Установка для уменьшения давления в жидкой смеси из сложных углеводородов от заданной величины

)5 САН РЕТЕНИЯ НТ О, кл. С 10 6 33/06, МЕНЬШЕНИЯ ДАВЕСИ ИЗ СЛОЖНЫХ 3 АННОЙ ВЕЛИи из скваием. Сущсодержиткамеру с идкой смеа и сливавращаю- вращения, одачи жидельно быс- (л) становки для смеси углевоет найти прикогда нефть ыточным дався очень боль бар, Состав ного источнив нефти могут оде ржаться ро испаряю ения; метан ентан, иэоп ледующие относищиеся углеводоро этан, пропан, бута нтан и гексан. дные соеди н,изобутан е установки ваемой нефродных соетом то. что ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛЕНИЯ В ЖИДКОЙ СМУГЛЕВОДОРОДОВ ОТ АДЧИНЫ(57) Использование: добыча нефжин с высоким пластовым давленность изобретения: установкарезервуар, образующий рабочуювпускным каналом для подачи жси и каналами для выпуска газжидкости, Резервуар выполненщимся. Он имеет привод для егоУстановка снабжена узлом для и Изобретение касается у уменьшения давления жидкой дородных соединений и мож менение при добыче нефти, подается по скважине под изб лением, которое часто являет шим, например порядка 75-1 нефти мажет изменяться от од ка к другому. Так, например,кой смеси под заданным давлением, узлом для вращения жидкости в резервуаре, средствами для поддержания свободной поверхности жидкости, средствами для выгрузки жидкой смеси из рабочей камеры, средствами для удаления газа из части камеры, свободной от жидкости, и механизмом для поддержания давления газа в свободной от жидкости части камеры, меньше заданного.Узел для подачи жидкой смеси выполнен в виде неподвижногоэлемента с радиальными каналами. Он может иметь перегородки, установленные с возможностью вращения с резервуаром. Последний может быть выполнен в виде двух рабочих камер, первая из которых имеет впускной канал для жидкой смеси, выпускные каналы для жидкости.и газа. Вторая камера имеет впускной и сливной каналы для жидкости, механизм для поддержания заданного давления меньшим, чем давление газа в свободной от жид- ф кости части камеры, Первая камера выполнена с механизмом для поддержания заданного давления газа в свободной от жидкости части этой камеры. 3 з.п, ф-лы. 3 ОО ил,Цель изобретения - создан для уменьшения давления доб ти, т.е. жидкой смеси углевод динений, обеспечивая прибольшая часть нефти может сохраняться в жидкой смеси, когда она движется радиальжидком виде при приемлемых затратах. но наружу в резервуаре, увеличивалось анаВ соответствии снастоящим изобрете- логично тому, как если бы жидкая смесь нием, цель достигается тем, что жидкая свободнодвигаласьи одновременно полно- смесь подается в камеру, образованную 5 стью вовлекалась во вращение резервуара, вращающимся резервуаром, на первый ра- Для того, чтобы избежать, чтобы жидкая диальный уровень в ней, при этом жидкая смесь подверглась таким образом влиянию смесь подается в резервуар под заранее центробежных сил на своем пути в обрабазаданным давлением в зону, находящуюся тываемую камеру, т.е. прежде чем она порядом с осью вращения резервуара, и на О ступит в камеру на упомянутый первый правляется дальше через канал радиально радиальный уровень, жидкая смесь может наружу в резервуаре к упомянутому перво- подаваться различными способами, му радиальному уровню таким образом, что В соответствии с одним из примеров давление жидкой смеси не будет существен- . настоящего изобретения, жидкая смесь моно ниже, чем упомянутое давление, а давле жет направляться в камеру через канал, выние жидкой смеси, когда последняя полненный в неподвижном элементе, достигает упомянутого первого радиально- направленный в центр вращающегося рего уровня, будет значительно ниже, чем то, зервуара и далее радиально наружу в нем которое имело бы место, если бы жидкая через лишенную жидкости часть камеру и в . смесь свободно текла через канал и одно жидкую массу, вращающуюся в камере.временно полностью вовлекалась бы во вра- В соответствии с другим примером нащение резервуара, Смесь, подаваемая в стоящегоизобретения,жидкаясмесьможет камеру, начинает вращаться под действием направляться в обрабатывающую камеру резервуара, свободная поверхность жидко- через средства, вращающиеся вместе с рести сохраняется у вращающейся жидкой 25 зервуаром и образующие по существу кольсмесивкамеренавторомрадиальномуров- цевой канал, идущий от зоны возле оси не внутри упомянутого первого уровня; дав- вращения резервуара до упомянутого перление газа, меньшее, чем упомянутое вогорадиальногоуровня вкамере, при этом заданное давление, поддерживается в ли- упомянутый канал не содержит никаких зашенной