緊湊型高效立式三相分離器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種緊湊型高效立式三相分離器，包括外筒和離心分離結(jié)構(gòu)，外筒的上端設(shè)有氣體排出管，外筒下端設(shè)有原油排出管和除砂口，外筒側(cè)面設(shè)有污水排出管，離心分離結(jié)構(gòu)包括旋流器、聚結(jié)器和集油斗；旋流器的上端設(shè)有中心升氣管，旋流器的側(cè)面的上部設(shè)有流體切向?qū)牍埽痪劢Y(jié)器包括下導(dǎo)流分離腔和上導(dǎo)流分離腔，下導(dǎo)流分離腔的側(cè)壁設(shè)有切向入口管；集油斗通過(guò)中心管與原油排出管連接；旋流器的下部通過(guò)立管與聚結(jié)器的切向入口管相連。由于進(jìn)入重力沉降階段的油水兩相已排出大部分氣體且經(jīng)過(guò)聚結(jié)處理，重力分離性能將顯著提高，同時(shí)也不會(huì)降低分離器處理產(chǎn)液量、氣量以及含水率大幅度變化的能力，操作彈性較大，分離過(guò)程集合重力、離心、聚結(jié)等分離原理，分離效率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
緊湊型高效立式三相分離器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種油水分離器，尤其涉及一種緊湊型高效立式三相分離器。
【背景技術(shù)】
[0002]在線(xiàn)、緊湊型分離技術(shù)和設(shè)備將在油氣集輸工藝流程中扮演越來(lái)越重要的角色。通過(guò)充分利用離心力場(chǎng)等原理，大幅度減小分離設(shè)備的占地面積和體積，甚至將部分主體工藝流程中的分離設(shè)備做成管狀結(jié)構(gòu)而“嵌入”在流動(dòng)管線(xiàn)之中。與傳統(tǒng)的游離水脫除器、重力沉降等設(shè)備相比，水力旋流器用于高含水原油預(yù)分離具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件、和處理時(shí)間短(僅為幾秒鐘)等特點(diǎn)。在預(yù)分離過(guò)程中，水力旋流器能夠脫除高含水原油中的大部分水相，其典型的脫水率為50%。
[0003]同時(shí)由于邊際油田開(kāi)發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)條件非常敏感，所以必須針對(duì)不同情況，采用適宜的有效技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊際油田的經(jīng)濟(jì)開(kāi)采。例如，針對(duì)外圍區(qū)塊單井產(chǎn)量低的特點(diǎn)，國(guó)外部分油田采用適合外圍低產(chǎn)油田的單管環(huán)狀摻水保溫、單井軟件量油流程，應(yīng)用簡(jiǎn)易井口，簡(jiǎn)化單井計(jì)量工藝;應(yīng)用油氣混輸栗進(jìn)行油氣混輸，改三級(jí)布站為二級(jí)布站。
[0004]近十年來(lái)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始提出在油氣田地面工程領(lǐng)域采用橇裝式前置處理工藝的思想，希望通過(guò)將多種在線(xiàn)高效緊湊型分離器集成在一個(gè)系統(tǒng)中，完成油井產(chǎn)出液(含有油、氣、水和砂)所需的各種處理要求，如原油預(yù)脫水、污水密閉處理就地回注等，但現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有這樣的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種分離過(guò)程集合重力、離心、聚結(jié)等分離原理，分離效率高的緊湊型高效立式三相分離器。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型的緊湊型高效立式三相分離器，包括外筒和離心分離結(jié)構(gòu)，所述的外筒的上端設(shè)有氣體排出管，所述的外筒下端設(shè)有原油排出管和除砂口，所述的外筒側(cè)面設(shè)有污水排出管，所述離心分離結(jié)構(gòu)包括旋流器、聚結(jié)器和集油斗，所述旋流器的下半部從所述外筒的頂部插入到外筒的內(nèi)部，所述聚結(jié)器和集油斗設(shè)于所述外筒的內(nèi)部；
[0008]所述旋流器的上端設(shè)有中心升氣管，所述旋流器的側(cè)面的上部設(shè)有流體切向?qū)牍?，所述旋流器?nèi)設(shè)有椎板傘帽，所述椎板傘帽上設(shè)有氣壓平衡孔；
[0009]所述聚結(jié)器包括通過(guò)中心外管連接的下導(dǎo)流分離腔和上導(dǎo)流分離腔，所述下導(dǎo)流分離腔的側(cè)壁設(shè)有切向入口管，所述下導(dǎo)流分離腔內(nèi)設(shè)有起旋器；
[0010]所述集油斗的下部連接有中心管，所述中心管自上而下穿過(guò)所述上導(dǎo)流分離腔、中心外管和下導(dǎo)流分離腔與所述原油排出管連接；
[0011]所述旋流器的下部通過(guò)立管與所述聚結(jié)器的切向入口管相連。
