Пристрій для розділення рідини

1. Пристрій для розділення рідини, який включає корпус з патрубками відводу важкої, легкої рідини і механічних домішок, камеру розділення, у вигляді вертикального циліндра із патрубком підводу вихідної суміші рідини і конічну перфоровану перегородку, концентрично якій встановлена зливна труба, при цьому верхня кромка зливної труби розташована нижче верхньої кромки циліндра, а в зливній трубі розташовано завихрювач, який відрізняється тим, що корпус має додатково патрубок відводу газу, а у порожнині, між зливною трубою і циліндром, вище патрубка підводу суміші, розташовані контактні елементи, які виконані у вигляді набору шайб, кожна з яких має ексцентричне і кутове зміщення, ексцентричне зміщення відносно осі циліндра та зливної труби і кутове зміщення осей шайб відносно кожної наступної C2 2 UA 1 3 пом гідрофобного фільтра, і може знайти застосування при підготовці нафти на промислах, а також при ліквідації аварійного розливу нафти або нафтопродуктів у водосховищах для розділення суміші води та нафти. Задача винаходу є створення компактного пристрою за рахунок зменшення вертикального розміру резервуара і підвищення якості розділення суміші за рахунок утворення подвійного гідрофобного фільтра. Пристрій являє собою резервуар із засобами для відведення води та нафти і постачання початкової суміші. Пристрій має стакан, всередині якого, під засобом для подання початкової суміші, розміщена замкнена перегородка таким чином, що верхній край стакана установлено нижче нижньої кромки засобу для відведення нафти, а верхній край перегородки заввишки вказаної кромки і верхнього краю стакана. Недоліком цього пристрою є те, що він може бути використаний тільки для розділення ідеальної рідини, у суміші котрої не має вмісту механічних домішок. При видобутку нафти у суміші з пластовою водою, як правило, є механічні домішки. Таким чином, в стакані пристрою будуть накопичуватися механічні домішки, і це в кінцевому рахунку буде впливати на працездатність пристрою. Відомим є також апарат для розділення та дегазації рідини за авторським свідоцтвом СРСР № 1153946, МПК В 01 Д 19/00 від 07.05.85. Бюл. № 17. Заявник: центральне конструкторське бюро нафтоапаратури. Автори: Г.К. Зиберт, A.M. Сиротин і А.В. Лапшина. Відомий апарат для розділення та дегазації рідини містить корпус із патрубками входу суміші і зливу важкої і легкої фаз, гідроциклон, приймальну та відстійну камери. Приймальна камера з’єднана з відстійною камерою через зливні патрубки легкої і важкої фаз і має патрубок відводу механічних домішок, який розташований в нижній частині приймальної камери. Гідроциклон має патрубок входу суміші. Відстійна камера має відсік для відокремлювання легкої фази з патрубком виходу, відсік для відокремлювання важкої фази з патрубком виходу і патрубок виходу газу. Недоліком даного апарата є незначна якість сепарації краплинної рідини, яка захоплюється газом-дегазації, тому що осадження її відбувається під дією гравітаційних сил. Це впливає на габарити апарата і, як наслідок, приводить до збільшення металомісткості. Найбільш близьким аналогом-прототипом є пристрій для розділення рідини за авторським свідоцтвом СРСР № 1607865, МПК В01Д17/028, від 23.11.90. Бюл. № 43. Заявник: Харківський філія Всесоюзного науково-дослідного і проектноконструкторського інституту по проблемах освоєння нафтових і газових ресурсів континентального шельфу. Автори: Ф.П. Донской і А.І. Варман. Винахід належить до техніки розділення двофазної рідини і може бути використано в хімічний, нафтовий та газовий промисловості, наприклад, для розділення пластової води і нафти або газового конденсату при освоєнні нафтових або газових свердловин. 