жидкости части камеры, тем, что М хватывающих элементов, в результате чего жидкость удаляется иэ камеры на уровне, жидкая смесь, текущая через канал во время находящимся радиально внутри упомянуто- вращения резервуара, только незначительго первого уровня, и тем, что газ удаляется но вовлекается во вращение резервуара. из лишенной жидкости части камеры, На фиг, 1 показан вращающийся реэерБлагодаря настоящемуизобретениюус вуар, являющийся частью установки настотраняется то, что жидкая смесь подвергает- ящего изобретения; на фиг. 2 ся мгновенному падению давления, Вместо модификация впускного устройства вращазтого давление жидкой смеси может умень- кнцегося резервуара в соответствии с фиг.шаться относительно медленно, в то время 1; на фиг,З - установка настоящего изобрекак свободная поверхность жидкости под тения.держивается в контакте с испарившимися На Фиг. 1 показан резервуар 1, имею- углеводородными соединениями при жела- щий симметрично вращающуюся Форму, соемом давлении и температуре. Настоящее держащий окружающую стенку 2 и две изобретение предполагает, что несколько торцевых стенки 3 и 4. С помощью двух камер описанного типа мо ут быть последо подвипников 5 и б резервуар вращательно вательно соединены, постепенно уменьшая установлен на двух неподвижных опорных давление газа, находящегося в них. элементах 7 и 8. Через приводное устройстВ соответствии с настоящим иэобрете- во 9 резервуар вращательно соединен с нием, давление в жидкой смеси должно приводным двигателем 10 иг. 3).уменьшаться путем ее направления ради Спомощьюкольцеобразнойперегород. ально внутрь вращающегося резервуара, ки 11 внутрирезереуара 11 последнийразт.е. за счет воздействия на нее постепенно делен на две камеры 12 и 13, В камере 12 увеличивающейсяцентробежнойсилы. Кро- размещен кольцевой неподвижный впускме того, в соответствии с настоящим изо- нойэлемент 14,имеющийнесколькоотдельбретением жидкая смесь на своем пути в 55 ных впускных каналов 15, идущих от оси обрабатывающую камеру в резервуаре дол- вращения резервуара и оканчивающихся в жна быть защищена от влияния вращения непосредственной близости от окружаю- резервуара, также как и жидкая смесь, кото- щей стенки 2 резервуара, где они сообщараяуженаходитсявкамере,Другимислова- ются с камерой 12. В центре впускного ми, следует избегать, чтобы давление элемента 14 имеетсяцилиндрическаячасть, 183156010 15 20 25 30 жидкой смеси 50 выходящая из резервуара 1 и снабженная центральным впускным каналом 16, с которым сообщаются все каналы 15.В центре камеры 12 резервуара 1 закреплен комплект конических дисков 17, установленных соосно с резервуаром и на одинаковом осевом расстоянии друг от друга. Диски 17 окружают свободное пространство 18, которое через междисковое пространство сообщается с камерой.12, а через первый выпускной канал 19 для газа сообщается с первым выпускным 20 газа, выполненным в неподвижном опорном элементе 8.В центре камеры 13 резервуара 1 закреплен еще один комплект конических дисков 21, аналогичных дискам 17, находящимся в камере 12. Диски 21 окружают пространство 22, которое через междисховце зазоры сообщается с камерой 13, а через второй выпускной канал 23 соединяется со вторым впуском 24 для газа, выполненным в опорном элементе 8.Камеры 12 и 13 сообщаются друг с дру гом через кольцевую прорезь 25, образованную между окружающей стенкой 2 резервуара и перегородкой 11. Прорезь 25 расположена в резервуаре 1 на уровне, находящемся,. радиально внутрь от отверстия впускных каналов 15 в камере 12.С внутренней стороны окружающей стенки 2 прикреплен кольцевой порог или выступ 26, располагающийся внутри камеры 12. Радиально внутренняя часть этого выступа располагается вблизи и радиально внутрь от соединительной прорези 25 между камерами 12 и 13, Между выступом 26 и перегородкой 11 имеется кольцевой канал 27,В камере 13 .к окружающей стенке 2 прикреплен другой порог или выступ 28, Радиально внутренняя часть его располагается на уровне радиально внутрь от прорези 25. Между выступом 28 и торцевой стенкой 4 резервуара имеется кольцевая канавка 29, которая открывается 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 адин или несколько выпускных каналов 31, Они проходят 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 вращения резервуара. Эти крылья образуют также улавливающие элементы в камере 12, в результате чего жидкая смесь, подаваемая в камеру, приобретает вращательное движение резервуара. Аналогично крылья 35 имеются в камере 13.