устройство разделения потока жидкости на равные части по расходу

Формула изобретения

Устройство разделения потока жидкости на равные части по расходу, содержащее подводящий трубопровод, корпус, отводящие трубопроводы, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде вертикального цилиндра, внутри которого размещена газоотводная труба, снабжен патрубком для подвода газожидкостного потока в нижней части и патрубком для отвода свободного газа в верхней части, а на боковой поверхности расположены отводы с нисходящим участком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в системе сбора и подготовки нефти, газа и воды на промыслах и на нефтеперерабатывающих заводах.

Проблема разделения потока жидкости на части возникает при измерении продукции скважины, подключении в работу параллельно нескольких аппаратов (сепараторов, отстойников и т.п.).

Известно устройство (авт.св. СССР N 1506100, E 21 B 47/10, БИ 33, 1989), которое делит поток на многочисленные струи. Основным элементом этого устройства является диск, имеющий сквозные отверстия, который устанавливается поперек потока жидкости в трубопроводе. Считается, что при этом поток жидкости делится на равные части по числу отверстий в диске. При этом одна струя выделяется и отводится для измерения. Очевидно, что при этом условия течения этой струи сильно отличаются от условий течения других струй. Поэтому расход этой струи не может быть равным расходу струи, не выделенной из общего потока.

Известна система распределения потоков жидкости и газа по сепарационным аппаратам (Ремизов Н. А. Влияние технических и технологических средств на процессы сепарации газожидкостных смесей. М. ВНИИОЭНГ, 1989, с.15). При этомв качестве распределителя используется горизонтальный трубопровод с отводами по длине для отбора отдельно жидкости и газа. Требуется, чтобы трубопроводы для отвода жидкости и газа в сепараторы имели одинаковые сечения, длину, запорную арматуру и геометрическое расположение в пространстве в целях обеспечения равенства суммарных гидравлических сопротивлений при движении жидкости и газа. Однако, при таком конструктивном решении эти требования выполнить невозможно.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение распределения потока жидкости на равные части по расходу.

Поставленную задачу решает предлагаемое устройство разделения потока на равные части по расходу, состоящее из корпуса в виде вертикального цилиндра, внутри которого размещена газоотводная труба, снабженного патрубком для подвода газожидкостного потока в нижней части и патрубком для отвода свободного газа в верхней части, а на боковой поверхности расположены отводы с нисходящим участком.

Устройство снабжено вертикальным цилиндрическим корпусом, на боковой поверхности которого симметрично, и на одном уровне, размещены патрубки для отвода частей потока. Патрубки непосредственно от корпуса поворачиваются на 90^o вниз, в результате чего в них образуется нисходящий поток жидкости. Цилиндрический корпус устройства имеет патрубок в нижней части для подвода общего газожидкостного потока, а в верхней части патрубок для отвода газа, имеющегося в потоке. Внутри корпуса размещается труба с отверстиями для отвода свободного газа из потока в верхнюю часть корпуса.

Выполнение корпуса в виде вертикального цилиндра и размещение на нем отводов на одном уровне по горизонтали обеспечивает равномерный подвод нефти и воды к каждому отводу независимо от того, в каком виде нефть и вода в смешанном или расслоенном.

Газоотводная труба, размещенная внутри корпуса, предназначена для отвода поступающего в виде пузырей газа непосредственно в верхнюю часть корпуса, что приводит к уменьшению волнения поверхности жидкости в момент выхода газового пузыря из жидкости и повышает точность разделения жидкости по отводам.

Отводы с нисходящим потоком жидкости, где обеспечивается течение жидкости, неполным сечением позволяют создать одинаковые условия по давлению в момент входа жидкости в отводы устройства и на участках отводов с неполным сечением течения жидкости. Таким образом, обеспечивается равномерное поступление жидкости во все отводы устройства. Устройство устанавливается на такой высоте относительно последующих подключенных к системе аппаратов, чтобы на месте перелива жидкости по отводам течения жидкости было неполное сечение. Такое течение обеспечивается, если гидравлическое сопротивление на этом участке меньше, чем энергия столба жидкости. При таких условиях на участок течения потока неполным сечением не влияет не влияет различие гидравлических сопротивлений по отводам устройства, и обеспечивается равенство расходов потока по всем отводам. Точность деления потока по отводам зависит только от точности соблюдения равенства условий по уровню размещения и площадей сечения отводов устройства.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство включает корпус 1, патрубок 2 для подвода газожидкостного потока, отводы с нисходящими участками 3, патрубок 4 для отвода свободного газа, газоотводную трубу 5 внутри корпуса.

Устройство работает следующим образом.

Газожидкостная смесь (продукция скважины нефть, газ, вода) поступает по патрубку 2 в корпус 1 устройства. Так как диаметр корпуса больше, чем диаметр подводящего патрубка, скорость потока уменьшается, происходит отделение свободного газа от жидкости и свободный газ поднимается по газоотводной трубе 5, занимает верхнюю часть корпуса устройства и уходит по патрубку 4. Поступающая жидкость (нефть, вода) распределяется по всем отводам 3 и переливается по ним. Если по линиям отводов гидравлические сопротивления разные, то в нисходящих участках отводов устанавливаются разные уровни столба жидкости. Чем больше гидравлические сопротивления, тем уровень столба жидкости выше. Для нормальной работы устройства уровень столба жидкости ни в одном отводе не должен подниматься до уровня перелива жидкости из корпуса по отводам, что обеспечивается соответствующим гидравлическим расчетом и размещением устройства на необходимой высоте. Число отводов может быть любое: два, три, четыре и т.д. Газовое пространство корпуса устройства через патрубок 4 соединяется с газовым пространством последующих аппаратов, которые подключаются к отводам устройства, а если аппараты работают при атмосферном давлении, то патрубок 4 имеет выход в атмосферу.

Соблюдение условий размещения входных сечений отводов на одном уровне по горизонтали и равенства площадей обеспечивает равномерное распределение жидкости (нефти и воды) по отводам независимо от их относительного содержания.

Предлагаемое устройство позволяет делить поток жидкости на равные части без применения дополнительных средств управления процессом, просто в изготовлении и эксплуатации. Устройство позволяет при необходимости подключить к одному потоку несколько малогабаритных аппаратов одного типоразмера, которые будут работать с равномерной загрузкой. При этом отпадает необходимость создания и использования крупногабаритных аппаратов, появляется возможность работать с минимальным резервом аппаратов, повышается надежность технологического процесса. При выполнении условий деления потока на равные части с необходимой точностью, устройство позволяет измерять большие расходы малогабаритной измерительной установкой путем измерения расхода только одной части после деления потока на равные части.