96413 4 Пристрій містить корпус з патрубком відводу важкої фази, патрубком відводу легкої фази і патрубком для відводу механічних домішок, камеру розділення, яка містить порожнистий вертикальний циліндр з патрубком підводу початкової суміші, понад котрим, всередині циліндра, розташована конічна перфорована перегородка із зливною трубою, нижня кромка якої з’єднана з патрубком відводу легкої фази, а верхня кромка розташована нижче верхньої кромки циліндра. В верхній частині зливної труби може бути розташовано завихрювач. Розділення відбувається наступним чином. Початкова суміш рідини із включенням механічних домішок наповнює корпус до рівня, що не перевищує верхню кромку циліндра, але вище за верхню кромку зливної труби. При вході рідини в зливну трубу відбувається утворення лійки, внаслідок чого рідина понад перфорованою перегородкою починає обертання. В зоні понад перегородкою діють відцентрові сили, під дією котрих важка рідина і механічні домішки відкидаються на стінку циліндра, і під дією гравітаційних сил, через отвори в перегородці, осаджуються в нижній частині корпуса. Легка рідина розташовується на поверхні лійки, в її центральній частині. Ця рідина стікає в зливну трубу. Розділені потоки рідини безперервно відводяться через патрубки важкої та легкої фаз. Механічні домішки відводяться періодично. Недоліком даного пристрою є конічна перфорована перегородка, котра розташована понад патрубком підводу початкової суміші в циліндр, тому що вона, з одного боку, стабілізує потік суміші при вході в циліндр, і це є позитивний момент в роботі пристрою, а з іншого боку, перфорована перегородка перешкоджає обертанню рідини, чим знижує ефективність розділення легкої та важкої фаз, а також і механічних домішок. Недоліком пристрою є також те, що він не має патрубка для виходу газу. Задачею даного винаходу є підвищення якості розділення важкої та легкої рідини, наприклад пластової води і нафти, або газового конденсату при освоєнні нафтових або газових свердловин. На фіг. 1 зображено запропонований пристрій для розділення рідини - повздовжній розріз. На фіг. 2 - поперечний розріз частини корпуса 1, камери забору 16 важкої рідини, а також ексцентричне 13 і кутове 14 зміщення шайб 10 кожної наступної, щодо попередньої. На фіг. 3 зображено повздовжній розріз шайби 10, попередня кромка якої має фаску у вигляді внутрішнього зрізаного конуса 19. Пристрій для розділення рідини містить корпус 1 з патрубками відводу 2, 3, 4 важкої, легкої рідини і механічних домішок, камеру розділення 5, у вигляді вертикального циліндра 6 із патрубком підводу суміші 7 і конічну перфоровану перегороду 8, у якій, концентрично їй, закріплюється зливна труба 9 з завихрювачем 11. Корпус 1 також має патрубок відводу 12 газу, а у внутрішньотрубній порожнині, між зливною трубою 9 і циліндром 6, вище патрубка підводу 7 суміші, розташовані контактні елементи, які виконані у вигляді набору шайб 10, кожна із котрих має ексцентричне 13 і 5 кутове 14 зміщення, ексцентричне зміщення відносно осі циліндра 6 та зливної труби 9 і кутове зміщення осей шайб 10 кожної наступної шайби 10, щодо попередньої, а між корпусом 1 і циліндром 6 розташована камера забору 16 важкої рідини, верхній кінець якої нижче верхньої кромки циліндра 6, а нижній - з’єднаний із патрубком відводу 2 важкої рідини, в якому може бути встановлено ежекторне сопло 18. Величина ексцентриситету кожної шайби 10 може бути однакова, однаковою також може бути і величина кутового зміщення осей шайб, наприклад, величина ексцентриситету е=10 мм, а величина кутового зміщення осей шайб =30°. Мoжe бути і таке, що величина ексцентриситету 13 кожної наступної шайби, щодо попередньої, зменшується, а величина кутового 14 зміщення осей шайб - збільшується. Попередня кромка кожної наступної шайби 10 може мати фаску 19, у вигляді внутрішнього зрізаного конуса, поверхня якого зменшується у напрямку стоншення стінки, шайби 10. Конструкція шайб 10 може бути такою, що площа перерізу всіх шайб однакова, або і такою, що площа перерізу шайб 10 кожної наступної збільшується, щодо попередньої. Крім того, газова