CN101584945A - 一种气油水三相分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气油水三相分离装置,包括一柱状旋流式气液分离器(A)和一卧式三相分离器(B),卧式三相分离器(B)包括竖立有挡板(3)的卧式罐体(2),该挡板(3)将卧式罐体(2)内部分隔成集液区(B1)和集油区(B2),挡板(3)顶部与卧式罐体(2)顶部之间留有间距,卧式罐体(2)设置有液体输入管(21)、排油管(22)、排水管(23)、集气包(4),旋流式气液分离器(A)的出液管(13)与液体输入管(21)相连通,而旋流式气液分离器(A)的出气管(11)与集气包(4)相连通。卧式三相分离器通过重力法将混合液中的少量的气相、油相、水相进行分离,使得气体有一个单独的汇集空间,如此就可减小气体在卧式罐体顶部的占据空间,对于相同的原油处理量,卧式罐体的体积可减小三分之一,非常适用于海洋平台之上。

Description

一种气油水三相分离装置
技术领域
本发明涉及气、油、水分离处理的技术领域,特别是指一种应用在气油水三相分离 工艺中,采用旋流法分离气液、重力法分离气液油,而最终实现三相分离的气油水三相 分离装置。
背景技术
石油、天然气生产过程中的含油水是来自石油、天然气开采、加工、提炼、储存及 运输等各个环节,含油水水质成分复杂,既有原油,又有各种杂质以及后续生产加工过 程中添加的化学药剂和一些微生物。
一般含油水中油存在的物理状态大致可分为五种:浮油、分散油、乳化油、溶解油 和固体附着油,通常多以上述几种物理状态并存。而通常采用的物理处理法主要包括重 力法、离心法、气浮法、过滤法和膜分离法等。
其中的气浮法,是预先在含油水中通入气体,使含油水成为水-气-油滴三相混合体 系,由于大量的微细气泡从水中析出而粘附在悬浮颗粒(即油滴)上,使悬浮颗粒(即 油滴)的整体密度小于水而易与水发生分离,从而达到油水分离的目的。
如专利号为ZL200520003944.0 (公告号为CN2764456Y)的中国实用新型专利《带 气浮装置的三相分离器》就公开了一种采用气浮法、重力法相结合的三相分离装置。该 三相分离装置是在传统三相分离器的基础上增设了溶气释放器和溶气发生器,其具体技 术手段是:通过传统的三相分离器、依靠重力法而实现气、油、水的分离;在三相分离 器中设置溶气释放器和与其相连通的溶气发生器,通过溶气发生器从三相分离器中吸入 水和气,并经过溶气水管以及溶气释放器,将溶气液体喷入到三相分离器内,以气泡助 油滴上浮,也即依靠气浮法而进一步实现气、油、水的分离。
而现有的溶气释放器,其基本工作原理是:通过射流孔和环形间隙形成高速射流、 涡流,瞬间降压消能释气。各种释放器均装在气浮分离装置内部,因释放器会经常发生 堵塞,需要增加外能清洗系统,有时需要整个气浮分离装置停止运行,将释放器放空后 才能检修,维护操作复杂、麻烦,而且还影响生产效率。因此,采用释放器的三相分离 装置,有待于进一步改进。
另一方面,传统的三相分离器仅依靠重力而自然地实现气、油、水的分离,最后输 出的水中含油量还是较高,分离效果不够理想,而且体积庞大,不是十分适用于海底油井的海上平台。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状,提供一种不采用溶气释放器、 溶气发生器而使得检修维护工作更加省力、方便的气油水三相分离装置,该气油水三相 分离装置对于相同的原油处理量,能够縮小卧式罐体的体积,还能使气、油、水分离效 果更为理想。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:该气油水三相分离装置,包括有一 柱状旋流式气液分离器和一卧式三相分离器,其中,所述的柱状旋流式气液分离器包括 柱状筒体,该柱状筒体侧壁的上部、中部、下部分别设置有出气管、原油进入管、出液 管,所述原油进入管的连接端相对柱状筒体倾斜向下,并与柱状筒体的侧壁相切,其特 征在于:
