Результат интеллектуальной деятельности: ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике и технологии сбора и транспорта газожидкостных смесей и может быть преимущественно использовано при совместном сборе и транспорте продукции нефтяных газоконденсатных месторождений.

Известно устройство для смешивания газа с жидкостью (патент РФ №2041735, МПК 7 В01F 11/00, опубл. в бюл. №23 от 20.08.1995 г.), включающее рабочий сосуд, фильтр с закрепленными на ней лопатками, вибропривод, содержащий шток, подшипник и эксцентрик, а также элементы для подвода и отвода газа и жидкости, причем жидкость подается через патрубок, а интенсификация процесса смешивания осуществляется за счет создания сложного движения фильтра.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием вибропривода, содержащего шток, подшипник и эксцентрик, а значит значительные материальные и финансовые затраты на изготовление данного устройства.

Наиболее близким является способ совместного использования нефти и газа (авторское свидетельство №970038, МПК 7 F17D 1/16, опубл. в бюл. №40 от 30.10.1982 г.), включающий дробление газа на отдельные газовые пузырьки и введение их в поток жидкости, при этом газовые пузырьки равномерно распределяют и перемешивают в диспергирующем устройстве, а полученный эмульсионный поток транспортируют при давлении не выше давления насыщения газом жидкости.

Данный способ содержит диспергирующее устройство для смешивания газа в жидкости, включающее корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с боковым соплом, расположенном непосредственно в корпусе.

Недостатками данного диспергирующего устройства являются следующие:

- во-первых, наличие «мертвых зон» за диафрагмами приводит к снижению качественной диспергации газа в жидкости и к низкой интенсифицикации перемешивания газожидкостной смеси;

во-вторых, за счет продолжающего по инерции вращательного движения эмульсионной структуры газожидкостной смеси за дополнительным корпусом происходит обратно частичное разделение фаз на газ и жидкость.

Эти недостатки снижают качество диспергации газа в жидкости и интенсивность перемешивания газожидкостной смеси, а следовательно, снижается эффективность совместного транспорта нефти и газа.

Задачей изобретения являются повышение качества диспергации газа в жидкости и интенсивности перемешивания газожидкостной смеси в устройстве.

Поставленная задача решается газожидкостным смесителем, включающим корпус с поперечными диафрагмами, трубопровод для подачи газа с соплом, расположенном непосредственно в корпусе.

Новым является то, что трубопровод перед соплом снабжен сеткой для равномерного распределения потока, а диафрагмы расположены в отдельном дополнительном корпусе, установленном после сопла по направлению потока жидкости и выполненным с возможностью продольного перемещения и фиксации относительно корпуса, причем диафрагмы снабжены центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, а после дополнительного корпуса по направлению потока в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксации установлен трубчатый успокоитель потока.

На фигуре 1 изображен предлагаемый газожидкостный смеситель.

На фигуре 2 и 3 изображены соответственно поперечные сечения А-А и В-В корпуса.

На фигуре 4 изображено поперечное сечение А-А трубопровода по сетке.

Газожидкостный смеситель включает корпус 1 (см. фиг.1), трубопровод 2 для подачи газа с соплом 3, размещенным в корпусе 1.

Трубопровод 2 перед соплом 3 снабжен сеткой 4 для равномерного распределения потока газа по всей площади поперечного сечения корпуса 1 (см. фиг.1). Внутри корпуса 1 расположен дополнительный корпус 5 с поперечными диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6ⁿ.

Дополнительный корпус 5 установлен в корпусе 1 после сопла 3 по направлению потока жидкости и выполнен с возможностью продольного перемещения и фиксации с помощью стопорного винта 7 относительно корпуса 1.

Диафрагмы 6; 6'; 6"; 6ⁿ снабжены центральными щелевыми отверстиями 8; 8'; 8"; ...8ⁿ (см. фиг.1, 2, 3), при этом каждое щелевое отверстие 8; 8'; 8"; ...8ⁿ последующей диафрагмы 6; 6'; 6"; ...6ⁿ смещено на незначительный угол -α (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки.

