Проточный сепаратор и способ проточного разделения

Номер патента: 10218

Опубликовано: 30.06.2008

Авторы: Одди Гари, Эткинсон Ян, Скотт Дэвид

Есть еще 9 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Проточный сепаратор для разделения проточной многофазной смеси, содержащей один или несколько углеводородов, содержащий вход для проточной многофазной смеси; средство для создания завихренного потока проточной смеси; первый выход для отделенной жидкости; второй выход для оставшегося потока; разделительную камеру с отверстием для извлечения, предназначенную для извлечения отделяемой жидкости; камеру, сообщенную с первым выходом и предназначенную для сбора отделенной жидкости, извлеченной через отверстие для извлечения из разделительной камеры; при этом при использовании средство для создания завихренного потока способно создавать завихренный поток проточной многофазной смеси в разделительной камере, и внутренняя поверхность разделительной камеры способна направлять завихренный поток отделяемой жидкости в отверстие для извлечения, расположенное вдоль пути завихренного потока отделяемой жидкости.

2. Проточный сепаратор по п.1, в котором внутренняя поверхность разделительной камеры обеспечивает гладкий искривленный путь для завихренного потока жидкости к отверстию для извлечения.

3. Проточный сепаратор по п.1 или 2, в котором отверстие для извлечения расположено с возможностью обеспечения выхода завихренного потока жидкости из разделительной камеры, по существу, по касательной к внутренней стенке разделительной камеры.

4. Проточный сепаратор по любому из пп.1-3, в котором разделительная камера имеет направляющую для создания завихрения, расположенную на ее внутренней поверхности для содействия созданию завихренного потока жидкости в разделительной камере.

5. Проточный сепаратор по п.4, в котором направляющая завихрения представляет собой винтовое ребро или вставку, расположенную напротив внутренней поверхности стенки разделительной камеры.

6. Проточный сепаратор по любому из пп.1-5, в котором отверстие для извлечения представляет собой щель, проходящую в направлении, по существу, параллельном продольной оси разделительной камеры.

7. Проточный сепаратор по любому из пп.1-6, в котором отверстие для извлечения имеет торцевую поверхность, которая, по существу, совмещена с направлением выхода жидкости.

8. Проточный сепаратор по любому из пп.1-7, в котором разделительная камера расположена в камере для сбора отделенной жидкости, так что направление выхода жидкости из отверстия для извлечения составляет угол 45ш или меньше с касательной к внутренней поверхности указанной камеры.

9. Проточный сепаратор по любому из пп.1-8, который содержит направляющее средство, расположенное под углом, снаружи отверстия для извлечения, предназначенное для направления выходящей жидкости в аксиальном направлении вдоль камеры для сбора отделенной жидкости.

10. Проточный сепаратор по любому из пп.1-9, в котором первый выход приспособлен для вывода жидкости из камеры для сбора отделенной жидкости и сообщен с этой камерой в положении, расположенном в направлении, противоположном от отверстия для извлечения, по отношению к аксиальному направлению потока смеси жидкости и газа вдоль разделительной камеры.

11. Проточный сепаратор по п.10, в котором первый выход сообщен с первым плечом U-образной трубки, второе плечо которой сообщено с потоком после разделительной камеры в точке повторного введения жидкости для обеспечения повторного введения отделенной жидкости в поток.

12. Проточный сепаратор по п.11, в котором первый выход находится на уровне, более низком, чем точка повторного введения жидкости.

13. Проточный сепаратор по п.11 или 12, в котором первое плечо U-образной трубки по меньшей мере в два раза превышает емкость второго плеча.

14. Проточный сепаратор по любому из пп.11-13, в котором поток жидкости, подаваемый в первое плечо U-образной трубки, принудительно завихряется с помощью средства создания завихрения потока отделенной жидкости.

15. Проточный сепаратор по п.14, в котором средство создания завихрения потока отделенной жидкости представляет собой винтовую вставку в первом плече U-образной трубки.

16. Проточный сепаратор по любому из пп.11-13, в котором по меньшей мере часть первого плеча расположена под углом в пределах от 30 до 60ш к вертикали.

17. Проточный сепаратор по любому из пп.11-16, который содержит средство измерения, расположенное вдоль второго плеча или промежуточной секции U-образной трубки, для измерения свойств отделенной жидкости.

18. Проточный сепаратор по любому из пп.11-17, который содержит один или несколько узлов, расположенных вдоль второго плеча или промежуточной секции U-образной трубки, для отбора образцов отделенной жидкости.

19. Проточный сепаратор по любому из пп.1-18, который содержит средство измерения, предназначенное для измерения общей объемной скорости потока на входе.

20. Проточный сепаратор по п.19, в котором средство измерения представляет собой измеритель потока на основе разности давлений на трубке Вентури.

21. Трубопровод для транспортировки текучей среды из углеводородной скважины, имеющий проточный сепаратор по любому из пп.1-20, расположенный между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода.

22. Способ встраивания проточного сепаратора по любому из пп.1-20 в существующий трубопровод для транспортировки текучей среды из углеводородной скважины, включающий стадии размещения и присоединения проточного сепаратора между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода.

23. Система измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащая проточный сепаратор по любому из пп.1-20.

24. Подводная система измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащая проточный сепаратор по любому из пп.1-20.

25. Способ измерения потока проточной смеси жидких и газообразных компонентов в трубопроводе, включающий использование проточного сепаратора, содержащего разделительную камеру и камеру для сбора отделенной жидкости, сообщенную с разделительной камерой через отверстие для извлечения в стенке разделительной камеры, и создание завихрения потока жидкости в разделительной камере, так что жидкость в смеси прижимается к внутренней поверхности разделительной камеры, которая направляет завихренный поток жидкости к отверстию для извлечения, расположенному вдоль пути завихрения потока отделяемой жидкости.

26. Способ по п.25, в котором проточная смесь представляет собой текучую среду из углеводородной скважины.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

