CN101537267B - 一种管道式油水分离方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道式油水分离方法及装置，其包括以下内容：设置一由若干螺旋通道组成的管道，将管道分为一体连通的上部管和下部管，上部管连接一顶筒，下部管连接一环形底筒，在上部管中心设置一导向管，在下部管的中心设置一与各螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，在环形底筒上设置水相出口管，在环形底筒的中心穿设一与集油管路连通的油相出口管；本发明利用油水之间的密度差以及油水混合液在各螺旋通道中旋转流动产生的离心力，使通过所述管道的密度较大的水相液体沿径向向各螺旋通道腔室外侧移动，油相液体则在水相液体压力作用下，向下部管中的各螺旋通道腔室内侧聚集，并流入集油管路中，分离后的水相液体和油水液体，分别通过水相出口管和油相出口管流出。本发明可广泛应用在各种油气田分离系统中。

Description

一种管道式油水分离方法及装置

技术领域

本发明涉及一种将油水两相混合液进行分离的方法，特别是关于一种应用在海洋生产平台、水下生产系统以及陆上油气田分离系统中的管道式油水分离方法及装置。

背景技术

目前，在海上油气田和陆上油气田生产过程中，油水分离工艺占据着很重要的地位，旋流分离方法作为一种高效分离方法，广泛应用在各种分离设备中。随着油田后期采出液进入高含水阶段，同时为了使目前现有的工艺处理设备满足后期生产的要求，因此必须对现有设备进行必要的改造。在海洋采油平台上，由于空间的限制，并不适合进行大规模的改造，此时，小型、高效的处理设备倍受推崇。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种将油气田中油水精确分离的管道式油水分离方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种管道式油水分离方法，其包括以下内容：1)设置一由若干螺旋通道组成的管道，将管道分为一体连通的上部管和下部管，上部管连接一顶筒，下部管连接一环形底筒，在上部管中心设置一导向管，在下部管的中心设置一与各螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，在环形底筒上设置水相出口管，在环形底筒的中心穿设一与集油管路连通的油相出口管；2)利用油水之间的密度差以及油水混合液在各螺旋通道中旋转流动产生的离心力，使通过所述管道的密度较大的水相液体沿径向向各螺旋通道腔室外侧移动，油相液体则在水相液体压力作用下，向下部管中的各螺旋通道腔室内侧聚集，并流入集油管路中，分离后的水相液体和油水液体，分别通过水相出口管和油相出口管流出。

所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为： $L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u},$ 根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为： $n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{4{\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}},$ 其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；

w为各所述螺旋管道的径向截面宽度；u_cont为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；ρ_disp为水相颗粒的密度；ρ_cont为油相密度；χ为单个所述螺旋通道的螺距，χ＝4(h+h′)，h’为所述管道内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个所述螺旋通道一周螺旋线的周长。

所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度采用以下步骤得到：1)假设油水混合液在所述上部管内各所述螺旋通道中的流动为理想状态的层流，且油水两相液体之间不存在剪切作用，则水相颗粒受到的离心加速度为： $a=\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}},$ 从而可得到水相颗粒的离心力为： $F=\mathrm{ma}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}V\×\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}},$ 其中u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；g为水相颗粒的重力加速度；R为各所述螺旋通道的旋转半径；ρ_disp为水相颗粒的密度；V为水相颗粒的体积；由于所述上部管内的流动为层流，将离心加速度的公式带入斯托克斯重力沉降公式 $v=\frac{d_{\mathrm{disp}}^{2}g({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})}{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}$ 中，可得水相颗粒的沉降速度为： $v^{\′}=d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}/18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}},$ 其中d为水相颗粒直径；ρ_cont为油相密度；μ_cont为油相的动力粘度；2)根据沉降速度和各所述螺旋通道的径向截面宽度w确定水相颗粒在所述上部管内的沉降时间为：t＝w/v′；3)根据水相颗粒的沉降时间和油水混合液在进口的流速确定所述上部管内各所述螺旋通道的长度为： $L=t\×u=\frac{18\mathrm{uw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}}.$