Для герметизации камер 12 и 13 относительно окружающего резервуара предусмотрены уплотнительные элементы 36 между опорным элементом 8 и торцевой стенкой 4 и уплотнительные элементы 38 между опорным элементом 8 и центральной трубой 39, образующей вышеупомянутый выпускной канал 19 для газа из камеры 12,На фиг. 2 показан другой вариант конструкции выпускного устройства резервуара 1 для жидкой смеси. Детали, показанные на фиг. 2, которые аналогичны деталям конструкции на фиг. 1, имеют те же цифровые обозначения, однако, детали, отличающиеся чем-либо от конструкций на фиг. 1, имеютцифровое обозначение с добавлением буквы "а",Впускное устройство на фиг.2 содержит коническую перегородку 40, которая через крылья 34 а соединяется с окружающей стенкой 2 резервуара и тем самым преднаэначена для вращения вместе с резервуаром 1. Между торцевой стенкой За резервуара и перегородкой 40 иМеется кольцевой канал 41, Последний сообщается на оси резервуара с центральным каналом 42, образованным цилиндрической частью торцевой . стенки За, и соединяющимся в свою очередь с впускным каналом 1 ба, образованным опорным элементом 7 а На фиг. 3 схематично изображена установка настоящего изобретения, Таким образом, вращающийся резервуар 1 показан с приводным устройством 9, 1 О, с впускным каналом 16 для жидкой смеси, выпуски 20 и 24 для газа и выпускной трубопровод 33 для Выпуск 20 для газа содержит устройство управления 43 обычного типа, предназначенное для поддержания определенного заранее заданного избыточного давления газа в камере 12 резервуара. Выпуск 24 для газа содержит аналогичное устройство управления 44 для поддержания заранее заданной меньшей величины избыточного давления в другой камере 13 резервуара,Выпускной трубопровод 33 для жидкости содержит устройство 45 противодавления, с помощью которого может устанавливаться требуемое пративадавле 1831560смесь приобретает ту же вращательную ско-15 20 вызывая при этом смещения свободной поверхности жидкости в канавке 29 радиально 35 ре в камере 12, Противодавление в прорези25 образно избыточным давлением газа (испаряющихся углеводородов), существуюние для жидкости, вытекающей из впускной камеры 30.Рассмотрим работу установки настоящего изобретения с впускным устройством у резервуара 1, такого типа как показано на рис. 1, Считается, что резервуар 1 вращается и что впускной канал 16 соединен с источником избыточного давления для жидкой смеси из углеводородных соединений.Под действием давления во впускном канале 16 жидкая смесь направляются дальше через радиальные каналы 15 и поступает в камеру 12 возле окружающей стенки 2 резервуара. В этой части камеры 12 жидкая рость, что и резервуар 1, с помощью крыльев 34, Между крыльями 34 жидкая смесь течет радиально внутрь и в осевом направлении в камеру 12, проходя через порог 26,и покидает камеру 12 через канал 27, При поступлении жидкой смеси в камеру 13 она течет дальше между крыльями 35 радиально внутрь и в осевом направлении в сторону выпускного элемента 30, В камере 13 порог 28 образует слив для жидкой смеси, прежде, чем она поступит в канавку 29. Через каналы 31 в неподвижном элементе 30.жид кая смесь покидает камеру 13. С помощью устройства противодэвления 45 (фиг. 3) противодавление в выпускном трубопроводе 33 устанавливается таким, что вся жидкая смесь, проходящая через канавку 29, будет удаляться через выпускной элемент 30, не внутрь порога 28,Таким образом, порог 28 будет поддерживать свободную поверхность жидкости в камере 13 на одном уровне с ее радиальной внутреннейчастью. Давление столба жидкости, находящейся в камере 13 радиально внутрь от соединительной прорези 25 между камерами 12 и 13, а также избыточное давление от газа (испаренных углеводородов), находящегося в камере 13 и действующего на свободные поверхности жидкости, будут определять положение свободной поверхности жидкости, образованной в камещим в лишенной жидкости.части камеры 12, и давлением столба жидкости в камере 12 между свободными поверхностями жидкости в ней и прорезью 25.Жидкая смесь, подаваемая в резервуар 1 через впускной канал 16, будет по существу сохранять свое давление при ее прохождении через каналы 15 в камеру 12. Давление вращающейся жидкости в камере 25 30 12 возле выходящих в нее каналов 15 будет регулироваться так, что оно, в основном, соответствует давлению жидкой смеси во впускном канале 16. Если упомянутое давление вращающейся жидкости слишком большое, то жидкая смесь не сможет поступать в камеру 12, Если давление слишком низкое, то перепад давления в жидкой смеси может быть увеличен при ее прохождении через каналы 15, приводя к нежелательному испарению углеводородов в этих каналах.