010218 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к проточному сепаратору для отделения жидкости из проточной смеси жидкости и газа. Настоящее изобретение также относится к способу такого разделения. Настоящее изобретение представляет интерес, например, при отделении жидкости от газа для целей измерения в потоках текучей среды из углеводородной скважины. Сепаратор может использоваться как часть системы для измерения скоростей потока газа, нефти и воды в многофазной проточной смеси. Они могут быть получены, например, из измерений разности давлений в трубе Вентури, измерений общей скорости потока жидкости и измерений соотношения воды и жидкости. Предшествующий уровень техники Определение скоростей потока газа и жидкости в газожидкостных смесях является важным измерением в нефтяной и газовой промышленности. Объемная доля газа (ОДГ) определяется как объемная скорость потока газа, деленная на общую объемную скорость потока газожидкостной смеси. Можно определить следующую номенклатуру для различных рыночных применений в нефтяной и газовой промышленности. Для нефтяных скважин нормальная ОДГ меньше чем 92%, высокая ОДГ находится в пределах между 92 и 96% и очень высокая ОДГ больше чем 96%. При старении нефтяные скважины дают больше газа и воды, смещаясь в направлении высоких ОДГ и очень высоких ОДГ. При производстве газа влажный газ присутствует в любой нагруженной жидкостью газовой скважине. Такие газовые скважины дают воду и конденсат в добываемой текучей среде, когда скважина стареет. Является желательным иметь возможность для измерений в условиях трубопровода объемных скоростей потока газа, воды и жидких углеводородов из скважины или величин, которые являются функциями этих значений. Пример устройства для измерения таких скоростей потока представляет собой системуMultiphase Flowmeters from Schlumberger and Framo Engineering AS"), которая содержит вертикально установленный измеритель потока на основе трубы Вентури, устройство для измерения содержания на основе гамма-излучения с двойной энергией и соответствующие процессоры. Эта система успешно позволяет одновременное вычисление объемных скоростей потока газа, воды и нефти в многофазных потоках. Однако при обычных применениях технологии Venturix точность вычислений начинает падать,когда ОДГ увеличивается примерно выше 85%. Это может представлять собой проблему, поскольку,когда нефтяные скважины стареют, ОДГ увеличивается до 100%, а когда газовые скважины стареют,ОДГ уменьшается от 100%. Одна из причин падения точности заключается в том, что при низких плотностях смеси (то есть при высоких ОДГ) точность измерений плотности с помощью гамма-излучения высокой энергии начинает падать. В целом, в существующих технологиях имеются сложности при измерениях малых долей жидкостей. В публикации международной заявки WO 02/16822 и патенте Великобритании 2366220 описывают устройство для отвода жидкости из трубопровода. Содержание этих документов тем самым включается в данное описание посредством ссылки. Данное устройство может использоваться при отделении жидкости из многофазного потока в трубопроводе. Проточная смесь получает возможность для протекания в первом трубопроводе устройства. Жидкость выпускается из устройства посредством пластины перегородки, расположенной в первом трубопроводе, так что жидкость захватывается в кольцевой области вокруг пластины перегородки, а газ может протекать через край кольцевой пластины перегородки и внутри, вдоль трубопровода. Эти документы говорят, что вход в первый трубопровод может быть выполнен по касательной, тем самым, помогая отделению жидкости от газа посредством центробежной силы. Жидкость в первом трубопроводе получает возможность для протекания во второй трубопровод,сообщенный с первым трубопроводом. Жидкость получает возможность для возвращения для соединения с потоком после соответствующего отмеривания. Сущность изобретения Авторы настоящего изобретения считают, что имеются проблемы в устройстве, описанном в публикации WO 02/16822 и в патенте Великобритании 2366220. В частности, устройство не может обеспечивать адекватное или надежное разделение при относительно высоких скоростях потоков жидкостей. По этой причине существует необходимость в создании альтернативного проточного сепаратора и/или альтернативного способа разделения, который полностью или частично устраняет указанную проблему. Соответственно, в первом аспекте настоящее изобретение предусматривает проточный сепаратор для отделения жидкости из проточной смеси жидкости и газа, имеющий вход для проточной смеси; средства для создания завихренного потока проточной смеси; первый выход для отделенной жидкости; второй выход для оставшегося потока; разделительную камеру с отверстием для извлечения для извлечения отделяемой жидкости; и камеру, сообщенную с первым выходом и предназначенную для сбора отделенной жидкости, извлеченной через отверстие, для извлечения из разделительной камеры; при этом при использовании средство для создания завихренного потока способно создавать завихрение потока-1 010218 проточной смеси в разделительной камере и внутренняя поверхность разделительной камеры способна направлять завихренный поток отделяемой жидкости в отверстие для извлечения, расположенное вдоль пути завихренного потока отделяемой жидкости. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает центробежное отделение жидкости и отделенная жидкость извлекается через отверстие для извлечения. Предпочтительно внутренняя поверхность разделительной камеры обеспечивает гладкий искривленный путь для завихренного потока жидкости к отверстию для извлечения. Это помогает улучшить эффективность разделения в сепараторе. Как правило, внутренняя поверхность разделительной камеры является, по меньшей мере, частично цилиндрической, что обеспечивает, по существу, одинаковую угловую скорость завихренного потока жидкости во всей разделительной камере, улучшая эффективность разделения. Предпочтительно отверстие для извлечения выполнено таким образом, чтобы обеспечить завихренному потоку жидкости, выходящему из разделительной камеры через отверстие, возможность продолжения движения в направлении, которое является, по существу, тангенциальным к внутренней стенке разделительной камеры. Таким образом, турбулентность потока жидкости в идеале не увеличивается при извлечении из разделительной камеры, поскольку эта геометрия извлечения вызывает настолько малое возмущение мгновенного направления потока жидкости, насколько возможно, когда он встречается с отверстием для извлечения. Предпочтительно разделительная камера имеет направляющую для создания завихрения, расположенную на ее внутренней поверхности, для содействия созданию завихренного потока жидкости в разделительной камере. Считается, что, чем более крутым является завихрение в разделительной камере, тем эффективнее отделение жидкости. Таким образом, направляющая для создания завихрения может вызывать более эффективное отделение жидкости. Как правило, данная направляющая представляет собой винтовое ребро или вставку, расположенную на внутренней поверхности стенки разделительной камеры. В сепараторе может присутствовать множество отверстий для извлечения, например, расположенных на линии, по существу, параллельной продольной оси разделительной камеры. Однако предпочтительно отверстие для извлечения представляет собой щель, проходящую в направлении, по существу,параллельном продольной оси разделительной камеры. Предпочтительно отверстие для извлечения имеет лицевую поверхность, которая, по существу, совмещена с направлением выхода жидкости. Это обеспечивает исключение соударения жидкости с этой поверхностью и ее отклонение обратно в разделительную камеру и/или предотвращение выхода следующей далее жидкости из разделительной камеры. Эта поверхность, как правило, находится на одной стороне щели, противоположной потоку жидкости из разделительной камеры. Предпочтительно камера для сбора отделенной жидкости имеет гладкую внутреннюю поверхность для направления жидкости, извлеченной из разделительной камеры, в область резервуара камеры для сбора. Опять же, это делается для того, чтобы придать собранной жидкости настолько небольшую дополнительную турбулентность при ее течении, насколько это возможно, с тем, чтобы она направлялась равномерно для сбора в основании камеры для сбора. Разделительная камера может располагаться