实现上述方法的装置，它包括一管道，所述管道内由若干独立且叠摞的螺旋通道组成，所述管道分为一体连通的上部管和下部管，所述上部管顶部连接一具有法兰的顶筒，各所述螺旋通道的进口间隔设置在所述顶筒内，所述上部管的中心设置有一两端封闭的导向管，所述导向管的锥头高于各所述所述螺旋通道的进口，所述下部管的中心为一与各所述螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，所述下部管底部连接一环形底筒，所述环形底筒上设置有水相出口管，所述环形底筒的中心穿设有一与所述集油管路连通的油相出口管。

所述螺旋通道为独立且叠摞的四个，且螺旋通道的进口呈90°间隔设置。

各所述螺旋通道的截面形状为矩形。

所述水相出口管为一根以上，且呈螺旋状设置。

所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为： $L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u},$ 根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为： $n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{4{\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}},$ 其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；w为各所述螺旋管道的径向截面宽度；u_cont为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；ρ_disp为水相颗粒的密度；ρ_cont为油相密度；χ为单个所述螺旋通道的螺距，χ＝4(h+h′)，h，为所述管道内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个所述螺旋通道一周螺旋线的周长。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用了一由多个独立的螺旋通道组成的管道，并将管道中部分为一体连通的上部管和下部管，当油水混合液经过上部管流动后，可以产生离心力，使密度较大的水相液体向下部管内的螺旋通道腔室外侧移动，同时油相液体在水相液体的压力作用下向螺旋通道腔室内侧聚集，因此实现了油水分离的状态。2、本发明由于在上部管的中心设置有带有锥头的导向装置，该锥头能更好的将流入的油水混合液分流至四个螺旋通道的进口，并减少油水混合液进入各螺旋通道后内部流场的紊乱，保证了油水分离的效率。3、本发明由于在下部管的中心设置有与各螺旋通道腔室内侧相通的集油管路，在管道底部连接一环形底筒，环形底筒的底部与两螺旋型水相出口管连接，一油相出口管与集油管路连通，使聚集在下部管内各螺旋通道腔室内侧的油相液体可以通过集油管路流入油相出口管，由油相出口管流出，水相液体则由环形底筒底部的水相出口管流出，因此实现了油水分离的目的。4、本发明由于较精确地设计了上部管内各螺旋通道的展开长度和圈数，因此能有效地减小分离系统的体积，并有效地提高了油水混合液的分离效率，使油水分离更加精确。5、本发明由于采用螺旋型水相出口管，这样可以降低下部管出口处的液体流动方向由切向变为轴向时对管道内油水混合液流场造成的影响，保证了油水的分离效率。6、本发明采用在管道的横截面上四个螺旋通道的进口成90°排列，各螺旋通道的螺旋线升角由入口处的90°逐渐过渡到上部管内螺旋线的相对平滑的角度，这样可以将沿轴向流入的油水混合液平缓过渡转化为沿切向流入，有效地减少油水混合液动能的损失，并降低了由于轴向剪切以及涡流造成油相颗粒破碎乳化作用，进一步提高了油水混合液的分离效率。本发明可广泛应用在各种油气田分离系统中。

附图说明

图1是本发明的具有四个螺旋通道的装置整体结构剖面示意图

图2是本发明的油水混合液进口俯视图

图3是本发明的水相颗粒受力分析

图4是本发明的单个螺旋管道的一周螺旋线示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明设置一管道1，管道1内由若干个独立且叠摞的螺旋通道11组成。以管道1由四个管截面为矩形的螺旋通道11组成为例，各相邻的两个螺旋通道11之间通过厚度为h’的不锈钢钢板隔开，各螺旋通道11互不相通，形成独立的通道。管道1分为一体连通的预分离段的上部管12和油水分离段的下部管13。上部管12的顶部连接一顶筒2，顶筒2具有一法兰21，以便与前端装置连接。各螺旋通道11均带有独立的进口14，各进口14设置在顶筒2内。在上部管12的中心设置一两端封闭的导向管3，导向管3顶部带有一高于各进口14的锥头4，锥头4能更好地将流入的油水混合液分流至四个进口14，并减少油水混合进入各螺旋通道11后内部流场的紊乱。在下部管13的中心设置一与各螺旋通道11腔室内侧相通的集油管路5。下部管13底部与一环形底筒6连接，环形底筒6上设置有一根以上的螺旋状水相出口管7连接。环形底筒6的中心穿设有一与集油管路5连通的油相出口管8。在本发明中，设置有两个螺旋状水相出口管7。