[0012]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的緊湊型高效立式三相分離器，由于進(jìn)入重力沉降階段的油水兩相已排出大部分氣體且經(jīng)過(guò)聚結(jié)處理，重力分離性能將顯著提高，同時(shí)也不會(huì)降低分離器處理產(chǎn)液量、氣量以及含水率大幅度變化的能力，操作彈性較大，分離過(guò)程集合重力、離心、聚結(jié)等分離原理，分離效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的緊湊型高效立式三相分離器的工作原理圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)部離心分離部件的工作原理圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的緊湊型高效立式三相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:
[0017]1-流體切向?qū)牍?2-旋流器;3-椎板傘帽；4-中心升氣管；5-水堰板;6_立管;7_污水排出管;8-切向入口管;9-除砂口； 10-原油排出管；11-起旋器；12-下導(dǎo)流分離腔；13-中心外管；14-上導(dǎo)流分離腔;15-集油斗；16-分離器外筒;17-氣體排出管；18-中心管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0019]本實(shí)用新型的緊湊型高效立式三相分離器，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0020]包括外筒和離心分離結(jié)構(gòu)，所述的外筒的上端設(shè)有氣體排出管，所述的外筒下端設(shè)有原油排出管和除砂口，所述的外筒側(cè)面設(shè)有污水排出管，所述離心分離結(jié)構(gòu)包括旋流器、聚結(jié)器和集油斗，所述旋流器的下半部從所述外筒的頂部插入到外筒的內(nèi)部，所述聚結(jié)器和集油斗設(shè)于所述外筒的內(nèi)部；
[0021]所述旋流器的上端設(shè)有中心升氣管，所述旋流器的側(cè)面的上部設(shè)有流體切向?qū)牍?，所述旋流器?nèi)設(shè)有椎板傘帽，所述椎板傘帽上設(shè)有氣壓平衡孔；
[0022]所述聚結(jié)器包括通過(guò)中心外管連接的下導(dǎo)流分離腔和上導(dǎo)流分離腔，所述下導(dǎo)流分離腔的側(cè)壁設(shè)有切向入口管，所述下導(dǎo)流分離腔內(nèi)設(shè)有起旋器；
[0023]所述集油斗的下部連接有中心管，所述中心管自上而下穿過(guò)所述上導(dǎo)流分離腔、中心外管和下導(dǎo)流分離腔與所述原油排出管連接；
[0024]所述旋流器的下部通過(guò)立管與所述聚結(jié)器的切向入口管相連。
[0025]所述外筒上端的氣體排出管與所述旋流器上端的中心升氣管相連。
[0026]本實(shí)用新型的緊湊型高效三相立式分離器，分離器外部設(shè)計(jì)依托重力沉降斯托克斯公式，可以滿(mǎn)足直徑為ΙΟΟμπι油滴沉降為分離器具體參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)。高效三相立式分離器的參數(shù)控制與傳統(tǒng)立式分離器類(lèi)似。但由于進(jìn)入重力沉降階段的油水兩相已排出大部分氣體且經(jīng)過(guò)聚結(jié)處理，重力分離性能將顯著提高，同時(shí)也不會(huì)降低分離器處理產(chǎn)液量、氣量以及含水率大幅度變化的能力，操作彈性較大。
[0027]聚結(jié)器的工作原理是:
[0028]如圖2所示，分離器內(nèi)部的離心分離部件利用了自由渦與強(qiáng)制渦的組合渦。當(dāng)油和水在做旋流運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生20?50g的離心加速度，借助油和水之間的密度差而使油中的水能夠?qū)崿F(xiàn)聚結(jié)和離心沉降。水在離心力的作用下向周?chē)\(yùn)動(dòng)，而油則相對(duì)集中在漩渦中心處。在漩渦中心處為強(qiáng)制渦流，而強(qiáng)制渦流的自由液面為開(kāi)口向上的拋物線(xiàn)，在中心處壓力很低，因此分離出的油和一部分氣體從中部通過(guò)導(dǎo)管流出。
[0029]設(shè)計(jì)充分利用離心分離原理，進(jìn)行三相分離預(yù)脫水設(shè)備的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CR))數(shù)值模擬技術(shù)，使用Fluent軟件包的前處理器Gambit進(jìn)行初級(jí)預(yù)脫水設(shè)備的三維實(shí)體建模，借助求解器中的適當(dāng)多相流模型和湍流模型，模擬不同入口氣/液相流量和壓力條件下設(shè)備內(nèi)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、多相流各相組分分布場(chǎng)等信息，計(jì)算分離器的理論分離效率;分析討論核心分離元件結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)分離效果的影響，進(jìn)而確定較為合理的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。應(yīng)用壓力容器的相關(guān)知識(shí)，完成三相分離預(yù)脫水設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0030]基于上述工作，所設(shè)計(jì)的三相立式分離器包括重力分離腔、氣液旋流分離部件和旋流器等。整個(gè)分離器為撬裝式結(jié)構(gòu)，可直接接入油氣水連接管線(xiàn)中。
