RU2232617C1 - Tubular device for preliminary separation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry; preliminary separation of gas-and-liquid mixtures in preparation of oil and gas wells.

SUBSTANCE: proposed device has inclined section widening upward and horizontal section and branch pipes for delivery of gas-and-liquid mixture, discharge of gas and drainage of liquid. Partitions mounted on widening inclined section, as well as at inlet and outlet of horizontal section form traps which are communicated with liquid discharge branch pipes. Hole available between housing and lower portion of partition at outlet of horizontal section is also communicated with liquid discharge branch pipe. Partitions are provided with branch pipes for passage of mixture to be separated. Partitions mounted on horizontal section are inclined towards inlet portion. Branch pipe fitted at inlet of horizontal section is provided with swirler and is connected with bowl-like intake unit. Baffles are mounted at branch pipe outlets.

EFFECT: enhanced efficiency of separation.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для предварительного разделения газожидкостной смеси в системе сбора и подготовки продукции нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas industry and can be used for preliminary separation of a gas-liquid mixture in a collection and preparation system for oil and gas wells.

Известно трубное устройство, содержащее сепаратор в виде наклонной колонны с нефтеподводящим, нефтеотводящим и газовым коллектором, подключенной к нефтеотводящему коллектору несколькими нефтеотводящими трубопроводами [авт. свид. № 975030, кл. B 01 D 19/00, 1982].A pipe device is known that contains a separator in the form of an inclined column with an oil inlet, oil outlet and gas manifold connected to the oil outlet manifold by several oil outlet pipelines [ed. testimonial. No. 975030, class B 01 D 19/00, 1982].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации газа.The disadvantage of this device is the low efficiency of gas separation.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является трубное устройство, включающее расположенный на нижней части устройства горизонтальный цилиндрический участок трубопровода, переходящий в восходящий цилиндрический участок, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости [авт. свид. № 1282864, кл. B 01 D 19/00, 1987].The closest to the claimed object by technical essence is a pipe device, including a horizontal cylindrical section of the pipeline located on the lower part of the device, passing into the ascending cylindrical section, nozzles for supplying a gas-liquid mixture and drainage of liquid and gas, as well as baffles equipped with nozzles, forming traps communicated with nozzles for draining fluid [ed. testimonial. No. 1282864, cl. B 01 D 19/00, 1987].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность сепарации газа и короткий межремонтный пробег, что объясняется тем, что из-за пульсации газожидкостной смеси на входе трубного устройства происходит проскакивание газа в жидкость и, кроме того, разрушение перегородок. Следует отметить, что устройство не дает возможность улавливать мелкодисперсную капельную жидкость.The disadvantage of this device is the low efficiency of gas separation and a short overhaul, due to the fact that due to the pulsation of the gas-liquid mixture at the inlet of the pipe device, gas leaks into the liquid and, in addition, the destruction of the partitions. It should be noted that the device does not allow the capture of finely divided dropping liquid.

Изобретение направлено на повышение эффективности сепарации газа за счет более полного отделения жидкости и успокоения потока газожидкостной смеси на входе трубного устройства с одновременным увеличением межремонтного пробега последнего.The invention is aimed at increasing the efficiency of gas separation due to more complete separation of the liquid and calming the flow of gas-liquid mixture at the inlet of the pipe device while increasing the overhaul distance of the latter.

Это достигается тем, что в трубном устройстве предварительной сепарации, включающем восходящий и горизонтальный участки трубопровода, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками для прохода разделяемой смеси перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости, горизонтальный участок расположен на верхней части устройства, восходящий участок трубопровода выполнен расширяющимся, патрубок для прохода разделяемой смеси, расположенный в начале горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем и соединен с чашеобразным заборным устройством, а на его выходе установлен отбойник, при этом во входной части трубного устройства установлен депульсатор.This is achieved by the fact that in the pipe pre-separation device, including the ascending and horizontal sections of the pipeline, nozzles for supplying a gas-liquid mixture and the removal of liquid and gas, as well as baffles equipped with nozzles for passing the shared mixture, forming traps in communication with the nozzles for draining the liquid, horizontal the section is located on the upper part of the device, the ascending section of the pipeline is made expanding, a pipe for the passage of the shared mixture, located at the beginning of the horizontal about the section of the pipe device, it is equipped with a swirler and connected to a bowl-shaped intake device, and a chipper is installed at its output, while a depulsator is installed in the input part of the pipe device.