上述实施例中，当管道1内为多个螺旋通道11时，各进口14在管道1的横截面上呈间隔设置。在本实施例中，四个螺旋通道11的进口14呈90°间隔设置在管道1的横截面上，并且各螺旋通道11的入口处的螺旋线升角由90°逐渐过渡到相对平滑的角度，这样可以将沿轴向流入的油水混合液平缓过渡转化为沿切向流入，并可以有效地减少油水混合液动能的损失，降低了由于轴向剪切以及涡流造成油相颗粒破碎乳化作用，提高了油水混合液的分离效率。

本发明利用油水之间的密度差以及油水混合液在各螺旋通道11中旋转流动产生的离心力，使油水混合液在上部管12内逐渐产生分离，并进入下部管13中。使密度较大的水相液体沿径向向各螺旋通道11腔室外侧移动，从而使下部管13内为体积份数较大的水相液体，并从螺旋型水相出口管7流出；油相液体则在水相液体压力作用下沿径向向下部管13中的各螺旋通道11腔室内侧聚集，并流入集油管路5中，油相液体从油相出口管8流出。

上述实施例中，根据水相液体从各螺旋通道11矩形界面腔室内侧沉降到腔室外侧所需要的最长时间，可以采用以下步骤求出油水混合液基本分离时所需要的上部管12内各螺旋通道11展开后的总长度和圈数：

1)假设油水混合液在各螺旋通道11内中的流动为理想状态的层流，水相颗粒直径为d，各螺旋通道11的旋转半径为R，油水混合液的在单个螺旋通道11的进口14处的进口流速为u，且油水两相液体之间不存在剪切作用，则体积为V的水相颗粒受到的离心加速度a为：

a＝u²/R                                                    (1)

当油水混合液在单个螺旋通道11的进口14处的进口流速为u时，管道1的处理量为：

Q＝4×u×w×h                                              (2)

如图3所示，由于考虑到水相颗粒还受到重力加速度g的作用，实际上体积为V的水相颗粒受到离心加速度a的方向并不是水平向外的，而是与水平方向存在一定的夹角

，由公式(1)可推得水相颗粒运移速度与水平方向夹角为

本发明设定当

时忽略重力加速度g的影响，据此可以得出a＝u²/R＞112m/s²，实际上水相颗粒的离心加速度a为：

$a=\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}}---\left(3\right)$

从而可得到水相颗粒的离心力F为：

$F=\mathrm{ma}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}V\×\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}}---\left(4\right)$

上述各公式中，u为油水混合液在各螺旋管道11进口14的流速；w为各螺旋管道11的径向截面宽度(如图2所示)；h为各螺旋管道11的径向截面高度；g为水相颗粒的重力加速度；R为各螺旋通道11的旋转半径；ρ_disp为水相颗粒的密度，即分散相密度；

由于上部管12内的流动为层流，将离心加速度a的公式(3)带入Stokes(斯托克斯)重力沉降公式 $v=\frac{d_{\mathrm{disp}}^{2}g({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})}{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}$ 中，可得出在上部管12内，油水混合液在单个螺旋通道11的进口14的流速为u时水相颗粒的沉降速度v′为：

$v^{\′}=d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}/18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}---\left(5\right)$

式中，d为水相颗粒直径；ρ_cont为油相颗粒密度，即连续相密度；μ_cont为油相的动力粘度。由公式(5)可以看出，上部管12内水相颗粒在油相中的沉降速度v′与水相颗粒直径d、油水混合液在进口14的流速u成二次方关系，与水相和油相的两相液体之间密度差(ρ_disp-ρ_cont)成正比。

2)根据沉降速度v′和各螺旋通道11的径向截面宽度w确定沉降时间t：各螺旋通道11径向截面宽度w，以及截面高度h的尺寸选择要综合考虑油水混合液在进口14的流速u、油水混合液的流量Q以及系统整体压降ΔP等因素，即D＝f(Q，u，ΔP，…)。在各螺旋管道11的径向截面宽度为w时，水相颗粒在上部管12内各螺旋通道11矩形腔室内，从内侧运移到最外侧的沉降时间t为：

t＝w/v′                                                  (6)