所述的卧式三相分离器包括卧式罐体,该卧式罐体内、向右侧偏离地竖立有一挡板, 该挡板将罐体内部分隔成位于其左侧的相对较大的集液区(重力分离区)和位于其右侧的 相对较小的集油区,该挡板顶部与罐体顶部之间留有间距,同时,该卧式罐体在靠近左 侧端部的侧壁上设置有液体输入管,该卧式罐体在靠近右侧端部的侧壁上设置有排油 管,该卧式罐体位于所述挡板左侧的底部上设置有排水管,该卧式罐体的顶部连通有一 向上凸出的集气包,该集气包顶部具有排气管,其中,所述旋流式气液分离器中的出液 管末端与该液体输入管相连通,而所述旋流式气液分离器中的出气管末端与该集气包相 连通。
作为进一步改进,所述卧式罐体上的液体输入管可以具有向卧式罐体底部延伸的延 伸部,所述卧式罐体底部在正对液体输入管延伸部的末端开口的位置设置有一雷达形稳
流板,并且,在该液体输入管的延伸部与该稳流板之间还设置有一个俯卧式L型多孔板, 该L型多孔板的横向部分和竖直部分的边沿分别与卧式罐体的内壁相衔接,该雷达形稳 流板可防止输入到罐体内的液体直接冲击罐体底部,由于原油在柱状筒体旋流的时候, 流体的流速是变化不稳定,雷达形稳流板配合L型多孔板的设计,能减缓流速,减少对 集液区中液体的冲击,使含油水(即液体)在卧式罐体的分布更加均匀,从而使含油水(即 液体)在卧式罐体内的气、油、水分离更加充分。
作为进一步改进,所述卧式罐体的底部位于排水管的上方可以设置有一两侧横向贯 通的罩盖,如此设计,可以保证位于集液区底部的水流能向排水管流出,而防止因排水 速度过快使得位于排水管开口上方的水流连同油滴一起进入排水管内,有助于提高气、 油、水分离效果。
为确保水相及时安全输出及计量,可以在所述排水管上安装液位控制阀,并且在卧 式罐体内安装至少一对液位计和物位计,以便可以通过罐体集液区的液位来控制水相输出管中的流量大小,还可以随时观察油水界面的情况。
作为进一步改进,所述排油管可以具有向卧式罐体底部弯折延伸的延伸部,如此设 计,可以保证位于集油区底部已经稳定的油能从排油管收集而排出罐体之外,保证排油 的纯度,容易达标。
为方便冲洗卧式罐体,能对罐体定期进行清洗,所述卧式罐体的底部还可以开设有 冲刷口和排污管,该排污管可以在所述挡板两侧各设置一个。
作为进一步改进,针对含气比例相对较高的气液混合物,为使该旋流式气液分离器 具有较好的分离效果,在所述原油进入管可以呈倒L型,该原油进入管的竖直部分末端 开口向下,该原油进入管的横向部分末端就与柱状筒体的侧壁相切而相连通。
由于油田采出的原油不可避免的会带有固体悬浮物,在进行气液分离时,固体悬浮 物会跟随气液混合物一起在柱状筒体内高速旋转,在离心力的作用下,大部分固体悬浮 物会随着旋转的流体向下运行,继而聚集在柱状筒体的底部,因此,可以在所述的柱状 筒体的底部开设一出污管,这样聚集在柱状筒体底部的固体悬浮物就可从该排污口排出 筒体之外,从而实现气、液、固三相分离。