Кроме того, на выходе патрубков для прохода разделяемой смеси, расположенных на расширяющемся наклонном участке и на выходе горизонтального участка трубного устройства, установлены отбойники.In addition, at the outlet of the nozzles for the passage of the shared mixture, located on the expanding inclined section and at the exit of the horizontal section of the pipe device, chippers are installed.

Депульсатор выполнен в виде конуса с рассекающими пластинами.The depulsator is made in the form of a cone with dissecting plates.

Отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.The chipper located at the outlet of the horizontal section of the pipe device is made with fins.

На чертеже схематично представлена предлагаемая сепарационная установка.The drawing schematically shows the proposed separation unit.

Трубное устройство предварительной сепарации (ТУПС) с расширяющимся наклонным 1 и горизонтальным 2 участками включает патрубок 3 для подвода газожидкостной смеси, патрубок 4 для отвода газа и патрубки 5 для отвода жидкости, соединенные с коллектором для сбора жидкости (не показано). На расширяющемся наклонном участке 1 трубного устройства, а также на входе и выходе горизонтального участка 2 установлены перегородки 6, 7 и 8 соответственно с образованием между корпусом трубного устройства и перегородками ловушек 9, 10 и 11, соответственно сообщенных с патрубками 5 для отвода жидкости, а между корпусом трубного устройства и нижней частью перегородки 8 либо в нижней части указанной перегородки выполнено отверстие 12, сообщенное с патрубком 5 для отвода жидкости посредством канала для сбора жидкости, образованного установленной в выходной части трубного устройства продольной перегородкой 13. В указанной перегородке выполнены щели 14 для дополнительного отвода капельной жидкости, выделившейся из газа, в вышеуказанный канал. В перегородках 6, 7 и 8 установлены патрубки 15, 16 и 17 соответственно для прохода разделяемой смеси, причем перегородки 7 и 8, расположенные на горизонтальном участке трубного устройства, установлены с наклоном в сторону входной его части. Патрубок 16 для забора разделяемой смеси, расположенный на входе горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем 18 и соединен с чашеобразным заборным устройством 19. На выходе патрубков 15-17 для забора разделяемой жидкости установлены отбойники 20, 21 и 22, причем отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.A pre-separation tube device (TPS) with an expanding inclined 1 and horizontal 2 sections includes a pipe 3 for supplying a gas-liquid mixture, a pipe 4 for venting gas and a pipe 5 for venting liquid, connected to a collector for collecting fluid (not shown). On the expanding inclined section 1 of the pipe device, as well as on the entrance and exit of the horizontal section 2, partitions 6, 7 and 8 are installed, respectively, with the formation of traps 9, 10 and 11 between the pipe body and the partitions, respectively connected with the nozzles 5 for draining the liquid, and between the casing of the pipe device and the lower part of the partition 8 or in the lower part of the specified partition a hole 12 is made, in communication with the pipe 5 for draining the fluid through the channel for collecting fluid formed established th in the outlet part of the pipe device by the longitudinal partition 13. In the said partition, slots 14 are made for additional removal of the droplet liquid released from the gas into the above channel. In the partitions 6, 7 and 8, nozzles 15, 16 and 17, respectively, are installed for the passage of the mixture to be separated, and the partitions 7 and 8, located on the horizontal section of the pipe device, are installed with an inclination towards its inlet part. A nozzle 16 for collecting a shared mixture, located at the inlet of a horizontal section of the pipe device, is equipped with a swirler 18 and is connected to a bowl-shaped sampling device 19. At the output of the nozzles 15-17, chippers 20, 21 and 22 are installed, and a chipper located at the outlet horizontal section of the pipe device, made with fins.

