RU1831560C

RU1831560C - Установка дл уменьшени давлени в жидкой смеси из сложных углеводородов от заданной величины

Info

Publication number: RU1831560C
Application number: SU894614184A
Authority: RU
Inventors: Клинтенстет Челль
Original assignee: Альфа-Лаваль Сепарейшн Аб
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1993-07-30
Also published as: CN1029637C; DD264741A5; JPH02501322A; AU600784B2; DK420088D0; KR890700186A; CA1293425C; SE8605117D0; DK420088A; BR8707896A; CN87108028A; SE455623B; SE8605117L; WO1988003984A1; IN168009B; NO883333D0; KR950014370B1; AR240074A1; NO180350C; NO180350B

Abstract

Использование: добыча нефти из скважин с высоким пластовым давлением. Сущность изобретени : установка содержит резервуар, образующий рабочую камеру с впускным каналом дл подачи жидкой смеси и каналами дл выпуска газа и слива жидкости. Резервуар выполнен вращающимс . Он имеет привод дл его вращени . Установка снабжена узлом дл подачи жидИзобретение касаетс установки дл уменьшени давлени жидкой смеси углеводородных соединений и может найти применение при добыче нефти, когда нефть подаетс по скважине под избыточным давлением , которое часто вл етс очень большим , например пор дка 75-100 бар. Состав нефти может измен тьс от одного источника к другому. Так, например, в нефти могут кой смеси под заданным давлением, узлом дл вращени жидкости в резервуаре, средствами дл поддержани свободной поверхности жидкости, средствами дл выгрузки жидкой смеси из рабочей камеры, средствами дл удалени газа из части камеры, свободной от жидкости, и механизмом дл поддержани давлени газа в свободной от жидкости части камеры, меньше заданного. Узел дл подачи жидкой смеси выполнен в виде неподвижного элемента с радиальными каналами. Он может иметь перегородки, установленные с возможностью вращени с резервуаром. Последний может быть выполнен в виде двух рабочих камер, перва из которых имеет впускной канал дл жидкой смеси, выпускные каналы дл жидкости.и газа. Втора камера имеет впускной и сливной каналы дл жидкости, механизм дл поддержани заданного давлени меньшим , чем давление газа в свободной от жидкости части камеры. Перва камера выполнена с механизмом дл поддержани заданного давлени газа в свободной от жидкости части этой камеры. 3 з.п. ф-лы. 3 ил. содержатьс следующие относительно быстро испар ющиес углеводородные соединени : метан, этан, пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан и гексан. Цель изобретени - создание установки дл уменьшени давлени добываемой нефти , т.е. жидкой смеси углеводородных соединений , обеспечива при этом то. что 00 СлЭ СП о о GJ

Description

больша часть нефти может сохран тьс в жидком виде при приемлемых затратах.

В соответствии с насто щим изобретением , цель достигаетс тем, что жидка смесь подаетс в камеру, образованную вращающимс резервуаром, на первый радиальный уровень в ней, при этом жидка смесь подаетс в резервуар под заранее заданным давлением в зону, наход щуюс р дом с осью вращени резервуара, и направл етс дальше через канал радиально наружу в резервуаре к упом нутому первому радиальному уровню таким образом, что давление жидкой смеси не будет существенно ниже, чем упом нутое давление, а давление жидкой смеси, когда последн достигает упом нутого первого радиального уровн , будет значительно ниже, чем то, которое имело бы место, если бы жидка смесь свободно текла через канал и одновременно полностью вовлекалась бы во вращение резервуара. Смесь, подаваема в камеру, начинает вращатьс под действием резервуара, свободна поверхность жидкости сохран етс у вращающейс жидкой смеси в камере на втором радиальном уровне внутри упом нутого первого уровн ; давление газа, меньшее, чем упом нутое заданное давление, поддерживаетс в лишенной жидкости части камеры, тем, что жидкость удал етс из камеры на уровне, наход щимс радиально внутри упом нутого первого уровн , и тем, что газ удал етс из лишенной жидкости части камеры,

Благодар насто щему изобретению устран етс то, что жидка смесь подвергаетс мгновенному падению давлени . Вместо этого давление жидкой смеси может уменьшатьс относительно медленно, в то врем как свободна поверхность жидкости поддерживаетс в контакте с испарившимис углеводородными соединени ми при желаемом давлении и температуре. Насто щее изобретение предполагает, что несколько камер описанного типа могут быть последовательно соединены, постепенно уменьша давление газа, наход щегос в них.