порожнина корпуса 1 пристрою може бути з’єднано трубою переходу 17 з ежекторним соплом 18 патрубка відводу 2 важкої рідини. Всі ці додаткові зміни в конструкції пристрою, кожна окремо, але деякі разом, забезпечують підвищення якості розділення важкої та легкої рідини, механічних домішок і газу. Пристрій для розділення рідини працює наступним чином. Суміш рідини і механічних домішок через патрубок підводу 7 заповнює камеру розділення 5, у якій відбувається часткове осідання механічних домішок під дією сили тяжіння. Вони осідають в нижній частині корпуса 1. Залишкова суміш рідини із дрібними частинками механічних домішок через контактні елементи, у вигляді набору шайб 10, кожна із котрих має ексцентричне 13 і кутове 14 зміщення, ексцентричне 13 зміщення відносно осі циліндра 6 та зливної труби 9 і кутове 14 зміщення осей шайб 10, кожної наступної шайби, щодо попередньої, наповнює корпус 1 до рівня не вище верхньої кромки циліндра 6, але вище верхньої кромки зливної труби 9. Рух висхідного потоку суміші рідини і дрібних частинок механічних домішок відбувається через контактні елементи, у вигляді набору шайб 10, які мають однакову величину ексцентриситету 13 та також однакову величину кутового 14 зміщення осей шайб. Може бути і таке, що величина ексцентриситету 13 кожної наступної шайби, щодо попередньої, зменшується, а вели 96413 6 чина кутового 14 зміщення осей шайб - збільшується. Попередня кромка кожної наступної шайби 10 може мати фаску 19, у вигляді внутрішнього зрізаного конуса, поверхня якого зменшується у напрямку стоншення стінки шайби 10. В окремих випадках може бути, що площа перерізу всіх шайб 10 однакова, але може бути і таке, що площа перерізу кожної наступної шайби збільшується, щодо попередньої. Крім того, газова порожнина пристрою корпуса 1 може бути з’єднана трубою перепуску 17 з ежекторним соплом 18 патрубка відводу 2 важкої рідини. Всі ці лопаткові зміни в конструкції шайб, тобто збільшення площі перерізу кожної наступної шайби, щодо попередньої, виконання фасок на попередньої кромки шайб 10 зменшує турбулентність потоку, що впливає на якість розділення суміші рідини. При русі висхідного потоку суміші рідини і дрібних частинок механічних домішок через контактні елементи, у вигляді набору шайб 10, потік набуває обертання, а при входженні рідини в зливну трубу 9 відбувається утворення лійкоподібної рідинної поверхні і весь стовп рідини, що є понад конічною перфорованою перегородкою 8, починає обертання. При цьому важка рідина і механічні домішки, під дією відцентрових сил, осідають на внутрішньої поверхні циліндра 6 і висхідним потоком важкої рідини витікають у міжтрубну порожнину, між циліндром 6 та корпусом 1. Механічні домішки, під дією сили тяжіння, осідають в нижній частині корпуса 1. Легка рідина розташовується на лійкоподібній рідинній поверхні, у її центральній частині. Розділені потоки рідини і газ постійно відводяться через камеру забору 15 і патрубок 2 - важка рідина, патрубок 3 - легка рідина, патрубок 12 газ. Механічні домішки відводяться періодично через патрубок 4. Рівень рідини та її витрати контролюються і підтримуються відомими засобами автоматики (не показані). Застосування пристрою, корпус 1 якого має патрубок відводу 12 газу, а між зливною трубою 9 і циліндром 6, вище патрубка підводу 7 суміші, розташовані контактні елементи, у вигляді набору шайб 10, кожна із котрих має ексцентричне 13 і кутове 14 зміщення з деякими конструктивними видозмінами, а також розміщення, між корпусом 1 і циліндром 5, камери забору 16 валкої рідини і, крім того, з'єднання газової порожнині пристрою корпуса 1 трубою переходу 17 з ежекторним соплом 18 патрубка відводу 2 важкої рідини, дозволяє підвищити якість розділення суміші важкої, легкої рідини, механічних домішок та газу. 7 96413 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 96413 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601