внутри камеры для сбора, так чтобы направление выхода жидкости из отверстия для извлечения составляло угол 45 или меньше с касательной к внутренней поверхности камеры для сбора. Это может действовать, уменьшая турбулентность жидкости, после того как она соударяется с внутренней поверхностью камеры для сбора. Предпочтительно разделительная камера, отверстие для извлечения и камера для сбора располагаются так, чтобы уменьшить перемешивание жидкости, извлеченной через отверстие для извлечения, и уменьшить импульс жидкости, когда она соударяется с внутренней поверхностью камеры для сбора. Предпочтительно расположенное под углом направляющее средство выполнено снаружи отверстия для извлечения с целью направления выходящей жидкости в аксиальном направлении вдоль камеры для сбора. Это средство может располагаться между внутренней поверхностью стенки камеры для сбора и наружной поверхностью стенки разделительной камеры. Это средство обеспечивает возможность частичного отклонения потока выходящей жидкости от отверстия для извлечения (уменьшая ее скорость). Оно также направляет жидкость от первого выхода (для откачки) для обеспечения большего времени жидкости для ее успокоения и для получения любого захваченного газа из жидкости под действием плавучести до достижения первого выхода. Предпочтительно первый выход выводит жидкость из камеры для сбора и сообщен с камерой для сбора в положении, расположенном в направлении, противоположном от отверстия для извлечения по сравнению с аксиальным направлением потока газожидкостной смеси вдоль разделительной камеры. Оно также представляет собой направление, придаваемое жидкости посредством направляющего средства. Таким образом, длина пути между отверстием для извлечения и первым выходом делается настолько большой, насколько это возможно для данной длины камеры для сбора, с тем, чтобы успокоить отделенную жидкость и дать возможность захваченному газу для ухода до выпуска жидкости. Предпочтительно первый выход сообщен с первым плечом U-образной трубки, при этом второе плечо U-образной трубки сообщено с потоком после разделительной камеры в точке повторного введе-2 010218 ния жидкости с тем, чтобы ввести повторно отделенную жидкость в поток. Термин "U-образная трубка",как здесь используется, не ограничивается трубкой, которая при использовании имеет вертикальное первое плечо и вертикальное второе плечо. Скорее, U-образная трубка может иметь первое и/или второе плечо, которые расположены под некоторым углом от вертикали. Например, U-образная трубка, у которой по меньшей мере часть первого плеча находится под углом в пределах от 30 до 60 (а предпочтительно под углом примерно 45) от вертикали, может преимущественно способствовать коалесценции и удалению газовых пузырьков, захваченных в жидкости. Предпочтительно первый выход расположен на более низком уровне, чем точка повторного введения жидкости. Это делается с учетом разности давлений на выходе по сравнению с точкой повторного введения жидкости. При использовании гидростатическое давление в камере для сбора будет придавать разницу по высоте для поверхности жидкости в первом плече по сравнению со вторым плечом. Предпочтительно первое плечо U-образной трубки имеет по меньшей мере вдвое большую емкость,чем у второго плеча (например, имея диаметр, который по меньшей мере примерно в 1,4 раза больше,чем у второго плеча). Это уменьшает среднюю скорость потока жидкости в первом плече по сравнению со вторым плечом. Это дает любым газовым пузырькам, захваченным в отделенной жидкости, время для коалесценции и/или подъема к поверхности в первом плече. Удаление пузырьков, таким образом, увеличивает точность последующих измерений отношения нефть:вода и скорости потока жидкости. В частности, если первое плечо является, по существу, вертикальным, жидкость, выводимая в первое плечо, может принудительно завихриваться посредством откачивающего средства для создания завихренности в жидкости. Создание легкой завихренности в потоке жидкости таким путем может способствовать коалесценции пузырьков в жидкости, при этом пузырьки большего размера поднимаются через жидкость назад в камеру для сбора быстрее, чем пузырьки меньших размеров. Как правило, средство для создания завихренности в жидкости представляет собой винтовую вставку в первом плече U-образной трубки. Альтернативно, средство для создания завихренности в жидкости представляет собой систему ребер, которая облегчает создание завихренности в жидкости, когда ее откачивают в первое плечо U-образной трубки. Предпочтительно сепаратор содержит средство для измерения свойств отделенной жидкости. Средство измерения может содержать устройство для измерения объемного потока, и/или денситометр, и/или измеритель отношения воды и жидкости. Предпочтительно оно предназначено для измерения жидкости во втором плече U-образной трубки. Это является предпочтительным, поскольку в этом положении жидкость должна быть настолько свободной от газовых пузырьков, насколько это возможно. Однако средство измерения может также располагаться в промежуточной секции U-образной трубки, поскольку здесь жидкость также должна быть относительно свободной от газовых пузырьков. Уменьшение содержания пузырьков в жидкости при этих измерениях, как правило, увеличивает точность измерений. В дополнение или альтернативно, сепаратор может содержать один или несколько узлов для отбора образцов отделенной жидкости. Такие узлы могут располагаться вдоль второго плеча U-образной трубки по тем же причинам, что и выше. Предпочтительно сепаратор содержит средство для измерения общей объемной скорости потока на входе. Средство измерения может представлять собой измеритель потока на основе разности давлений, такой как измерительная диафрагма, но предпочтительно представляет собой измеритель потока типа трубы Вентури. Необходимо понять, что предпочтительные особенности первого аспекта изобретения могут объединяться в любом сочетании с любым из аспектов настоящего изобретения и/или любой предпочтительной особенностью любого другого аспекта настоящего изобретения. Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает трубопровод для транспортировки текучей среды для углеводородной скважины, имеющий проточный сепаратор в соответствии с первым аспектом, расположенный между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода. В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает способ встраивания проточного сепаратора в соответствии с первым аспектом в существующий трубопровод транспортировки текучей среды из углеводородной скважины, включающий стадию размещения и присоединения проточного сепаратора между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода. В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает систему измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащую проточный сепаратор в соответствии с первым аспектом. В пятом аспекте настоящее изобретение предусматривает подводную систему измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащую проточный сепаратор в соответствии с первым аспектом. В шестом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ измерения потока проточной смеси компонентов жидкости и газа в трубопроводе, включающий использование проточного сепаратора, имеющего разделительную камеру и камеру для сбора отделенной жидкости, сообщенную с разделительной камерой через отверстие для извлечения в стенке разделительной камеры, и создание завихрения потока жидкости в разделительной камере, так что жидкость в смеси прижимается к внутренней поверхности разделительной камеры, которая направляет завихренный поток к отверстию для извлечения, расположенную вдоль пути завихренного потока отделяемой жидкости. Предпочтительно проточная смесь представляет собой текучую среду из углеводородной скважины.