В соответствии с насто щим изобретением , давление в жидкой смеси должно уменьшатьс путем ее направлени радиально внутрь вращающегос резервуара, т.е. за счет воздействи на нее постепенно увеличивающейс центробежной силы. Кроме того, в соответствии с насто щим изобретением жидка смесь на своем пути в обрабатывающую камеру в резервуаре должна быть защищена от вли ни вращени резервуара, также как и жидка смесь, котора уже находитс в камере. Другими словами , следует избегать, чтобы давление

жидкой смеси, когда она движетс радиально наружу в резервуаре, увеличивалось аналогично тому, как если бы жидка смесь свободно двигалась и одновременно полностью вовлекалась во вращение резервуара, Дл того, чтобы избежать, чтобы жидка смесь подверглась таким образом вли нию центробежных сил на своем пути в обрабатываемую камеру, т.е. прежде чем она по0 ступит в камеру на упом нутый первый радиальный уровень, жидка смесь может подаватьс различными способами.

В соответствии с одним из примеров насто щего изобретени , жидка смесь мо5 жет направл тьс в камеру через канал, выполненный и неподвижном элементе, направленный в центр вращающегос резервуара и далее радиально наружу в нем через лишенную жидкости часть камеру и в

0 жидкую массу, вращающуюс в камере.

В соответствии с другим примером насто щего изобретени , жидка смесь может направл тьс в обрабатывающую камеру через средства, вращающиес вместе с ре5 зервуаром и образующие по существу кольцевой канал, идущий от зоны возле оси вращени резервуара до упом нутого первого радиального уровн в камере, при этом упом нутый канал не содержит никаких за0 хватывающих элементов, в-результате чего жидка смесь, текуща через канал во врем вращени резервуара, только незначительно вовлекаетс во вращение резервуара. На фиг. 1 показан вращающийс резер5 еуар, вл ющийс частью установки насто щего изобретени ; на фиг. 2 - модификаци впускного устройства вращающегос резервуара в соответствии с фиг. 1; на фиг. 3 - установка насто щего изобрео тении.

На фиг. 1 показан резервуар 1, имеющий симметрично вращающуюс форму, содержащий окружающую стенку 2 и две торцевых стенки 3 и 4. С помощью двух

5 подшипников 5 и 6 резервуар вращательно установлен на двух неподвижных опорных элементах 7 и 8. Через приводное устройство 9 резервуар вращательно соединен с приводным двигателем 10 (фиг. 3),

0 с помощью кольцеобразной перегородки 11 внутри резервуара 11 последний разделен на две камеры 12 и 13. В камере 12 размещен кольцевой неподвижный впускной элемент 14, имеющий несколько отдель5 ных впускных каналов 15. идущих от оси вращени резервуара и оканчивающихс в непосредственной близости от окружающей стенки 2 резервуара, где они сообщаютс с камерой 12. В центре впускного элемента 14 имеетс цилиндрическа часть,

выход ща из резервуара 1 и снабженна центральным впускным каналом 16, с которым сообщаютс все каналы 15.

В центре камеры 12 резервуара 1 закреплен комплект конических дисков 17, установленных соосно с резервуаром и на одинаковом осевом рассто нии друг от друга . Диски 17 окружают свободное пространство 18, которое через междисковое пространство сообщаетс с камерой 12, а через первый выпускной канал 19 дл газа сообщаетс с первым выпускным 20 газа, выполненным в неподвижном опорном элементе 8.

В центре камеры 13 резервуара 1 закреплен еще один комплект конических ди- сков 21, аналогичных дискам 17. наход щимс в камере 12. Диски21 окружают пространство 22, которое через междисковые зазоры сообщаетс с камерой 13, а через второй выпускной канал 23 соедин етс со вторым впуском 24 дл газа, выполненным в опорном элементе 8.

