×
10.04.2019
219.017.06b4

Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к устройствам для выделения свободных газовых включений из потока жидкости и может быть использовано, в частности, для отделения газа от нефти. Сепаратор содержит корпус, выполненный в виде внешнего цилиндра 1, расположенный в нем внутренний цилиндр 2 с отверстиями 7 для отвода газа и установленный между ними спиральный элемент 3 с винтовой поверхностью, образующий спиральный канал. В верхней части внешнего цилиндра 1 размещено средство подвода газожидкостной смеси 4, а в нижней части - средство отвода жидкости 6. Внутренний и внешний диаметр и шаг винтовой поверхности выбраны из условия обеспечения самотечного течения газожидкостной смеси, при котором гидравлические потери меньше прироста гидростатического давления. Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности выделения газовых включений из жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для выделения свободных газовых включений из потока жидкости и может быть использовано, в частности, для отделения газа от нефти.

Существует газожидкостный сепаратор, представляющий собой прямолинейный отрезок трубы, имеющий уклон в направлении течения по нему жидкости. Сепаратор требует длинный участок для своего размещения.

Этого недостатка лишен газожидкостный сепаратор, в котором канал течения газожидкостной смеси выполнен в виде спирали (RU 2185872 С2, 27.07.2002). Сепаратор выполнен в виде винтовой поверхности, расположенной между двумя цилиндрами. При этом пленка жидкости с распределенными пузырьками газа стекает вниз по винтовой траектории, заданной совместным действием центробежной и гравитационной сил. Это содействует отделению пузырьков газа, распределенных в пленке жидкости. Выделяющийся из жидкости газ выводится через отверстия в центральном цилиндре. Жидкость отбирается насосом из нижней части сепаратора.

Спиральный канал при той же эквивалентной длине сепарации, что и в прямолинейной наклонной трубе, имеет значительно меньшие габариты. Кроме того, из-за криволинейного движения жидкости в спиральном канале возникает центробежное ускорение, которое, складываясь с земной гравитацией, повышает выталкивающую силу, действующую на газовые включения, что в свою очередь ускоряет процесс вывода свободного газа, а следовательно, позволяет дополнительно уменьшить габариты устройства.

Однако в известном сепараторе не гарантируется эффективное выделение пузырьков газа из жидкости, поскольку не обеспечена реализация самотечного течения газожидкостной смеси ни на одном участке винтовой поверхности. Самотечный расход однозначно определяется параметрами винтового канала, (внутренним и внешним диаметрами, шагом винтовой поверхности, определяющими уклон винтовой поверхности), а для известного винтового сепаратора не указано, каким должно быть соотношение между параметрами винтового канала (самотечным расходом) и рабочим расходом. Если расход по винтовому каналу будет выше самотечного, и все сечение канала будет заполнено жидкостью, то перемещаемые к оси потока пузыри газа не будут всплывать, а будут уноситься вниз по течению, и не будет происходить их отделение.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности выделения газовых включений из жидкости. Технический результат достигается тем, что в газожидкостном сепараторе, содержащем корпус, выполненный в виде внешнего цилиндра, расположенный в нем внутренний цилиндр с отверстиями для отвода газа и установленный между ними спиральный элемент с винтовой поверхностью, образующий спиральный канал, в верхней части внешнего цилиндра размещено средство подвода газожидкостной смеси, а в нижней части - средство отвода жидкости, предложено внутренний и внешний диаметр винтового канала и шаг винтовой поверхности выбрать из условия обеспечения самотечного течения газожидкостной смеси, при котором гидравлические потери меньше прироста гидростатического давления.

Кроме того, в верхней части внутреннего цилиндра целесообразно поместить средство для отвода газа из сепаратора.

На чертеже показан предложенный сепаратор в разрезе.

Спиральный канал сепаратора формируется винтовой поверхностью спирального элемента 3, расположенного между двумя цилиндрами 1 и 2 (внешним и внутренним, соответственно). Газожидкостная смесь поступает в верхнюю часть спирального канала через патрубок 4 подвода газожидкостной смеси в верхней части внешнего цилиндра 1, являющегося корпусом сепаратора. Газ, выделяющийся из жидкости, через отверстия 7 во внутреннем цилиндре 2, расположенные непосредственно под спиральным элементом 3, поступает во внутреннюю полость внутреннего цилиндра 2, а затем через патрубок 5 в верхней части внутреннего цилиндра 2 отводится из сепаратора.