-3 010218 Обозначения В данном описании используются следующие обозначения:L = длина трубы, где действует центробежная сила ОДГ = объемная доля газа ОГН = отношение газа и нефти ОВЖ = отношение воды и жидкостиFцентробежная = центробежная сила= отношение диаметра горловины к входному диаметру трубы Вентури/измерительной диафрагмы АТ = площадь поперечного сечения горловины трубы ВентуриDPВентури = разность давлений на трубе ВентуриC = коэффициент разгрузки= коэффициент расширения газа Краткое описание чертежей Фиг. 1 показывает схематический вид сбоку поперечного сечения проточного сепаратора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 показывает частичный схематический вид сверху поперечного сечения проточного сепаратора на фиг. 1. Фиг. 3 показывает частичный схематический вид поперечного сечения разделительной камеры и камеры для сбора отделенной жидкости вдоль продольной оси этих камер. Фиг. 4 показывает увеличенный схематический вид поперечного сечения разделительной камеры на фиг. 3. Фиг. 5 показывает схематический вид сбоку поперечного сечения проточного сепаратора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 6 показывает увеличенный схематический вид поперечного сечения альтернативного варианта разделительной камеры. Фиг. 7 схематически показывает систему испытания скважины, в которой проточный сепаратор по настоящему изобретению расположен на газовой трубе между сепаратором для испытания скважины и факелом для сжигания газа. Фиг. 8 схематически показывает другую систему для испытания скважины, в которой проточный сепаратор по настоящему изобретению расположен в проточной трубе между измерителем многофазного потока и многофазным факелом для сжигания газа. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления Перед подробным рассмотрением вариантов осуществления настоящего изобретения сначала будут рассмотрены более подробно технические проблемы, которые должны устраняться посредством вариантов осуществления. Ограничения указанной выше системы Schlumberger VenturiX исследуются авторами настоящего изобретения и количественно определяются с использованием 52 мм Schlumberger PhaseWatcher при ОДГ 90% или больше, до 100%, с использованием потоков нефти и азота при давлениях в трубе в пределах между 15 и 60 бар (то есть между 1,5 и 6,0 МПа, абсолютное). Результаты показывают, что при ОДГ 97% скорость потока газа находится в пределах 10% от регистрируемого значения, абсолютная ошибка для ОВЖ равна 0,05 и абсолютная ошибка для скорости жидкости равна 2 м 3/ч (300 баррелей в сутки). Предполагается, что предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут давать результаты с улучшенной точностью для ОДГ 97% и выше. Если исходить из расчетов погрешности измерений для модели Schlumberger VenturiX, модель предсказывает объемные скорости потока жидкости и газа из ОДГ (исходя из содержания ядер в газе и инструкции) и общую скорость потока (полученную из разности давлений на трубе Вентури и плотности ядер в смеси). Значения ОВЖ вычисляют из измерений содержания ядер в воде и нефти. Относительная ошибка для скорости потока жидкости (qжидкость) представляет собой функцию (1-ОДГ)-1,которая становится очень большой, когда ОДГ достигает единицы. Подобным же образом, относительная ошибка для ОВЖ представляет собой функцию (1-газ)-1, которая становится очень большой, когда газ достигает единицы. По этой причине точное измерение скорости потока жидкости не может быть получено из измерения общей скорости массового или объемного потока. Кроме того, является невозможным точное измерение ОВЖ посредством любых методик, когда присутствует значительная объемная доля газа (например, ОДГ больше, примерно, чем 98%). Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения предлагают, чтобы устройство вставлялось в трубопровод после измерителя потока на основе трубы Вентури. Трубопровод несет проточную смесь газа и жидкости, например газообразного углеводорода, нефти и воды. Устройство делает возможным извлечение жидкости из потока. Скорость потока жидкости и ОВЖ измеряют с использованием известных измерителей, а затем жидкость повторно инжектируется в трубопровод, присоединяясь к газу. Таким образом, необходимо осуществить три измерения: разности давлений на трубе Вентури, скорости потока извлеченной жидкости и ОВЖ. В предпочтительных вариантах осуществления скорость потока газа получают из потока жидкости и разности давлений на трубе Вентури с использованием модели. Например, R.N. Steven, "Wet Gas Metering with Horizontaly Mounted Venturi Meter", Flow Measurementof Fluid Mechanics, Chapter 29, Vol. 3, Gulf, 1986, предложили корреляции для вычисления скорости потока многофазной смеси через измерительную диафрагму или измеритель потока на основе трубы Вентури с целью обнаружения универсального выражения/экспериментальной корреляции для вычисления скорости потока при всех значениях ОДГ. Корреляции описываются также в патенте Великобритании 2399641, содержание которого включается сюда посредством ссылки. Различия между корреляциями являются малыми, когда они используются для вычисления скорости потока влажного газа. В патенте приводится обсуждение двух корреляций для влажного газа, для горизонтальных измерителей потока на основе трубы Вентури, и пяти для измерителей потока на основе измерительной диафрагмы. Корреляции предполагают, что потоки являются несжимаемыми, нет никаких заметных термодинамических эффектов и скорость потока жидкости изначально известна. Корреляции основываются на принципе соотнесения объемной скорости потока газа, qгаз, с "объемной скоростью потока псевдооднофазного газа", qед.фаза, вычисленной из стандартного уравнения для трубы Вентури/измерительной диафрагмы, с использованием измеренной разности давлений, dPВентури, и плотности газа, газ: где АТ представляет собой площадь поперечного сечения горловины трубы Вентури, Kгаз представляет-5 010218 собой функцию коэффициента разгрузки, коэффициента расширения газа и размеров трубки Вентури(Kгаз=Сгаз/(1-4)0,5) и qжидкость представляет собой объемную скорость потока жидкости. В основном, корректировка qед.фаза для многофазного потока на основе относительного содержания газовой/жидкой фазы дает скорость потока газа. Однако для осуществления этой корректировки корреляции требуют дополнительных исходных данных, которые могут находиться в форме скорости потока жидкости. Скорости потока нефти и воды вычисляются из измерений ОВЖ и скорости потока жидкости следующим образом: Необходимо отметить, что когда ОВЖ достигает 1, значительно увеличивается ошибка для скорости потока нефти. Подобным же образом, когда ОВЖ достигает 0, значительно увеличивается ошибка для скорости потока воды. Варианты осуществления настоящего изобретения предпочтительно делают возможным расширение рабочей оболочки системы Schlumberger VenturiX на ОДГ 100%. Скорость потока и ОВЖ представляют собой дополнительные измерения. Варианты осуществления используют центробежную силу для разделения жидкой и газовой фаз. В результате предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения действуют как гравитационные сепараторы газа и жидкости со вспомогательными элементами. Обычные сепараторы газ-жидкость основываются на разнице плотностеймежду двумя фазами,ускорении силы тяжести g и времени "удерживания" или "осаждения" t. Произведение трех этих величин дает меру эффективности разделения Е:E(гравитационная)=gt где g может рассматриваться в качестве силы разделения. Когда для разделения газа и жидкости используется центробежная сила, эффективность разделения дается Е(центробежная)=r2t где r представляет собой радиус вращения ипредставляет собой угловую скорость. В случае центробежного разделения время пребывания обычно меньше, чем в гравитационном сепараторе, но сила разделения r2 является значительно большей. Считается, что нефть, разделенная с использованием центробежного сепаратора, обычно будет содержать меньшее количество нерастворенного газа (то есть пузырьков), чем после установок, которые не используют центробежную силу. Таким образом, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения используют устройство, которое может встраиваться для размещения в трубопроводе после системы SchlumbergerVenturiX, такой как система 52 мм Schlumberger VenturiX. Является предпочтительным, чтобы система обеспечивала только минимальное падение давления или потерю давления в потоке. Кроме того, является также предпочтительным, чтобы система не использовала клапанов или подвижных деталей, поскольку они могут вызывать проблемы при обслуживании. Кроме того, является предпочтительным, чтобы система могла использоваться в подводных применениях. Фиг. 1 показывает схематический вид проточного сепаратора 10 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, расположенного вдоль трубопровода, между входной частью трубопровода (не показано) и выходной частью трубопровода (не показано). Стрелка 12 показывает направление потока смеси жидкости и