Камеры 12 и 13 сообщаютс друг с другом через кольцевую прорезь 25, образованную между окружающей стенкой 2 резервуара и перегородкой 11. Прорезь 25 расположена в резервуаре 1 на уровне, наход щемс , радиально внутрь от отверсти впускных каналов 15 в камере 12.

С внутренней стороны окружающей стенки 2 прикреплен кольцевой порог или выступ 26, располагающийс внутри камеры 12. Радиально внутренн часть этого выступа располагаетс вблизи и радиально внутрь от соединительной прорези 25 между камерами 12 и 13. Между выступом 26 и перегородкой 11 имеетс кольцевой канал 27.

В камере 13 к окружающей стенке 2 прикреплен другой порог или выступ 28. Радиально внутренн часть его располагаетс на уровне радиально внутрь от прорези 25. Между выступом 28 и торцевой стенкой 4 резервуара имеетс кольцева канавка 29. котора открываетс радиально внутрь. От канавки 29 отходит неподвижный кольцевой выпускной элемент 30, выполненный соосно с резервуаром 1. Выпускной элемент 30, соединенный с опорным элементом 8, имеет один или несколько выпускных каналов 31. Они проход т от одного или нескольких отверстий в выпускном элементе 30 в зоне канавки 29 радиально внутрь и затем далее из резервуара 1 к выпускной камере 32 в опорном элементе 8. Выпускной трубопровод 33 соединен с опорным элементом 8.

Опорный элемент, поддерживающий конические диски 17 в камере 12, закреплен

в радиальном направлении на окружающей стенке 2 резервуара с помощью нескольких радиальных и осевых крыльев 34, равномерно расположенных вокруг оси вращени ре- зервуара. Эти крыль образуют также улавливающие элементы в камере 12, в результате чего жидка смесь, подаваема в камеру, приобретает вращательное движение резервуара. Аналогично крыль 35 име0 ютс в камере 13.

Дл герметизации камер 12 и 13 относи- . тельно окружающего резервуара предусмотрены уплотнительные элементы 36 между опорным элементом 8 и торцевой

5 стенкой 4 и уплотнительные элементы 38

между опорным элементом 8 и центральной

трубой 39, образующей вышеупом нутый

выпускной канал 19 дл газа из камеры 12.

На фиг. 2 показан другой вариант кон0 струкции выпускного устройства резервуара 1 дл жидкой смеси. Детали, показанные на фиг. 2. которые аналогичны детал м конструкции на фиг. 1, имеют те же цифровые обозначени , однако, детали, отличающие5 с чем-либо от конструкций на фиг. 1, имеют цифровое обозначение с добавлением буквы а.

Впускное устройство на фиг.2 содержит коническую перегородку 40, котора через

0 крыль 34а соедин етс с окружающей стенкой резервуара и тем самым предназначена дл вращени вместе с резервуаром 1. Между торцевой стенкой За резервуара и перегородкой 40 имеетс кольцевой канал

5 41. Последний сообщаетс на оси резервуара с центральным каналом 42, образованным цилиндрической частью торцевой . стенки За, и соедин ющимс в свою очередь с впускным каналом 16а, образованным

0 опорным элементом 7а,

На фиг. 3 схематично изображена установка насто щего изобретени . Таким образом , вращающийс резервуар 1 показан с приводным устройством 9, 10, с впускным каналом 16 дл жидкой смеси, выпуски 20 и

5 24 дл газа и выпускной трубопровод 33 дл жидкой смеси.

Выпуск 20 дл газа содержит устройство управлени 43 обычного типа, предназначенное дл поддержани определенного

0 заранее заданного избыточного давлени газа в камере 12 резервуара. Выпуск 24 дл газа содержит аналогичное устройство управлени 44 дл поддержани заранее заданной меньшей величины избыточного

5 давлени в другой камере 13 резервуара.