Во входной части трубного устройства установлен конический депульсатор 23 с рассекающими пластинами (не показано).A conical depulsator 23 with dissecting plates (not shown) is installed in the input part of the pipe device.

ТУПС работает следующим образом.TPS works as follows.

Газожидкостную смесь (ГЖС) подают в трубное устройство по патрубку 3, где она попадает на конический депульсатор 23 с рассекающими пластинами, который выравнивает поток и под действием инерционных сил отклоняет жидкость к стенке расширяющегося наклонного участка трубного устройства, при этом газ устремляется к центральной его части. Жидкость под напором движется вверх по стенке трубного устройства, попадает в ловушку 9 и дренируется по патрубку 5 в коллектор для сбора жидкости. Частично освобожденный от жидкости поток ГЖС, встречая на своем пути патрубок 15 с перегородкой 6, суживается, а на выходе из патрубка расширяется, в результате чего происходит снижение температуры и скорости потока с отделением жидкости, а отбойник 20 отклоняет поток ГЖС к стенкам трубного устройства, где мелкие капли сливаются в крупные, после чего образовавшаяся жидкость стекает в ловушку 10, дренируется в патрубок 5 и выводится в коллектор. Далее газ вместе с мелкодисперсной туманной капельной жидкостью поступает через чашеобразное заборное устройство 19 в суживающее устройство в виде патрубка 16 с завихрителем 18, где под действием центробежных сил и отбойника отбрасывается к стенке трубы, что обеспечивает соударение и слияние капель жидкости. Затем жидкость под действием сил инерции, гравитации и поверхностного натяжения в пленочном пристеночном режиме стекает в ловушку 11 и через отверстие 12 между перегородкой 8 и корпусом трубного устройства попадает в канал для сбора жидкости, откуда дренируется в патрубок 5 и отводится в коллектор для жидкости. Установленный на выходе патрубка 17 отбойник 22 обеспечивает дополнительное отделение жидкости, которая через щели 14 в продольной перегородке 13 стекает в канал для сбора жидкости, при этом оребрение на указанном отбойнике способствует успокаиванию вращающегося потока и предотвращению уноса жидкости вместе с газом.The gas-liquid mixture (GHS) is fed into the pipe device through the pipe 3, where it enters a conical depulsator 23 with dissecting plates, which equalizes the flow and deflects the liquid under the action of inertial forces to the wall of the expanding inclined section of the pipe device, while the gas rushes to its central part . The liquid under pressure moves up the wall of the pipe device, falls into the trap 9 and is drained through the pipe 5 into the collector to collect the liquid. Partially freed from the liquid, the GHS flow, meeting on its way the nozzle 15 with the partition 6, narrows and expands at the outlet of the nozzle, resulting in a decrease in temperature and flow rate with separation of the liquid, and the chipper 20 deflects the GHS flow to the walls of the pipe device, where small droplets merge into large ones, after which the resulting liquid drains into the trap 10, is drained into the nozzle 5 and is discharged into the collector. Next, the gas, together with a fine misty dropping liquid, enters through a bowl-shaped intake device 19 into a constricting device in the form of a pipe 16 with a swirler 18, where, under the action of centrifugal forces and a chipper, it is thrown off to the pipe wall, which ensures collision and coalescence of liquid droplets. Then, the liquid under the action of inertia, gravity and surface tension in the film near-wall mode flows into the trap 11 and through the hole 12 between the baffle 8 and the casing of the pipe device enters the channel for collecting liquid, from where it is drained into the pipe 5 and discharged into the liquid collector. A baffle 22 installed at the outlet of the nozzle 17 provides additional separation of the liquid, which flows through the slots 14 in the longitudinal partition 13 into the fluid collection channel, while the fins on the baffle help calm the rotating flow and prevent the entrainment of the liquid together with the gas.

