испытанная при данных параметрах эжекторная установка продемонстрировала высокую степень надежности и обеспечение максимальной эффективности процесса эжекции низконапорного газа в эжекторной установке, в условиях высокого содержания жидкой фазы в высоконапорном газе (достигающем значений 50 кг/1000 нм³), и при изменении расхода высоконапорного газа в диапазоне от 2.5 млн. нм³/сутки до 5.0 млн. нм³/сутки.The ejector installation tested with these parameters demonstrated a high degree of reliability and ensured maximum efficiency of the ejection process of low-pressure gas in the ejector installation, under conditions of high liquid phase content in high-pressure gas (reaching values of 50 kg/1000 nm ³ ), and when the flow rate of high-pressure gas varied in the range from 2.5 million nm ³ /day to 5.0 million nm ³ /day.

Claims (1)

Эжекторная установка, включающая в себя основной эжектор, состоящий из входного патрубка высоконапорного газа и камеры подачи высоконапорного газа, сопла высоконапорного газа, патрубка подачи низконапорного газа, камеры подачи низконапорного газа, сопла низконапорного газа, камеры смешения, диффузора и камеры отбора смеси газов, отличающаяся тем, что перед камерой подачи высоконапорного газа, внутри входного патрубка высоконапорного газа, установлены последовательно и аксиально завихритель, и секция отбора газожидкостного потока, секция отбора газожидкостного потока соединена каналом с камерой отбора смеси газов, причем камера подачи высоконапорного газа, камера подачи низконапорного газа и камера отбора смеси газов подключены трубопроводами к соответствующим камерам по крайней мере двух дополнительных эжекторов, а в трубопроводах, соединяющих соответствующие камеры подачи высоконапорного газа и камеры отбора смеси газов основного и дополнительных эжекторов, установлены запорно-регулирующие краны.An ejector installation, including a main ejector consisting of a high-pressure gas inlet pipe and a high-pressure gas supply chamber, a high-pressure gas nozzle, a low-pressure gas supply pipe, a low-pressure gas supply chamber, a low-pressure gas nozzle, a mixing chamber, a diffuser and a gas mixture selection chamber, different in that in front of the high-pressure gas supply chamber, inside the high-pressure gas inlet pipe, a swirler and a gas-liquid flow sampling section are installed sequentially and axially, the gas-liquid flow sampling section is connected by a channel to the gas mixture sampling chamber, and the high-pressure gas supply chamber, the low-pressure gas supply chamber and the gas mixture selection chamber is connected by pipelines to the corresponding chambers of at least two additional ejectors, and shut-off and control valves are installed in the pipelines connecting the corresponding high-pressure gas supply chambers and the gas mixture selection chambers of the main and additional ejectors.