газа (не показано) в сепараторе. Проточная смесь жидкости и газа направляется через измеритель потока на основе трубы 14 Вентури и в сепаратор 18 для жидкости через генератор 16 завихрения, расположенный на входе 17. Сепаратор 18 для жидкости отделяет большую часть жидкости, если не всю ее, от потока. Жидкость перемещается через трубу 20, а газ перемещается через трубу 22. Газ и жидкость смешиваются вновь в точке 24 возврата жидкости, после которой проточная смесь жидкости и газа проходит вдоль трубы 28 в выходную часть трубопровода (не показано) в на-6 010218 правлении, показанном стрелкой 26. Способ, при котором устройство отделяет жидкость от проточной газожидкостной смеси, теперь будет описываться более подробно. Сепаратор 18 для жидкости содержит цилиндрическую разделительную камеру 30, продольная ось которой проходит в направлении, поперечном к направлению потока газожидкостной смеси через трубу 14 Вентури. Разделительная камера имеет продолговатую щель 32, сформированную в стенке камеры, по существу, параллельно продольной оси камеры. Эта щель ниже будет описываться более подробно. Сепаратор 18 для жидкости имеет цилиндрическую камеру 34 для сбора отделенной жидкости,сформированную вокруг, по меньшей мере, щелевидной части разделительной камеры. Продольная ось камеры 34 является, по существу, параллельной оси разделительной камеры. Как будет дополнительно описано ниже, камера 34 предназначена для сбора жидкости, которая извлекается из потока в разделительной камере. В настоящем варианте осуществления труба 14 Вентури имеет вход диаметром 101 мм и горловину диаметром 51 мм. Вход 17 имеет диаметр 101 мм, и разделительная камера 30 имеет диаметр 101 мм. Камера 34 имеет диаметр 280 мм и горизонтальную длину 750 мм. Выход 28 имеет диаметр 101 мм. Длина щели для извлечения жидкости равна 600 мм. Главная труба 20 для выпуска жидкости имеет диаметр 101 мм и высоту 1700 мм. Газовая труба 29 для извлечения газа из главной трубы 20 имеет диаметр 25 мм. Все диаметры приводятся для внутренних размеров. Таким образом, вариант осуществления, показанный на фиг. 1 (и, на самом деле, вариант осуществления, показанный на фиг. 5), представляет собой компактное устройство, которое способно к транспортировке к трубопроводу или другому проходу, представляющему интерес, и к встраиванию в существующую систему на основе трубы Вентури. Эта переносимость устройства представляет собой важное преимущество по сравнению с чисто гравитационными сепараторами, которые имеют эквивалентную емкость. Фиг. 2 показывает схематический вид сечения камеры 34 для сбора жидкости и разделительной камеры 30, а также генератора 16 завихрения. Как можно увидеть, генератор 16 блокирует одну из боковых сторон вертикального входа в разделительную камеру 30. Проточная смесь делает 90 изменение направления при протекании в разделительную камеру, поскольку вход в сепаратор для жидкости является вертикальным (в настоящем примере), а сама разделительная камера размещается, по существу, горизонтально. Таким образом, наличие генератора, расположенного на одной из боковых сторон вертикального входа сепаратора для жидкости, означает, что поток концентрируется на противоположной боковой стороне вертикального входа. Однако с помощью непосредственного поворота этого потока под прямым углом в разделительную камеру поток вдоль цилиндрической разделительной камеры получает компонент скорости, направленный по окружности. Другими словами, поток вдоль разделительной камеры представляет собой завихренный или, по существу, винтовой поток. Отношение сжатия, придаваемое генератором завихрения на входе в разделительную камеру, равно(предполагая отсутствие потерь на трение) Жидкость, как предполагается, движется по спирали вдоль разделительной камеры со скоростью-7 010218 Угол , который вектор скорости Vспираль образует с горизонталью, дается как Тангенциальная скорость генерирует центробежную силу Fцентробежная, которая разделяет фазы в соответствии с плотностью фаз:Fцентробежнаяr2 Более плотные фазы (жидкость) вытесняются к наибольшему радиусу, при этом более легкие фазы(газ) находятся внутри, то есть во вращающемся круговом потоке. Предполагая, что все жидкие фазы вытесняются к стенке разделительной камеры и нет скорости проскальзывания между газовой и жидкой фазами, можно показать, что при 95% содержании газа жидкая пленка на стенке разделительной камеры занимает примерно 2,5% от радиуса разделительной камеры. Предполагается, что чем больше число оборотов винтового потока вдоль разделительной камеры,тем больше будет эффективность разделения. Если L представляет собой длину разделительной камеры диаметром d и t представляет собой время прохождения жидкости вдоль линии (t=время пребывания),тогда где n представляет собой количество оборотов, так что Для завершения по меньшей мере одного оборота центробежная сила должна быть больше, чем сила тяжести: Если жидкость не завершает одного оборота, тогда предполагается, что поток стратифицируется с жидкостью в нижней части. Если анализировать теперь эффективность разделения, она определена выше и может быть записана как Время пребывания обычного гравитационного сепаратора обычно изменяется в пределах между 1 и 3 мин (без пенообразования) и 5 и 20 мин (с пеной). Можно показать, что при отношении длины к диаметру (L/d), равном 3, и =0,5, центробежное разделение является более эффективным, чем разделение под действием силы тяжести (со временем пребывания 3 мин), для скоростей потока, больших чем 500 м 3/ч. Будет понятно, что настоящее изобретение не ограничивается обязательно формой генератора завихрения, описанной выше. Например, вихрь может вводиться в поток посредством входа, по существу,тангенциального к внутренней стенке разделительной камеры. Альтернативно, лопасти или ребра могут использоваться для завихрения потока вдоль входа в разделительную камеру. В этом случае не было бы необходимости иметь изменение направления между входом и разделительной камерой. Фиг. 3 показывает другой схематический частичный вид в поперечном сечении входа 17, разделительной камеры 30 и камеры 34 для сбора жидкости. Как можно увидеть из этого чертежа, генератор завихрения имеет форму клина для уменьшения воздействия генератора на турбулентность потока. На входе в разделительную камеру поток завихряется в разделительной камере. Проточная смесь состоит из жидкости (плотной) и газа (менее плотного). Центробежные эффекты прижимают жидкость к стенке раз-8 010218 делительной камеры. Таким образом, жидкость протекает вдоль внутренней поверхности разделительной камеры по завихренному пути. Щель 32 для извлечения жидкости расположена вдоль пути завихренного потока жидкости в стенке разделительной камеры. Завихренный поток жидкости входит через щель 32 в камеру 34. Фиг. 4 показывает увеличенное схематическое поперечное сечение разделительной камеры 30. Щель 32 для извлечения имеет первую торцевую поверхность 40 и вторую торцевую поверхность 42, обе они, по существу, параллельны продольной оси разделительной камеры. Ширина щели (то есть угловое расстояние между первой и второй торцевыми поверхностями) равно примерно 55. Первая торцевая поверхность 40 формируется как, по существу, радиальная торцевая поверхность, поскольку ориентация этой торцевой поверхности имеет малое влияние на извлечение жидкости из потока. Однако вторая торцевая поверхность 42, по существу, параллельна (в направлении, поперечном к продольной оси разделительной камеры) направлению выхода жидкости из разделительной камеры. Другими словами, эта вторая торцевая поверхность, по существу, параллельна касательной к внутренней поверхности стенки разделительной камеры в части 44, непосредственно вблизи первой торцевой поверхности. Таким образом,вторая торцевая поверхность щели влияет настолько мало, насколько это возможно, на жидкость, выходящую через щель в камеру для сбора жидкости. Для относительно высоких объемных долей жидкости ведущий край 46 второй торцевой поверхности щели может рассматриваться как "срезающий" завихренный поток жидкости с газового потока. Как показано на фиг. 3, разделительная камера, как правило, не располагается коаксиально с камерой для сбора жидкости. Вместо этого, она располагается с некоторым смещением от центра камеры для сбора. Как показано на фиг. 3, ближайшая точка схождения между наружной поверхностью стенки разделительной камеры