[0031]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0032](I)分離過(guò)程集合重力、離心、聚結(jié)等分離原理，分離效率高；
[0033](2)原油在分離器內(nèi)停留時(shí)間很短(90s)，從而使分離器體積大幅度減小，減少了占地面積；
[0034](3)分離器下部旋流器形成的渦流所產(chǎn)生的離心力僅為(20?50)g，避免了內(nèi)部流場(chǎng)強(qiáng)烈的剪切作用，提高了分離器的分離效率和分離能力；
[0035](4)由于進(jìn)入重力沉降階段的油水兩相已排出大部分氣體且經(jīng)過(guò)聚結(jié)處理，重力分離性能將顯著提高，同時(shí)也不會(huì)降低分離器處理產(chǎn)液量、氣量以及含水率大幅度變化的能力，操作彈性較大；
[0036](5)結(jié)構(gòu)緊湊，處理量大。
[0037]具體實(shí)施例:
[0038]參照?qǐng)D1?圖3，一種緊湊型高效立式三相分離器裝置，包括外筒16和內(nèi)部離心分離結(jié)構(gòu)組成，離心分離結(jié)構(gòu)由旋流器、聚結(jié)器和集油斗組成。分離器外筒16主體尺寸按照停留時(shí)間和液滴終端速度來(lái)確定，利用重力沉降原理凈化后的水從底部排入由水堰板5構(gòu)成的集水室。少量氣體通過(guò)頂部捕霧器后由外筒上端的氣體排出管17排出。所述的外筒上端的氣體排出管17與所述的離心分離結(jié)構(gòu)的旋流器上端的中心升氣管4相連。所述的外筒下端設(shè)有原油排出管1和除砂口 9，所述的外筒側(cè)面設(shè)有污水排出管7。
[0039]所述的離心分離結(jié)構(gòu)的旋流器利用離心分離原理分離出絕大部分的氣體，所述的旋流器包括流體切向?qū)牍?、旋流器2、椎板傘帽3、中心升氣管4，傘帽3上設(shè)計(jì)有氣壓平衡孔，隨液體向下流動(dòng)的部分氣體在儲(chǔ)液區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)氣浮分離可從傘帽孔中返回。氣體中在高速切向旋轉(zhuǎn)情況下，在中心形成負(fù)壓，折返后從中心升氣管4流出。
[0040]所述的離心分離結(jié)構(gòu)的旋流器通過(guò)立管6與下部進(jìn)入離心分離結(jié)構(gòu)的聚結(jié)器的切向入口管8相連。
[0041]所述的離心分離結(jié)構(gòu)的聚結(jié)器包括切向入口管8、下導(dǎo)流分離腔12、起旋器11、中心外管13、中心管18、上導(dǎo)流分離腔14、集油斗15和原油排出管10。所述的離心分離結(jié)構(gòu)的聚結(jié)器利用自由渦與強(qiáng)制渦的組合渦，使油中的水能夠?qū)崿F(xiàn)聚結(jié)和離心沉降。水在離心力的作用下向周?chē)\(yùn)動(dòng)，而油則相對(duì)集中在漩渦中心處。在漩渦中心處為強(qiáng)制渦流，而強(qiáng)制渦流的自由液面為開(kāi)口向上的拋物線(xiàn)，在中心處壓力很低，因此分離出的油和一部分氣體從中部通過(guò)集油斗15經(jīng)原油排出管10流出。
[0042]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種緊湊型高效立式三相分離器，其特征在于，包括外筒和離心分離結(jié)構(gòu)，所述的外筒的上端設(shè)有氣體排出管，所述的外筒下端設(shè)有原油排出管和除砂口，所述的外筒側(cè)面設(shè)有污水排出管，所述離心分離結(jié)構(gòu)包括旋流器、聚結(jié)器和集油斗，所述旋流器的下半部從所述外筒的頂部插入到外筒的內(nèi)部，所述聚結(jié)器和集油斗設(shè)于所述外筒的內(nèi)部； 所述旋流器的上端設(shè)有中心升氣管，所述旋流器的側(cè)面的上部設(shè)有流體切向?qū)牍?，所述旋流器?nèi)設(shè)有椎板傘帽，所述椎板傘帽上設(shè)有氣壓平衡孔； 所述聚結(jié)器包括通過(guò)中心外管連接的下導(dǎo)流分離腔和上導(dǎo)流分離腔，所述下導(dǎo)流分離腔的側(cè)壁設(shè)有切向入口管，所述下導(dǎo)流分離腔內(nèi)設(shè)有起旋器； 所述集油斗的下部連接有中心管，所述中心管自上而下穿過(guò)所述上導(dǎo)流分離腔、中心外管和下導(dǎo)流分離腔與所述原油排出管連接； 所述旋流器的下部通過(guò)立管與所述聚結(jié)器的切向入口管相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型高效立式三相分離器，其特征在于，所述外筒上端的氣體排出管與所述旋流器上端的中心升氣管相連。
【文檔編號(hào)】C10G31/10GK205687865SQ201620567432
【公開(kāi)日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日 公開(kāi)號(hào)201620567432.5, CN 201620567432, CN 205687865 U, CN 205687865U, CN-U-205687865, CN201620567432, CN201620567432.5, CN205687865 U, CN205687865U
【發(fā)明人】李漢勇, 陳家慶, 雷俊勇, 王俊潁
【申請(qǐng)人】北京石油化工學(xué)院