Выпускной трубопровод 33 дл жидкости содержит устройство 45 противодавле- нй , с помощью которого может устанавливатьс требуемое противодавление дл жидкости, вытекающей из впускной камеры 30.

Рассмотрим работу установки насто щего изобретени с впускным устройством у резервуара 1, такого типа как показано на рис. 1. Считаетс , что резервуар 1 вращаетс и что впускной канал 16 соединен с источником избыточного давлени дл жидкой смеси из углеводородных соединений.

Под действием давлени во впускном канале 16 жидка смесь направл ютс дальше через радиальные каналы 15 и поступает в камеру 12 возле окружающей стенки 2 резервуара. В этой части камеры 12 жидка смесь приобретает ту же вращательную скорость , что и резервуар 1, с помощью крыльев 34. Между крыль ми 34 жидка смесь течет радиально внутрь и в осевом направлении в камеру 12, проход через порог 26, и покидает камеру 12 через канал 27, При поступлении жидкой смеси в камеру 13 она течет дальше между крыль ми 35 радиально внутрь и в осевом направлении в сторону выпускного элемента 30. В камере 13 порог 28 образует слив дл жидкой смеси, прежде , чем она поступит в канавку 29. Через каналы 31 в неподвижном элементе 30 жид- ка смесь покидает камеру 13. С помощью устройства противодавлени 45 (фиг. 3) противодавление в выпускном трубопроводе 33 устанавливаетс таким, что вс жидка смесь, проход ща через канавку 29, будет удал тьс через выпускной элемент 30, не вызыва при этом смещени свободной поверхности жидкости в канавке 29 радиально внутрь порога 28.

Таким образом, порог 28 будет поддерживать свободную поверхность жидкости в камере 13 на одном уровне с ее радиальной внутренней частью. Давление столба жидкости , наход щейс в камере 13 радиально внутрь от соединительной прорези 25 между камерами 12 и 13, а также избыточное давление от газа (испаренных углеводородов ), наход щегос в камере 13 и действующего на свободные поверхности жидкости, будут определ ть положение свободной поверхности жидкости, образованной в камере в камере 12. Противодавление в прорези 25 образно избыточным давлением газа (испар ющихс углеводородов), существующим в лишенной жидкости части камеры 12, и давлением столба жидкости в камере 12 между свободными поверхност ми жидкости в ней и прорезью 25.

Жидка смесь, подаваема в резервуар 1 через впускной канал 16, будет по существу сохран ть свое давление при ее прохождении через каналы 15 в камеру 12. Давление вращающейс жидкости в камере

12возле выход щих в нее каналов 15 будет регулироватьс так, что оно, в основном, соответствует давлению жидкой смеси во впускном канале 16. Если упом нутое давление вращающейс жидкости слишком большое, то жидка смесь не сможет поступать в камеру 12. Если давление слишком низкое, то перепад давлени в жидкой смеси может быть увеличен при ее прохожде0 нии через каналы 15, привод к нежелательному испарению углеводородов в этих каналах.

После поступлени жидкой смеси в камеру 12 она направл етс радиально внутрь

5 ив осевом направлении в сторону канала 27. Во врем этого продвижени жидка смесь подвергаетс постепенному уменьшению давлени , при этом часть ее испар етс и удал етс из резервуара через

0 центральную часть камеры 12. Удерживающиес капли жидкости отдел ютс в проходах между коническими дисками 17 и отбрасываютс обратно на свободную поверхность жидкости в камере 12.

5 По-прежнему удерживаема во вращении с помощью крыльев 34, проход щих да-. же через канал 27, жидка смесь проходит через канал 27, и прорезь 25 в радиально удаленную часть камеры 13. В канале 27

0 давление жидкой смеси несколько увеличиваетс , однако в камере 13, оно снова уменьшаетс , когда жидка смесь течет радиально внутрь и в осевом направлении в сторону выпускного элемента 30. Еще часть

5 жидкости испар етс в камере 13 и удал етс через ее лишенную жидкости часть из резервуара 1.