3)根据沉降时间t和油水混合液在进口14的流速u确定使油水充分分离所需要的上部管12内各螺旋通道11的展开长度L为：

$L=t\×u=\frac{18\mathrm{uw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}}---\left(7\right)$

当水相颗粒受到水平方向的离心加速度达到112m/s²时，水相颗粒受到的重力加速度g可以忽略，则公式(7)可简化为：

$L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u}---\left(8\right)$

4)根据上部管12内各螺旋通道11的展开长度L确定上部管12内各螺旋通道11的圈数：如图4所示，设在单个螺旋通道11一周周长为S的螺旋线上有一点M，M沿螺旋线旋转一角度dθ后到达点M₁，与点M₁在一条锥面素线上存在一点N使得M₁N⊥MN。在直角三角形MNM₁中有：MN＝R·dθ， $M_{1}N=\frac{\mathrm{\χ}}{2\mathrm{\π}}\mathrm{d\θ}.$

MM1所对应的弧长为ds，则由勾股定理可得到： ${\left(\mathrm{ds}\right)}^2={(R\·\mathrm{d\θ})}^2+{(\frac{\mathrm{\χ}}{2\mathrm{\π}}\·\mathrm{d\θ})}^2,$ 由此可得到弧长ds为：

$\mathrm{ds}=\sqrt{R^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{4{\mathrm{\π}}^2}}\·\mathrm{d\θ}---\left(9\right)$

式中，R为各螺旋通道11的旋转半径；χ为单个螺旋通道11的螺距，χ＝4(h+h′)，h’为管道1内各螺旋通道11之间隔板壁厚；θ的取值范围为0＜θ≤2π；

对公式(9)两边进行积分，可得到单个螺旋通道11螺旋线一周的周长S为：

$S=\∫\mathrm{ds}={\∫}_0^{2\mathrm{\π}}\sqrt{R^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{4{\mathrm{\π}}^2}}\mathrm{d\θ}=\sqrt{4{\mathrm{\π}}^2{R}^2+{\mathrm{\χ}}^2}---\left(10\right)$

由上部管12内各螺旋通道11展开后的总长度L，以及公式(10)可确定为达到充分的分离而需要的上部管12内各螺旋通道11的圈数n为：

$n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{4{\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}}---\left(11\right)$

由公式(8)可以计算出在流体流速与管径一定时，不同情况下的水相颗粒充分沉降所需要的上部管12内各螺旋通道11的圈数。

综上所诉，油水混合液经过上部管12后，进入下部管13，下部管13内各螺旋通道11的螺旋圈数为每一个螺旋通道11分离出的油相完全进入中心集油管路5时，所需要的最小圈数为n1，圈数n1与油水混合液中含油率、油相出口8的分流比等因素有关。由此可知，管道1的总长为：L_total＝(n+n1)×χ。

本发明在使用时，系统的运转完全依靠系统进出口压差进行工作，不需要外部动力输入，没有可移动部件。分离出的水相液体在下部管13出口处为切向流出，经过螺旋型水相出口管7后，分离出的水相液体流动方向逐渐转变为沿轴向方向流出，并进入后续设备中。由于采用螺旋型水相出口管7，这样可以降低下部管13出口处的液体流动方向由切向变为轴向时对管道1内油水混合液流场造成的影响，保证了油水的分离效率。本发明的装置放置形式不影响其油水分离效率，可根据现场空间任意放置，使用范围较广。

上述各实施例中，还可以在结构和连接上有其它变化，例如，各螺旋通道11的矩形截面是可以变化的，还可以是圆形或是其它形状，但矩形截面的螺旋通道11比较容易加工。凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种管道式油水分离方法，其包括以下内容：

1)设置一由若干螺旋通道组成的管道，将管道分为一体连通的上部管和下部管，上部管连接一顶筒，下部管连接一环形底筒，在上部管中心设置一导向管，在下部管的中心设置一与各螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，在环形底筒上设置水相出口管，在环形底筒的中心穿设一与集油管路连通的油相出口管；

2)利用油水之间的密度差以及油水混合液在各螺旋通道中旋转流动产生的离心力，使通过所述管道的密度较大的水相液体沿径向向各螺旋通道腔室外侧移动，油相液体则在水相液体压力作用下，向下部管中的各螺旋通道腔室内侧聚集，并流入集油管路中，分离后的水相液体和油相液体，分别通过水相出口管和油相出口管流出。