и внутренней поверхностью стенки камеры для сбора жидкости составляет примерно 60 от горизонтальной плоскости вдоль продольной оси камеры для сбора жидкости. Затем щель для извлечения в разделительной камере может ориентироваться таким образом, что жидкость, выходящая через щель, соударяется с внутренней поверхностью стенки камеры для сбора жидкости настолько близко к касательной, насколько это возможно, но настолько далеко от щели, насколько это возможно. Это делается для предотвращения отражения большой части жидкости назад в щель. На практике эти требования противоречат друг другу, так что положение щели, показанное на фиг. 3, по отношению к камере для сбора представляет собой некоторый компромисс. Жидкость, выходящая по касательной из разделительной камеры, соударяется с внутренней стенкой камеры для сбора жидкости под углом к касательной линии к стенке в пределах примерно между 10 и примерно 45. Жидкость, выходящая из щели для извлечения в камеру для сбора, может сама по себе завихряться вокруг внутренней поверхности стенки камеры для сбора. Как видно на фиг. 3, положение разделительной камеры вблизи или напротив внутренней поверхности стенки камеры для сбора предотвращает возникновение завихренного потока жидкости вокруг камеры для сбора. Таким образом, наружная поверхность разделительной камеры действует в качестве отбойника против жидкости в камере для сбора. Альтернативно, отдельный отбойник может располагаться между наружной стенкой разделительной камеры и внутренней стенкой камеры для сбора. Диаметр емкости для сбора жидкости должен быть достаточно большим, с тем, чтобы там было достаточно пространства под разделительной камерой для сбора жидкости. Кроме того, расположение щели разделительной камеры вверх от основания камеры для сбора понижает вероятность залива щели жидкостью из камеры для сбора. Как показано на фиг. 1, газ (и, возможно, некоторое количество жидкости), оставшийся в завихренном потоке жидкости в разделительной камере, перемещается вдоль разделительной камеры в трубу 22. Отделенная жидкость собирается на основании камеры для сбора. На практике, если выходная скорость жидкости из щели для извлечения является высокой, жидкость в основании камеры для сбора будет перемешиваться. По этой причине труба 21 для откачки жидкости располагается не перед отверстием для извлечения, а после отверстия для извлечения (в терминах общего направления потока в разделительной камере). Таким образом, отделенная жидкость имеет возможность для успокоения, например,посредством соударения с передней торцевой поверхностью 23 камеры для сбора. В камере для сбора жидкость приходит к своему собственному уровню и откачивается через трубу 21 для откачки. Главная труба 20 (первое плечо), поперечная труба 25 (промежуточный участок) и обратная труба 27 (второе плечо) вместе образуют U-образную трубку. Главная труба 20 для выпуска жидкости имеет большое поперечное сечение, так что жидкость в ней имеет большое среднее время пребывания (то есть низкую скорость). Это делается для того, чтобы жидкость имела больше времени для осаждения. В частности, является предпочтительным, чтобы настолько много газовых пузырьков, насколько возможно,удалялось из жидкости в главную трубу для откачки. Для улучшения коалесценции пузырьков в главной трубе для откачки является предпочтительным,чтобы жидкость в главной трубе слегка закручивалась. Это завихрение обеспечивается ребрами 36, отходящими от трубы 21 в камере для сбора 34, как показано на виде спереди, на фиг. 2 (высота и радиальная протяженность этих ребер показаны на фиг. 1 штриховкой). Газ, извлеченный из главной трубы для откачки, получает возможность для протекания назад в-9 010218 главный поток вдоль трубы 29, точка возврата трубы 29 находится в главном потоке, в положении с относительно низким давлением. После того, как жидкость проведет достаточное время в главной трубе 21, чтобы стать настолько дегазированной, насколько это возможно в данных обстоятельствах, она переносится вдоль поперечной трубы 25 в обратную трубу 27. После этого измерения скорости потока жидкости и плотности или ОВЖ могут осуществляться в положениях А и В в обратной трубе с использованием сенсоров, хорошо известных специалистам в области измерений двухфазных жидких смесей. Например, для измерения скоростей потока жидкости, содержащих нефтяную и водную фазы, одна из возможностей представляет собой измерение общей скорости потока жидкости и отношения водажидкость: При измерении общей скорости потока жидкости может использоваться измеритель потока жидкости, такой как измеритель Кориолиса, ультразвуковой измеритель, турбина, трубка Вентури или измерительная диафрагма. Значение ОВЖ может измеряться непосредственно, например, с использованием микроволнового измерителя (производимого, например, Agar, Phase Dynamics и т.п.) или оптически. Альтернативно, оно может измеряться опосредованно посредством измерения плотности жидкости, а затем вычисления ОВЖ, зная плотности однофазных жидкостей: Однако этот подход требует разности плотностей между водной и нефтяной фазами. Плотность жидкости может быть получена с использованием, например, измерителя Кориолиса, денситометра с вибрационным элементом с настраиваемой вилкой и т.п. В альтернативном варианте осуществления положения А и В образуют узлы для отбора образца,предназначенные для извлечения жидкого образца с целью последующего исследования из обратной трубы 27. После прохождения обратной трубы 27 отделенная жидкость повторно вводится в поток в точке 24 возврата жидкости. Здесь отмечено, что фиг. 1 показывает точку возврата жидкости на уровне, более высоком, чем уровень жидкости в камере 34 для сбора. Это связано с разностью давлений в U-образной трубке. Разность уровней помогает предотвратить автоматическое сифонирование жидкости в U-образной трубке.U-образная трубка действует как саморегулирующаяся ловушка для жидкости. Если P1 представляет собой давление на входе, а Р 2 представляет собой давление на выходе U-образной трубки, то разность давлений P1-Р 2 вызывается, в основном, потерями давления на трение в текучей среде (в идеале, в газе с плотностью газ и скоростью Vгаз), протекающей в главной трубе 22: где f представляет собой коэффициент трения Фаннинга, L представляет собой длину пути и D представляет собой диаметр трубы. Рассмотрим случай, где имеется только газ, протекающий в устройстве, и U-образная трубка заполнена жидкостью. При равновесии гидростатический напор, связанный с разницей по высоте уровней жидкости в двух ответвлениях линии возврата, компенсирует потери давления в газовой трубе 22, и жидкость является статической (то есть U-образная трубка представляет собой простой манометр). Теперь рассмотрим случай, когда в главном газовом потоке, который извлекается посредством разделительной камеры и поступает в U-образную трубку, имеется жидкость. Это понижает гидростатический напор жидкости, и система возвращается к состоянию равновесия посредством жидкости, вытекающей из возвратной линии. Эта система действует в качестве контрольного клапана без подвижных деталей. При равновесии гидростатический напор жидкости h в возвратной линии для жидкости уравновешивает эту разность давлений:P1-P2=жидкостиgh+потери давления на трение, когда жидкость вытекает где жидкости представляет собой плотность жидкости в U-образной трубке и h представляет собой разницу высот жидкости в U-образной трубке. На практике разница высот h должна поддерживаться малой с тем, чтобы поддерживать малой общую высоту системы, поскольку, в некоторых обстоятельствах, плотность жидкости может быть низкой(например, примерно 600 кг/м 3 для конденсата). По этой причине разность давлений P1-Р 2 должна быть малой, а это требует, чтобы расстояние L, измеряемое в линии протекания газа, было настолько малым,насколько это возможно.