Величина уклона винтовой поверхности (внутренний и внешний диаметр и шаг винтовой поверхности) спирального элемента 3 подбирается таковой, что при необходимых расходах жидкости происходит самотечное течение (гидравлические потери ниже гидростатического приращения давления), при этом образуется участок течения с неполным заполнением сечения. При наличии в жидкости, протекающей по этой трубе, газовых включений, они поднимаются и образуют газовую полость над зеркалом жидкости. Выведенный из жидкости в газовую полость свободный газ отбирается из сепаратора патрубком 5, сообщающимся с газовой полостью. Дегазированная жидкость отводится из сепаратора через патрубок 6 отвода дегазированной жидкости, выполненный ниже места замыкания течения с неполным заполнением сечения, то есть в зоне, где течение с неполным заполнением сечения перешло в течение с полным заполнением сечения.

В таблице приведены параметры сепаратора с различным уклоном винтовой поверхности и соответствующее им пороговое значение самотечного расхода, выше которого течение жидкости в винтовом канале замыкается, и газовая полость не образуется.

Таблица
Внутренний диаметр, м Внешний диаметр, м Шаг, м Самотечный расход, л/с
0,1 0,3 0,125 22
0,05 0,2 0,1 11
0,05 0,2 0,08 8
0,1 0,3 0,05 5

Самотечный расход вычислялся по формуле для расхода по змеевику (винтовому каналу) прямоугольного течения при постоянном давлении по каналу змеевика (при равенстве гидродинамических потерь приросту гидростатического давления на каждом витке). Зависимость между параметрами для обеспечения самотечного течения можно определить следующим образом.

Известно выражение для потери напора в канале, используемое в типовых расчетах [П.И.Тугунов, В.Ф.Новоселов, А.А.Коршак, А.М.Шаммазов. «Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов», Уфа, ДизайнПолиграфСервис, 2002, стр.500]:

где λ - коэффициент гидравлического сопротивления,

vc - средняя скорость в канале,

g - ускорение свободного падения.

Самотечное (безнапорное) течение возникает в каналах, для которых потери напора ниже прироста гидростатического давления, т.е. для спирального канала Нc должно быть равно или меньше шага спирали Н (гидростатического давления водяного столба высотой Н).

Очевидно, что vc, средняя скорость в канале, связана с параметрами канала соотношением:

где а - высота канала,

b - ширина канала.

Для тонкой винтовой поверхности шаг спирали практически равен высоте канала (Н≈а), и выражения (1) и (2) преобразуются в приближенную зависимость:

где b≈(Dmax-Dmin)/2 - ширина винтового канала (4),

Dmax и Dmin - внешний и внутренний диаметры винтового канала.

Остается определить коэффициент λ.

На странице 281 книги Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.: - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992 приведена необходимая информация для получения значения λ. На графике «б» и в таблице приведена зависимость λ от Re. Для оценки λ необходимо вычислить значение Re.

По определению:

Re=w Dr/v (например, Идельчик, стр.18),

где Dr=2ab/(a+b) (5) (там же, стр.281)

vc=w (обозначения средней скорости в разных источниках), что приводит к выражению для Re

Таким образом, шаг спирали Н («а») вычисляется из зависимости (3), а коэффициент λ находится из таблицы или графика со страницы 281 справочника Идельчика с использованием (6). В выражение (6) входит искомый шаг спирали «а», поэтому решение (3), строго говоря, можно найти последовательными приближениями, подставляя значения коэффициента λ0(а=0), λ1(a=a0), λ2(a=a1). Для канала с малым значением а/b для оценки λ можно использовать приближенное выражение Re≈2Q/νb (7).

Приведенный выше способ вычислений позволяет определить взаимосвязь между расходом и параметрами спирального канала для обеспечения самотечного режима течения. В таком канале течения с расходом ниже заданного в вычислениях будут самотечными, т.е. с неполным заполнением сечения, и будут обеспечивать эффективный отвод газа.