После поступления жидкой смеси в камеру 12 она направляется радиально внутрь и в осевом направлении в сторону канала 27. Во время этого продвижения жидкая смесь подвергается постепенному уменьшению давления, при этом часть ее испаряется и удаляется из резервуара через центральную часть камеры 12. Удерживающиеся капли жидкости отделяются в проходах между коническими дисками 17 и отбрасываются обратно на свободную поверхность жидкости в камере 12.По-прежнему удерживаемая во вращении с помощью крыльев 34. проходящих да-. же через канал 27, жидкая смесь проходит через канал 27, и прорезь 25 в радиально удаленную часть камеры 13, В канале 27 давление жидкой смеси несколько увеличивается, однако в камере 13, оно снова уменьшается, когда жидкая смесь течет радиально внутрь и в осевом направлении в сторону выпускного элемента 30. Еще часть жидкости испаряется в камере 13 и удаляется через ее лишенную жидкости часть иэ резервуара 1.После прохождения порога 28 жидкая смесь начинает вращаться в канавке 29, захваченная крыльями 35, частично входящими в канавку, Давление вращающейся жидкости, а также давление газа в камере 13 завершают транспортировку жидкости радиально внутрь в каналах 31 неподвижно выпускного элемента 30 и далее наружу через выпускной элемент 32 и выпускной трубопровод 33. Возможно выпускной элемент 30 может быть выполнен в виде подреэающего элемента в канавке 29, в результате чего даже перемещение жидкой смеси в периферийном направлении канавки может использоваться для транспортировки жидкости через выпускные каналы 31.Впускное устройство, показанное на фиг. 2, работает следующим образом.Жидкая смесь, поступающая через канал 16 а под заданным избыточным давлением, направляется дальше через кольцевой канал 41 в камеру 12 а. В канале 41 тонкие граничные слои жидкой смеси вращаютсяимеются относител ьно узкие кол ьцевые . 25 30 Выше был описан вращающийся резер 50 55 под действием торцевой стенки За и перегородки 40, тогда как основная часть жидкости не будет подвергаться какому-либо существенному вращательному движению, Таким образом, с помощью такого впускного устройства можно поддерживать по существу такое же избыточное давление в жидой смеси во время ее прохождения от центрального впускного канала 16 а в камеру 12 а, где жидкая смесь вращается с резервуаром 1,Для достижения наилучших возможных режимов потока, когда жидкая смесь движется в камеру 12 или 12 а соответственно, могут использоваться различные устройства. Так, например, на впускном устройстве в соответствии с фиг. 1, отверстия впускных каналов 16 в камеру 12 могут быть повернуты в направлении вращения 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 вращающиеся вместе с ним, между которыми проходы для поступающей жидкой смеси. Диски служат для того, чтобы последовательно уменьшать поверхность контакта между жидкой смесью и вращающимися поверхностями в резервуаре с целью устранения слишком сильных ударов при ускорении жидкой смеси до полной скорости вращения при переходе между каналом 41 и камерой 12 а. вуар, содержащий две камеры 12 и 13, в которых поддерживается различное давление газа на соответствующие свободные поверхности жидкости, Это должно рассматриваться как дальнейшее развитие базового варианта изобретения, по которому резервуар содержит только одну камеру и один единственный выпуск для испарившихся углеводородных соединений. Поскольку камеры 12 и 13 сообщаются через канал 21 и про резь 25, то они могут рассматриваться как одна и та же камера, однако, относительно обрабатываемой жидкости. Только относительно испарившихся углеводородных соединений камеры 12 и 13 должны рассматриваться отдельно,Настоящее изобретение предполагает также, что внутренняя полость резервуара может быть разделена на большее число камер, с целью более постепенного уменьшения давления.Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, можно соединять последовательно два или более резервуара описанного типа, т,е. соединять выпускное 5 10 15 20 40 45 отверстие 33 для 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, вращающемся с определенной скоростью, и с 15 до 5 бар во втором резервуаре, имеющем такой же размер, но вращающемся более медленно.