После дополнительного корпуса 5 по направлению потока корпус 1 снабжен трубчатым успокоителем потока 9, выполненным в виде пакета горизонтальных труб.

Трубчатый успокоитель потока 9 имеет возможность ограниченного осевого перемещения и фиксации с помощью стопорного винта 10 относительно корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед монтажом устройства в магистрали 11 (см. фиг.1) устанавливают дополнительный корпус 5 в корпусе 1 на расстоянии Н от трубопровода 2, причем расстояние Н зависит от физико-химических свойств (вязкость, плотность и т.д.) жидкости и газа и определяется опытным путем. После чего производят фиксацию дополнительного корпуса 5 относительно корпуса 1, например с помощью стопорного винта 7.

Далее в магистраль 11 на фланцах 12 устанавливают предлагаемое диспергирующее устройство.

Жидкость подается в корпус 1 по магистрали 11 со стороны трубопровода 2 для подачи газа, а газ подается в корпус 1 по трубопроводу 2 сквозь сетку 4 сопла 3.

Благодаря сетке 4 на выходе из сопла 3 происходит равномерное дробление и распределение газа в потоке жидкости, поэтому внутри корпуса 1 на входе в дополнительный корпус 5 газовая фаза находится в жидкости в виде газовых пузырьков по всему сечению корпуса 1.

Далее газ, смешанный в жидкости в виде газожидкостного потока, проходит сквозь щелевые отверстия 8; 8'; 8"; ...8ⁿ соответствующих диафрагм 6; 6'; 6"; ...6ⁿ дополнительного корпуса 5, при этом газ продолжает диспергироваться в жидкости и интенсивно перемешиваться за счет резкого сужения в диафрагмах 6; 6'; 6"; ...6ⁿ и резкого расширения за диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6ⁿ.

Благодаря тому, что каждое щелевое отверстие 8; 8'; 8"; ...8ⁿ последующей диафрагмы 6; 6'; 6"; ...6ⁿ смещено на незначительный угол -α (см. фиг.2 и 3) по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, исключаются «мертвые зоны» за диафрагмами 6; 6'; 6"; ...6ⁿ, что приводит к более качественной диспергации газа в жидкости и интенсификации перемешивания газожидкостной смеси по сравнению с прототипом.

Вследствие сильной турбулизации потока в корпусе 1 за дополнительным корпусом 5 образуется эмульсионная структура газожидкостной смеси, которая по корпусу 1 с вращением по инерции попадает в трубчатый успокоитель потока 9, выполненный в виде пакета горизонтальных труб, в котором происходит гашение вращательного движения эмульсионной структуры газожидкостной смеси, причем в зависимости от скорости вращающегося потока с целью плавного гашения вращательного движения вращающегося потока регулируют расстояние L от дополнительного корпуса 5 до трубчатого успокоителя потока 9 и фиксируют его относительно корпуса 1 с помощью стопорного винта 10.

Далее газожидкостная смесь в виде эмульсии попадает в магистраль 11 за устройством, по которому транспортируется на сборный пункт (не показано).

Предлагаемый газожидкостный смеситель позволяет повысить качество диспергации газа в жидкости и интенсифицировать перемешивание газожидкостной смеси благодаря

- диафрагмам, снабженным центральным щелевым отверстием, при этом каждое щелевое отверстие последующей диафрагмы смещено на незначительный угол по направлению часовой стрелки или против часовой стрелки, что исключает образование «мертвых зон» за диафрагмами;

- трубчатому успокоителю потока, имеющему возможность ограниченного осевого перемещения и фиксации относительно корпуса, который плавно гасит вращательное движение потока в зависимости от его скорости и стабилизирует состав эмульсии перед попаданием ее в магистраль.

Все это позволяет повысить эффективность совместного транспорта нефти и газа.