- 10010218 Преимуществом этой системы является то, что любая жидкость, которая поступает в U-образную трубку, может уходить только в главную линию для газа. Общее падение давления в системе может быть выражено как функция разности давлений на трубке Вентури. Исследования показывают, что типичное общее падение давления примерно в 2,7 раза превышает разность давлений на трубке Вентури. Падение давления на генераторе завихрения примерно в 1,6 раза превышает разность давлений на трубке Вентури. Необходимо отметить, что падение давления на препятствии (=0,5), сформированном генератором 16 завихрения, на входе 17 должно быть того же порядка, что разность давлений на трубке Вентури. По этой причине изменение направления текучей среды в разделительной камере вносит относительный вклад, примерно 0,6, в связи с разностью давлений на трубке Вентури, в общее падения давления в системе. Фиг. 5 показывает альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения. Сходные ссылочные номера даются сходным особенностям, показанным на фиг. 1, но описание этих сходных особенностей здесь опускается. В настоящем варианте осуществления пластина отбойника 50 располагается для пересечения с жидкостью, покидающей щель 32 для извлечения. Обнаружено, что большая доля жидкости, извлеченной посредством разделительной камеры, покидает щель для извлечения на переднем краю разделительной камеры по сравнению с задним краем. Пластина отбойника располагается под углом (примерно 45) к продольным осям разделительной камеры и камеры для сбора. Извлеченная жидкость, ударяющая в пластину отбойника, отклоняется по направлению к передней конечной торцевой поверхности 23 камеры для сбора. Это уменьшает распыление жидкости назад в разделительную камеру через щель. Это обеспечивает также направление движения отделенной жидкости от трубы 21, уменьшая турбулентность, а,следовательно, захват газа при откачке. Винтовая вставка 52 располагается вдоль стенки разделительной камеры. Она образует относительно невысокое винтовое ребро вдоль внутренней поверхности цилиндрической стенки разделительной камеры. Воздействие винтовой вставки представляет собой дополнительное создание вихрей. Это может,в частности, увеличить или поддержать крутость вихря в разделительной камере и может, по этой причине, улучшить эффективность разделения сепаратора, заставляя жидкость в завихренном потоке осуществлять большее количество оборотов вокруг разделительной камеры на единицу длины, для данной скорости потока жидкости. В другом варианте осуществления (не показан) продольная длина щели для извлечения уменьшается до двух третей или меньше (или половины или меньше) от длины разделительной камеры, расположенной внутри камеры для сбора. Предпочтительно щель располагается ближе к переднему краю разделительной камеры. Это связано с тем, что большая часть извлеченной жидкости выходит через щель вблизи переднего края разделительной камеры. Уменьшение эффективной длины щели может уменьшить количество жидкости, которое отражается или распыляется назад в щель из камеры для сбора, дополнительно, вдоль разделительной камеры. В одном из вариантов осуществления, иллюстрируемом на фиг. 5, ребра 36 удаляются и винтовая вставка 54 располагается в главной трубе для откачки. Воздействие винтовой вставки заключается в создании легкого завихрения жидкости в главной трубе для откачки и, следовательно, в облегчении коалесценции пузырьков в жидкости, содержащейся в нем. В этом варианте осуществления газовую трубу 29 убирают, поскольку обнаружено, что газ, удаленный из жидкости в главной трубе для откачки, способен повторно поступать в разделительную камеру через щель 32, чтобы повторно поступать в главный поток газа. Фиг. 6 показывает увеличенное схематическое поперечное сечение альтернативной формы разделительной камеры 30 а, которая может заменить разделительную камеру по любому из вариантов осуществления проточного сепаратора, обсуждаемого выше. Разделительная камера 30 а по-прежнему является, по существу, цилиндрической по форме. Однако теперь продолговатая щель 32 а формируется посредством краев 60, 61 стенок камеры. Они перекрываются в угловом направлении, но удалены друг от друга в радиальном направлении. Внутренний край 61 может иметь фаску для уменьшения возмущения пути завихрения потока внутри камеры. Первая и вторая торцевые поверхности 40 а, 42 щели формируются, таким образом, посредством расположенных друг против друга поверхностей стенки камеры. Это расположение поддерживает вторую торцевую поверхность 42 а, по существу, параллельно направлению выхода жидкости из камер и обеспечивает альтернативную геометрию для "срезания" завихренного потока жидкости с потока газа. Одно из применений проточного сепаратора, обсуждаемого выше, как в общих терминах, так в отношении конкретных вариантов осуществления представляет собой часть системы отмеривания жидкости. Однако предусматриваются также и другие применения сепаратора. Например, когда осуществляются операции испытания скважины на углеводородных скважинах,которые не соединены с установкой для сбора или переработки углеводородов, является необходимой утилизация выходящего потока посредством сжигания его горючих фракций. Они представляют собой газообразные и жидкие фазы углеводородов, которые выделяются с помощью сепаратора для испытания скважины, который представляет собой емкость больших размеров, как правило, диаметром от 42 до 48 дюймов(от 1,1 до 1,2 м) и длиной от 10 до 15 футов (от 3,0 до 4,6 м), выдерживающую 100 бар или более. Обычно нефть сжигают с использованием нефтяной горелки, предназначенной для испытания скважины, а газ сжигают посредством факела для сжигания излишков газа. Обе операции осуществляют при атмосферном давлении, в то время как разделение составляющих осуществляют при давлении, промежуточном между давлением потока в устье скважины и атмосферным давлением. Из-за потерь давления в устройстве для контроля давления сепаратора для испытания скважины и в газовой трубе газ, покидающий сепаратор, подвергается дополнительному понижению давления и охлаждению, когда он поступает из сепаратора в факел для сжигания излишков газа. В результате, вдоль газовой трубы может образоваться вторичная жидкая фаза, и факел для сжигания излишков газа получает смесь влажного газа с двумя различными жидкими и газовыми фазами. Другая причина присутствия жидкости в газовой трубе представляет собой явление, известное в промышленности как вынос жидкости в выход для газа сепаратора для испытания скважины. В основном, неполное разделение жидкой и газовой фазы внутри сепаратора (например, из-за пенообразования или неправильной работы сепаратора) также может приводить к тому, что факел для сжигания излишков газа будет получать жидкую и газовые фазу. Жидкая фракция во влажной газовой смеси имеет тенденцию к осаждению на внутренней стенке газовой трубы с образованием подвижной пленки. Как правило, эта пленка плохо распыляется в наконечнике факела для сжигания излишков газа и сжигается только частично. Несгоревшая часть падает на землю или на поверхность моря, во время работы в море, и вызывает углеводородное загрязнение. Это обычно известно как жидкие осадки. По этой причине дополнительное использование проточного сепаратора по настоящему изобретению представляет собой применение в качестве отсекателя жидкости перед факелом для сжигания излишков газа. По существу, сухой газ, покидающий проточный сепаратор, может затем нормально сжигаться в факеле для сжигания излишков газа, а жидкость, извлеченная посредством проточного сепаратора, может инжектироваться обратно в газовое пламя через распылитель (приводимый в действие собственным давлением или пневматически) для сжигания. Бустерный насос или эжектор, приводимый в действие, например, посредством сухого газа, может включаться на выходе для жидкости проточного сепаратора для приведения в действие распыления. Альтернативно, жидкость, извлекаемая посредством сепаратора, может собираться для дальнейшей утилизации. В любом случае, выпадение жидкости может быть уменьшено или устранено. Таким образом, система испытания скважины может иметь проточный сепаратор по настоящему изобретению, расположенный на газовой трубе между сепаратором для испытания скважины и факелом для сжигания излишков газа, и фиг. 7 показывает схематически пример такой системы. Поток из устья 70 скважины контролируется посредством дросселя 71. Поток проходит в сепаратор 72 для испытания скважины и разделяется на поток вдоль нефтяной трубы 73 и трубы 74 для влажного газа. Нефтяная труба заканчивается нефтяной горелкой 75. Труба для влажного газа проходит в проточный сепаратор 76 в соответствии с настоящим изобретением. В проточном сепараторе из влажного газа извлекается жидкость. Сухой газ, покидающий проточный сепаратор, сжигается в факеле 77. Извлеченная жидкость распыляется (распыление приводится в действие посредством насоса или эжектора 78) и