Для фактического рабочего расхода газожидкостной смеси выбирают параметры сепаратора, т.е. величину уклона винтовой поверхности, для которых пороговое значение самотечного расхода выше фактического рабочего расхода. При этом обеспечивается самотечное течение жидкости, неполное заполнение канала сепаратора и, следовательно, эффективное отделение газовых включений за счет образования газовой полости.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
27.02.2013
№216.012.2bc8

Способ экспериментального определения границ участка эффективной работы противотурбулентной присадки

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ заключается в том, что от момента начала ввода присадки в тестируемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476735
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b02

Способ перекачки углеводородной жидкости по трубопроводу с насосной станцией с введением противотурбулентной присадки в трубопровод

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ включает введение противотурбулентной присадки во внутреннюю полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480667
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e55

Способ снижения гидравлических потерь на длинных линейных участках магистральных трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ снижения включает введение присадки во внутреннюю полость трубы в нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481524
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.5030

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов из емкостей для хранения и транспортирования. Способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости, циркуляционном разогреве его во внешнем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486121
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.07.2013
№216.012.5798

Способ проведения испытаний противотурбулентной присадки на натурных трубопроводах

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при испытаниях противотурбулентных присадок, используемых при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам. Способ включает измерение перепада давлений на испытательном линейном участке трубопровода при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488032
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.12.2013
№216.012.8864

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Способ заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости, циркуляционном разогреве его во внешнем теплообменнике и подаче...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500598
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.08.2014
№216.012.ecc3

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Задача изобретения заключается в том, чтобы достичь минимального времени разогрева в условиях реального технологического объекта и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526419
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.08.2015
№216.013.6c13

Комбинированная система защиты наливного трубопровода от гидравлического удара

Изобретение относится к устройствам для защиты трубопроводов, преимущественно нефтеналивных морских и речных терминалов от волн повышенного давления (гидравлических ударов), возникающих в процессе эксплуатации трубопровода при быстром закрытии задвижек на трубопроводах нефтеналивных терминалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559225
Дата охранного документа: 10.08.2015
Showing 1-10 of 21 items.
27.02.2013
№216.012.2bc8

Способ экспериментального определения границ участка эффективной работы противотурбулентной присадки

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ заключается в том, что от момента начала ввода присадки в тестируемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476735
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b02

Способ перекачки углеводородной жидкости по трубопроводу с насосной станцией с введением противотурбулентной присадки в трубопровод

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ включает введение противотурбулентной присадки во внутреннюю полость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480667
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e55

Способ снижения гидравлических потерь на длинных линейных участках магистральных трубопроводов

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок. Способ снижения включает введение присадки во внутреннюю полость трубы в нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481524
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.5030

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов из емкостей для хранения и транспортирования. Способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости, циркуляционном разогреве его во внешнем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486121
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.07.2013
№216.012.5798

Способ проведения испытаний противотурбулентной присадки на натурных трубопроводах

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при испытаниях противотурбулентных присадок, используемых при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам. Способ включает измерение перепада давлений на испытательном линейном участке трубопровода при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488032
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.12.2013
№216.012.8864

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Способ заключается в отборе холодного продукта из донной части емкости, циркуляционном разогреве его во внешнем теплообменнике и подаче...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500598
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.08.2014
№216.012.ecc3

Способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости

Изобретение относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования. Задача изобретения заключается в том, чтобы достичь минимального времени разогрева в условиях реального технологического объекта и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526419
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.10.2015
№216.013.8393

Способ измерения показателей качества скважинного флюида

Изобретение относится к области технического обустройства нефтедобычи, в частности к обеспечению поточных измерений количества и показателей качества скважинного флюида. Способ измерения показателя качества скважинного флюида включает дегазацию потока флюида и измерение по меньшей мере одного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565286
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84d8

Способ регулирования отвода жидкой и газообразной фаз из емкости сепаратора скважинного флюида

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли промышленности, а именно к области технического обустройства нефтедобычи, и может быть использовано для обеспечения необходимых условий оперативного определения содержания основных фаз и компонентов в нефтегазовом флюиде, поступающем из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565611
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.03.2016
№216.014.c858

Способ создания однородной двухкомпонентной смеси жидкостей с заданным соотношением взаимнонерастворимых компонентов различной плотности

Изобретение относится к машиностроению, в частности к экспериментальной гидравлике, и может быть использовано в стендах для гидравлических исследований и испытаний измерительных приборов. Способ включает следующие этапы: подают двухкомпонентную жидкость в накопительную емкость, объем которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578314
Дата охранного документа: 27.03.2016
+ добавить свой РИД