Резервуар снижения давления, описанного типа, может использоваться также в качестве центробежного сепаратора для отделения от подаваемой жидкой смеси из углеводородных соединений, например, воды и/или твердых веществ, В этом случае резервуар может быть оборудован коническими сепараторными дисками, как у обычных центробежных сепараторов, и элементами для непрерывного или периодического удаления отделенчых веществ,Как оп ределено в формуле изобретения, в соответствии с настоящим изобретением должно предотвращаться, чтобы давление жидкой смеси, поступающей радиально наружу в резервуар через канал в обрабатывающую камеру на упомянутом первом радиальном уровне, увеличивалось бы так, как зто имеет место, если эта жидкость свободно течет по каналу и одновременно полностью вовлекается во вращение резервуара.В соответствии со специальной конструкцией настоящего изобретения, не показанной на чертежах, зто достигается следующим образом.В конструкции на рис. 2 несколько дисков в форме усеченного конуса устанавливаются соосно в кольцевом канале 41, соединенным с резервуаром 1 для вращения с ним, Расстояние между этими дисками может быть настолько мало, что жидкая смесь, подаваемая в центр междискового пространства, полностью захватываемая дисками, лишается возможности свободного прохождения через междисковце пространства, в результате чего ока подвергается существенному динамическому перепаду давления на своем пути в сторону окружающей стенки 2 резервуара. Такой динамический перепад давления может быть достигнут также с помощью элементов, выполненных различным образом,Формула изобретения 1. Установка для уменьшения давления в жидкой смеси из сложных углеводородов от заданной величины, включающая резервуар, образующий рабочую камеру с впускным каналом для подачи в нее жидкой смеси и каналами для выпуска газа и слива жидкости, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что. с целыаповышения эффективности работы установки за счет более равномерного уменьшения давления и обеспечения поддержания большего количества нефти в жидком состоянии, резервуар выполнен вращающимся и имеет привод для его вращения, а установка снабжена узлом для 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 вращения резервуара радиально наружу к первому радиальному уровню рабочей камеры, узлом для вращения жидкости в резервуаре, связанным с последним, средствами для поддержания свободной поверхности жидкости в камере . на втором уровне, расположенном на расстоянии, меньшем от оси вращения, чем первый уровень, средствами для выгрузки жидкой смеси иэ рабочей камеры на уровне, расположенном на расстоянии, меньшем от оси вращения, чем первый уровень, средствами для удаления газа иэ части камеры, свободной от жидкости, и механизмом для поддержания давления газа в свободной от жидкости части камеры меньше заданного.2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что узел для подачи жидкой смеси в рабочую камеру выполнен в виде неподвижного элемента с радиальными каналами, расположенного по оси вращения резервуара и радиально наружу в нем до первого радиального уровня в камере.ЗУстановка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что узел для подачи жидкой смеси в рабочую камеру выполнен с перегородками,установленными с возможностью вращения с резервуаром и образующими кольцевой канал, гидравлически связывающий впускной канал в области оси вращения реэерву ара до первого уровня рабочей камеры.4. Установка и, 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что резервуар образован двумя рабочими камерами, первая из которых имеет впускной канал для жидкой смеси на первом 10 радиальном уровне, выпускной канал дляжидкости на втором уровне, расположенном на расстоянии, меньшем от оси вращения,чем первый уровень, и выпускной канал для газа, расположенный в свободной от 15 жидкости части первой рабочей камеры при .вращении резервуара, а вторая из которых имеет впускной и сливной каналы для жидкости, последний из которых расположен на уровне, находящемся на меньшем расстоя нии от оси резервуара, чем впускной каналдля жидкости, и выпускной канал для газа из части второй рабочей камеры, свободной от жидкости при вращении резервуара, причем сливной канал для жидкости первой ка мерц сообщен с впускным каналом дляжидкости второй камеры, первая рабочая камера имеет механизм для поддержания заданного избыточного давления газа в свободной от жидкости части первой камеры, 30 вторая рабочая камера имеет механизм дляподдержания заданного давления меньше величины избыточного давления газа в свободной ат жидкости части первой камеры, а установка имеет механизм для поддержа ния свободной поверхности жидкости на заданном уровне по крайней мере в одной из двух камер.1831560 Техред М.Уоргента О,Густ орр кто Заказ 2544 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 издательский комбинат "Патент", г, Уж ул, Гагарина, 101 заодст