2.如权利要求1所述的一种管道式油水分离方法，其特征在于：所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为：

$L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u}$

根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为：

$n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{{4\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}}$

其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；w为各所述螺旋管道的径向截面宽度；u_cont为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；ρ_disp为水相颗粒的密度；ρ_cont为油相密度；χ为单个所述螺旋通道的螺距，χ＝4(h+h′)，h’为所述管道内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个所述螺旋通道一周螺旋线的周长。

3.如权利要求2所述的一种管道式油水分离方法，其特征在于：所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度采用以下步骤得到：

1)假设油水混合液在所述上部管内各所述螺旋通道中的流动为理想状态的层流，且油水两相液体之间不存在剪切作用，则水相颗粒受到的离心加速度为：

$a=\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}}$

从而可得到水相颗粒的离心力为：

$F=\mathrm{ma}={\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}V\×\sqrt{g^2+\frac{u^4}{R^2}}$

其中u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；g为水相颗粒的重力加速度；R为各所述螺旋通道的旋转半径；ρ_disp为水相颗粒的密度；V为水相颗粒的体积；

由于所述上部管内的流动为层流，将离心加速度的公式带入斯托克斯重力沉降公式

中，可得水相颗粒的沉降速度为：

$v^{\′}=d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}/18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}$

其中d为水相颗粒直径；ρ_cont为油相密度；μ_cont为油相的动力粘度；

2)根据沉降速度和各所述螺旋通道的径向截面宽度w确定水相颗粒在所述上部管内的沉降时间为：

t＝w/v′

3)根据水相颗粒的沉降时间和油水混合液在进口的流速确定所述上部管内各所述螺旋通道的长度为：

$L=t\×u=\frac{18\mathrm{uw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})\sqrt{g^2+u^4/R^2}}.$

4.一种实现权利要求1或2或3所述方法的管道式油水分离装置，其特征在于：它包括一管道，所述管道内由若干独立且叠摞的螺旋通道组成，所述管道分为一体连通的上部管和下部管，所述上部管顶部连接一具有法兰的顶筒，各所述螺旋通道的进口间隔设置在所述顶筒内，所述上部管的中心设置有一两端封闭的导向管，所述导向管的锥头高于各所述螺旋通道的进口，所述下部管的中心为一与各所述螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，所述下部管底部连接一环形底筒，所述环形底筒上设置有水相出口管，所述环形底筒的中心穿设有一与所述集油管路连通的油相出口管。

5.如权利要求4所述的管道式油水分离装置，其特征在于：所述螺旋通道为独立且叠摞的四个，且螺旋通道的进口呈90°间隔设置。

6.如权利要求4所述的管道式油水分离装置，其特征在于：各所述螺旋通道的截面形状为矩形。

7.如权利要求5所述的管道式油水分离装置，其特征在于：各所述螺旋通道的截面形状为矩形。

8.如权利要求4或5或6或7所述的管道式油水分离装置，其特征在于：所述水相出口管为一根以上，且呈螺旋状设置。

9.如权利要求4或5或6或7所述的管道式油水分离装置，其特征在于：所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为：

$L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u}$

根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为：

$n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{{4\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}}$

其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；w为各所述螺旋管道的径向截面宽度；u_cont为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；ρ_disp为水相颗粒的密度；ρ_cont为油相密度；χ为单个所述螺旋通道的螺距，χ＝4(h+h′)，h’为所述管道内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个所述螺旋通道一周螺旋线的周长。

10.如权利要求8所述的管道式油水分离装置，其特征在于：

所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为：

$L=\frac{18\mathrm{Rw}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u}$

根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为：

$n=L/S=\frac{18{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{cont}}w}{d^2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{disp}}-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cont}})u\sqrt{{4\mathrm{\π}}^2+\frac{{\mathrm{\χ}}^2}{R^2}}}$

其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；w为各所述螺旋管道的径向截面宽度；u_cont为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；ρ_disp为水相颗粒的密度；ρ_cont为油相密度；χ为单个所述螺旋通道的螺距，χ＝4(h+h′)，h’为所述管道内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个所述螺旋通道一周螺旋线的周长。

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