После прохождени порога 28 жидка смесь начинает вращатьс в канавке 29, за0 хваченна крыль ми 35, частично вход щими в канавку. Давление вращающейс жидкости, а также давление газа в камере

13завершают транспортировку жидкости радиально внутрь в каналах 31 неподвижно

5 выпускного элемента 30 и далее наружу через выпускной элемент 32 и выпускной трубопровод 33. Возможно выпускной элемент 30 может быть выполнен в виде подрезающего элемента в канавке 29, в результате

0 чего даже перемещение жидкой смеси в периферийном направлении канавки может использоватьс дл транспортировки жидкости через выпускные каналы 31.

Впускное устройство, показанное на

5 фиг. 2, работает следующим образом.

Жидка смесь, поступающа через канал 16а под заданным избыточным давлением , направл етс дальше через кольцевой канал 41 в камеру 12а. В канале 41 тонкие граничные слои жидкой смеси вращаютс

под действием торцевой стенки За и перегородки 40, тогда как основна часть жидкости не будет подвергатьс какому-либо существенному вращательному движению. Таким образом, с помощью такого впускного устройства можно поддерживать по существу такое же избыточное давление в жидкой смеси во врем ее прохождени от центрального впускного канала 16а в камеру 12а, где жидка смесь вращаетс с резервуаром 1.

Дл достижени наилучших возможных режимов потока, когда жидка смесь движетс в камеру 12 или 12а соответственно, могут использоватьс различные устройства . Так, например, на впускном устройстве в соответствии с фиг. 1, отверсти впускных каналов 16 в камеру 12 могут быть повернуты в направлении вращени резервуара 1. У впускного устройства в соответствии с фиг. 2 в радиальной наружной части канала 41 могут быть установлены конические кольцевые диски, соосно с резервуаром 1 и вращающиес вместе с ним, между которыми имеютс относительно узкие кольцевые проходы дл поступающей жидкой смеси. Диски служат дл того, чтобы последовательно уменьшать поверхность контакта между жидкой смесью и вращающимис поверхност ми в резервуаре с целью устранени слишком сильных ударов при ускорении жидкой смеси до полной скорости вращени при переходе между каналом 41 и камерой 12а.

Выше был описан вращающийс резервуар , содержащий две камеры 12 и 13, в которых поддерживаетс различное давление газа на соответствующие свободные поверхности жидкости. Это должно рассматриватьс как дальнейшее развитие базового варианта изобретени , по которому резервуар содержит только одну камеру и один единственный выпуск дл испарившихс углеводородных соединений. Поскольку камеры 12 и 13 сообщаютс через канал 27 и прорезь 25, то они могут рассматриватьс как одна и та же камера, однако, относительно обрабатываемой жидкости. Только относительно испарившихс углеводородных соединений камеры 12 и 13 должны рассматриватьс отдельно.

Насто щее изобретение предполагает также, что внутренн полость резервуара может быть разделена на большее число камер, с целью более постепенного уменьшени давлени .

Кроме того, в соответствии с насто щим изобретением, можно соедин ть последовательно два или более резервуара описанного типа. т.е. соедин ть выпускное

отверстие 33 дл жидкости одного резервуара с впускным отверстием 16 следующего резервуара. Например, таким образом, давление жидкой смеси может быть уменьшено с 60 до 15 бар в первом резервуаре, вращающемс с определенной скоростью, и с 15 до 5 бар во втором резервуаре, имеющем такой же размер, но вращающемс более медленно.

0 Резервуар снижени давлени , описанного типа, может использоватьс также в качестве центробежного сепаратора дл отделени от подаваемой жидкой смеси из углеводородных соединений, например, во5 ды и/или твердых веществ. В этом случае резервуар может быть оборудован коническими сепараторными дисками, как у обычных центробежных сепараторов, и элементами дл непрерывного или перио0 дического удалени отделенных веществ.

Как определено в формуле изобретени , в соответствии с насто щим изобретением должно предотвращатьс , чтобы давление жидкой смеси, поступающей радиально на5 ружу в резервуар через канал в обрабатывающую камеру на упом нутом первом радиальном уровне, увеличивалось бы так, как это имеет место, если эта жидкость свободно течет по каналу и одновременно пол0 ностью вовлекаетс во вращение резервуара.