Использование предлагаемого трубного устройства предварительной сепарации позволит повысить по сравнению с прототипом эффективность сепарации газа за счет более полного отделения жидкости от газа. Это становится возможным вследствие:The use of the proposed tube pre-separation device will improve the gas separation efficiency compared to the prototype due to a more complete separation of the liquid from the gas. This becomes possible due to:

- снижения скорости разделяемой смеси во входной части устройства, сопровождающегося конденсацией жидкости из газожидкостного потока, выполнением восходящего участка устройства расширяющимся;- reducing the speed of the shared mixture in the input part of the device, accompanied by condensation of the liquid from the gas-liquid stream, the implementation of the ascending section of the device expanding;

- успокоения потока разделяемой смеси во входной части депульсатором;- calming the flow of the mixture to be separated in the inlet by a depulsator;

- охлаждения разделяемой смеси в завихрителе для обеспечения слияния мелкодисперсных капелек жидкости;- cooling the mixture to be separated in the swirl to ensure the fusion of fine droplets of liquid;

- улучшения коалесцирования капелек жидкости путем установки отбойников на расширяющемся участке трубного устройства.- improving the coalescence of liquid droplets by installing chippers on an expanding section of the pipe device.

Кроме того, установка депульсатора в трубном устройстве обеспечит увеличение его межремонтного пробега за счет успокоения потока разделяемой смеси во входной части (в устройстве по прототипу из-за пульсации потока разделяемой смеси будет происходить разрушение перегородок).In addition, the installation of a depulsator in the pipe device will increase its turnaround path due to the calming of the flow of the separated mixture in the inlet part (in the prototype device, due to the pulsation of the flow of the divided mixture, the partitions will be destroyed).

Claims (4)

1. Трубное устройство предварительной сепарации, включающее восходящий и горизонтальный участки трубопровода, патрубки для подвода газожидкостной смеси и отвода жидкости и газа, а также снабженные патрубками для прохода разделяемой смеси перегородки, образующие ловушки, сообщенные с патрубками для отвода жидкости, отличающееся тем, что горизонтальный участок расположен на верхней части устройства, восходящий участок трубопровода выполнен расширяющимся, патрубок для прохода разделяемой смеси, расположенный в начале горизонтального участка трубного устройства, снабжен завихрителем и соединен с чашеобразным заборным устройством, а на его выходе установлен отбойник, при этом во входной части трубного устройства установлен депульсатор.1. Tube pre-separation device, including upward and horizontal sections of the pipeline, nozzles for supplying a gas-liquid mixture and the removal of liquid and gas, as well as equipped with nozzles for passing the shared mixture of the partition, forming traps in communication with the nozzles for draining the liquid, characterized in that the horizontal the section is located on the upper part of the device, the ascending section of the pipeline is made expandable, a pipe for the passage of the shared mixture, located at the beginning of the horizontal part of the pipe device, equipped with a swirl and connected to a bowl-shaped intake device, and a chipper is installed at its output, while a depulsator is installed in the input part of the pipe device. 2. Трубное устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе патрубков для прохода разделяемой жидкости, расположенных на расширяющемся наклонном участке и на выходе горизонтального участка трубного устройства, установлены отбойники.2. The pipe device according to claim 1, characterized in that at the outlet of the nozzles for the passage of the shared fluid located on the expanding inclined section and at the exit of the horizontal section of the pipe device, chippers are installed. 3. Трубное устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что депульсатор выполнен в виде конуса с рассекающими пластинами.3. A pipe device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the depulsator is made in the form of a cone with dissecting plates. 4. Трубное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что отбойник, расположенный на выходе горизонтального участка трубного устройства, выполнен с оребрением.4. The pipe device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the chipper located at the outlet of the horizontal section of the pipe device is made with ribbing.