вводится в факел для сжигания газа, где она также сжигается. В промышленности имеется тенденция к замене функции отмеривания сепараторов для испытания скважин измерителями многофазных потоков. Однако газовая и жидкая фазы не разделяются с помощью таких измерителей. По этой причине предусматривается также, что проточный сепаратор по настоящему изобретению может устанавливаться после измерителя многофазного потока для разделения фаз таким образом, что они могут направляться в факел для сжигания газа и в нефтяную горелку, соответственно. Альтернативно, поток жидкости может распыляться, как обсуждается выше, и вводиться в факел для сжигания газа с получением многофазного горения в факеле. Таким образом, система испытания скважины может иметь проточный сепаратор по настоящему изобретению, расположенный в проточной трубе между измерителем многофазных потоков и факелом для сжигания излишков газа. Фиг. 8 схематически показывает пример такой системы испытания скважин, в которой труба 80 от измерителя 19 многофазных потоков проходит к проточному сепаратору, а затем к многофазному факелу 81. Проточный сепаратор обеспечивает эффективное многофазное горение посредством отделения жидкости из потока, так что она может вводиться в факел для сжигания излишков газа в распыленном состоянии. Эквивалентные особенности на фиг. 7 и 8 имеют одинаковые ссылочные номера. Указанные выше варианты осуществления описываются в качестве неограничивающего примера. При чтении этого описания модификации этих вариантов осуществления, дополнительные варианты осуществления и их модификации будут ясны специалисту в данной области и, как таковые, находятся в рамках настоящего изобретения.- 12010218 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Проточный сепаратор для разделения проточной многофазной смеси, содержащей один или несколько углеводородов, содержащий вход для проточной многофазной смеси; средство для создания завихренного потока проточной смеси; первый выход для отделенной жидкости; второй выход для оставшегося потока; разделительную камеру с отверстием для извлечения, предназначенную для извлечения отделяемой жидкости; камеру, сообщенную с первым выходом и предназначенную для сбора отделенной жидкости, извлеченной через отверстие для извлечения из разделительной камеры; при этом при использовании средство для создания завихренного потока способно создавать завихренный поток проточной многофазной смеси в разделительной камере, и внутренняя поверхность разделительной камеры способна направлять завихренный поток отделяемой жидкости в отверстие для извлечения, расположенное вдоль пути завихренного потока отделяемой жидкости. 2. Проточный сепаратор по п.1, в котором внутренняя поверхность разделительной камеры обеспечивает гладкий искривленный путь для завихренного потока жидкости к отверстию для извлечения. 3. Проточный сепаратор по п.1 или 2, в котором отверстие для извлечения расположено с возможностью обеспечения выхода завихренного потока жидкости из разделительной камеры, по существу, по касательной к внутренней стенке разделительной камеры. 4. Проточный сепаратор по любому из пп.1-3, в котором разделительная камера имеет направляющую для создания завихрения, расположенную на ее внутренней поверхности для содействия созданию завихренного потока жидкости в разделительной камере. 5. Проточный сепаратор по п.4, в котором направляющая завихрения представляет собой винтовое ребро или вставку, расположенную напротив внутренней поверхности стенки разделительной камеры. 6. Проточный сепаратор по любому из пп.1-5, в котором отверстие для извлечения представляет собой щель, проходящую в направлении, по существу, параллельном продольной оси разделительной камеры. 7. Проточный сепаратор по любому из пп.1-6, в котором отверстие для извлечения имеет торцевую поверхность, которая, по существу, совмещена с направлением выхода жидкости. 8. Проточный сепаратор по любому из пп.1-7, в котором разделительная камера расположена в камере для сбора отделенной жидкости, так что направление выхода жидкости из отверстия для извлечения составляет угол 45 или меньше с касательной к внутренней поверхности указанной камеры. 9. Проточный сепаратор по любому из пп.1-8, который содержит направляющее средство, расположенное под углом, снаружи отверстия для извлечения, предназначенное для направления выходящей жидкости в аксиальном направлении вдоль камеры для сбора отделенной жидкости. 10. Проточный сепаратор по любому из пп.1-9, в котором первый выход приспособлен для вывода жидкости из камеры для сбора отделенной жидкости и сообщен с этой камерой в положении, расположенном в направлении, противоположном от отверстия для извлечения, по отношению к аксиальному направлению потока смеси жидкости и газа вдоль разделительной камеры. 11. Проточный сепаратор по п.10, в котором первый выход сообщен с первым плечом U-образной трубки, второе плечо которой сообщено с потоком после разделительной камеры в точке повторного введения жидкости для обеспечения повторного введения отделенной жидкости в поток. 12. Проточный сепаратор по п.11, в котором первый выход находится на уровне, более низком, чем точка повторного введения жидкости. 13. Проточный сепаратор по п.11 или 12, в котором первое плечо U-образной трубки по меньшей мере в 2 раза превышает емкость второго плеча. 14. Проточный сепаратор по любому из пп.11-13, в котором поток жидкости, подаваемый в первое плечо U-образной трубки, принудительно завихряется с помощью средства создания завихрения потока отделенной жидкости. 15. Проточный сепаратор по п.14, в котором средство создания завихрения потока отделенной жидкости представляет собой винтовую вставку в первом плече U-образной трубки. 16. Проточный сепаратор по любому из пп.11-13, в котором по меньшей мере часть первого плеча расположена под углом в пределах от 30 до 60 к вертикали. 17. Проточный сепаратор по любому из пп.11-16, который содержит средство измерения, расположенное вдоль второго плеча или промежуточной секции U-образной трубки, для измерения свойств отделенной жидкости. 18. Проточный сепаратор по любому из пп.11-17, который содержит один или несколько узлов,расположенных вдоль второго плеча или промежуточной секции U-образной трубки, для отбора образцов отделенной жидкости. 19. Проточный сепаратор по любому из пп.1-18, который содержит средство измерения, предназначенное для измерения общей объемной скорости потока на входе. 20. Проточный сепаратор по п.19, в котором средство измерения представляет собой измеритель потока на основе разности давлений на трубке Вентури. 21. Трубопровод для транспортировки текучей среды из углеводородной скважины, имеющий про- 13010218 точный сепаратор по любому из пп.1-20, расположенный между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода. 22. Способ встраивания проточного сепаратора по любому из пп.1-20 в существующий трубопровод для транспортировки текучей среды из углеводородной скважины, включающий стадии размещения и присоединения проточного сепаратора между входной частью трубопровода и выходной частью трубопровода. 23. Система измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащая проточный сепаратор по любому из пп.1-20. 24. Подводная система измерения текучей среды из углеводородной скважины, содержащая проточный сепаратор по любому из пп.1-20. 25. Способ измерения потока проточной смеси жидких и газообразных компонентов в трубопроводе, включающий использование проточного сепаратора, содержащего разделительную камеру и камеру для сбора отделенной жидкости, сообщенную с разделительной камерой через отверстие для извлечения в стенке разделительной камеры, и создание завихрения потока жидкости в разделительной камере, так что жидкость в смеси прижимается к внутренней поверхности разделительной камеры, которая направляет завихренный поток жидкости к отверстию для извлечения, расположенному вдоль пути завихрения потока отделяемой жидкости. 26. Способ по п.25, в котором проточная смесь представляет собой текучую среду из углеводородной скважины.

МПК / Метки

МПК: B01D 45/14

Метки: разделения, проточного, проточный, сепаратор, способ

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/17-10218-protochnyjj-separator-i-sposob-protochnogo-razdeleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Проточный сепаратор и способ проточного разделения</a>

Похожие патенты