В соответствии со специальной конструкцией насто щего изобретени , не показанной на чертежах, это достигаетс

5 следующим образом.

В конструкции на рис. 2 несколько дисков в форме усеченного конуса устанавливаютс соосно в кольцевом канале 41, соединенным с резервуаром 1 дл враще0 ни сним. Рассто ние между этими дисками может быть настолько мало, что жидка смесь, подаваема в центр междискового пространства, полностью захватываема дисками, лишаетс возможности свободно5 го прохождени через междисковые пространства , в результате чего она подвергаетс существенному динамическому перепаду давлени на своем пути в сторону окружающей стенки 2 резервуара.

Claims

0 Такой динамический перепад давлени может быть достигнут также с помощью элементов , выполненных различным образом. Формула изобретени 1. Установка дл уменьшени давлени

5 в жидкой смеси из сложных углеводородов от заданной величины, включающа резервуар , образующий рабочую камеру с впускным каналом дл подачи в нее жидкой смеси и каналами дл выпуска газа и слива жидкости , отличающа с тем, что, с целью

повышени эффективности работы установки за счет более равномерного уменьшени давлени и обеспечени поддержани большего количества нефти в жидком состо нии, резервуар выполнен вращающимс и имеет привод дл его вращени а установка снабжена узлом дл подачи жидкой смеси под названным определенным давлением в рабочую камеру на первый радиальный уровень в ней, образующим по крайней мере один канал, направленный от впускного канала в области оси вращени резервуара радиально наружу к первому радиальному уровню рабочей камеры, узлом дл вращени жидкости в резервуаре, св занным с последним, средствами дл поддержани свободной поверхности жидкости в камере на втором уровне, расположенном на рассто нии , меньшем от оси вращени , чем первый уровень, средствами дл выгрузки жидкой смеси из рабочей камеры на уровне, расположенном на рассто нии, меньшем от оси вращени , чем первый уровень, средствами дл удалени газа из части камеры, свободной от жидкости, и механизмом дл поддержани давлени газа в свободной от жидкости части камеры меньше заданного.
2.Установка по п. 1, от л ича ю ща с тем, что узел дл подачи жидкой смеси в рабочую камеру выполнен в виде неподвижного элемента с радиальными каналами, расположенного по оси вращени резервуара и радиально наружу в нем до первого радиального уровн в камере.
3.Установка по п. 1, от л ича ю ща с тем, что узел дл подачи жидкой смеси в рабочую камеру выполнен с перегородками,

установленными с возможностью вращени с резервуаром и образующими кольцевой канал, гидравлически св зывающий впускной канал в области оси вращени резервуара до первого уровн рабочей камеры.

А. Установка п, 1,отличающа с тем, что резервуар образован двум рабочими камерами, перва из которых имеет впускной канал дл жидкой смеси на первом

радиальном уровне, выпускной канал дл жидкости на втором уровне, расположенном на рассто нии, меньшем от оси вращени ,чем первый уровень, и выпускной канал дл газа, расположенный в свободной от

жидкости части первой рабочей камеры при вращении резервуара, а втора из которых имеет впускной и сливной каналы дл жидкости , последний из которых расположен на уровне, наход щемс на меньшем рассто нии от оси резервуара, чем впускной канал дл жидкости, и выпускной канал дл газа из части второй рабочей камеры, свободной от жидкости при вращении резервуара, причем сливной канал дл жидкости первой камеры сообщен с впускным каналом дл жидкости второй камеры, перва рабоча камера имеет механизм дл поддержани заданного избыточного давлени газа в свободной от жидкости части первой камеры,

втора рабоча камера имеет механизм дл поддержани заданного давлени меньше величины избыточного давлени газа в свободной от жидкости части первой камеры, а установка имеет механизм дл поддержаки свободной поверхности жидкости на заданном уровне по крайней мере в одной из двух камер.

40 Л 5 //7/ar;j /J5

/#

I I ЛI. i I ЈJ 7

2Ј 2725.19-22283129

#

#

27

JS

Фиг. I