由于在柱状筒体内的气液混合物需高速旋转,并需具有一定的压力,为便于安装自 动控制运行所需的传感器,实现气液分离器的自动控制运行,在所述柱状筒体上还可以 设置有液位变送器引压接管、温度变送引压接管和压力表接管,其中,液位变送器引压 接管包括分别设置在柱状筒体上部和下部的上下两个液位变送器引压接管,所述温度变 送引压接管设置在所述柱状筒体上部的位置,所述压力表接管则设置在所述柱状筒体侧 壁上、位于原有输入管上方的位置。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过结合柱状旋流式气液分离器和卧式三相 分离器,首先利用柱状旋流式气液分离器对原油中的气相和油相进行初步的分离,为卧 式罐体中油相的分离提供一个很好的分层,最终提高三相的计量,减少各相的不确定度, 具体的说,原油进入旋流式气液分离器前的液体流动形式主要是气泡流、分层流、段塞 流、环状流和雾状流等比较复杂的流体,所以在柱状筒体先进行气液分离,减少了气泡 流、分层流、段塞流等提供一种相对原油较缓和的液流进入到卧式罐体中,为卧式三相 分离器中的分离油相和水相提供一个很好的条件,而旋流式气液分离器对原油初步的分 离,改善了卧式三相分离器的分离性能,在卧式罐体中平稳的液流为液相分层的效果提 供一个很好的分离环境,分离出气相后,卧式罐体的集液区的液位提高,而且在集液区 液体停留的时间变长,自然液体分层的时间加长,提高了卧式三相分离器的处理能力和 分离效果能力;
卧式三相分离器通过重力法将混合液中的少量的气相、油相、水相进行分离,在卧 式罐体顶部设置集气包,使得气体有一个单独的汇集空间,如此就可减小气体在卧式罐 体顶部的占据空间,实际应用过程中发现,对于相同的原油处理量,卧式罐体的体积可减小三分之一,非常适用于海洋平台之上;
本发明的三相分离装置摈弃了溶气释放器、溶气发生器,使得检修维护工作更加省 力、方便的气油水三相分离装置,还能提高气相的计量,使气、油、水分离效果更为理 想。
附图说明
图1为本发明实施例一中柱状旋流式气液分离器的结构示意图;
图2为本发明实施例一中卧式三相分离器的结构示意图(局部剖视); 图3为本发明实施例一中卧式三相分离器的剖视图; 图4为本发明实施例一的工艺流程图;
图5为本发明实施例二中柱状旋流式气液分离器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 实施例一:
如图1〜图4所示,该气油水三相分离装置,包括有一柱状旋流式气液分离器A和 一与柱状旋流式气液分离器A相连通的卧式三相分离器B;
其中,所述的柱状旋流式气液分离器A包括柱状筒体1 ,该柱状筒体1侧壁的上部、 中部、下部、底部分别设置有与柱状筒体1内部相连通的出气管11、原油进入管12、 出液管13、出污管14,所述原油进入管12的连接端相对柱状筒体1倾斜向下,并与柱 状筒体l的侧壁相切;
在所述柱状筒体1上还设置有两个液位变送器引压接管15、 一个温度变送引压接 管16和一个压力表接管17,其中,两个液位变送器引压接管15包括分别设置在柱状筒 体1上部和下部,所述温度变送引压接管16设置在所述柱状筒体1上部的位置,所述 压力表接管17则设置在所述柱状筒体1侧壁上、位于原有输入管14上方的位置;
所述的卧式三相分离器B包括卧式罐体2,该卧式罐体2内、向右侧偏离地竖立有 一挡板3,该挡板3将卧式罐体2内部分隔成位于其左侧的相对较大的集液区Bl和位 于其右侧的相对较小的集油区B2,该挡板3顶部与卧式罐体2顶部之间留有间距;
同时,该卧式罐体2在靠近左侧端部的侧壁上设置有液体输入管21,该卧式罐体2 在靠近右侧端部的侧壁上设置有排油管22,该卧式罐体2位于所述挡板3左侧的底部上 设置有排水管23,所述卧式罐体2的底部还开设有两个冲刷口 24和三个排污管25;
7该卧式罐体2的顶部连通有一向上凸出的集气包4,该集气包4顶部具有开口向上 的排气管41;
其中,所述旋流式气液分离器A中的出液管13末端与该液体输入管21相连通, 而所述旋流式气液分离器A中的出气管11末端与该集气包4通过入气接管42相连通;
所述卧式罐体2上的液体输入管21具有向卧式罐体1底部延伸的延伸部21a,其 末端开口朝向卧式罐体1底部并与罐体2底部保持一段间距,所述卧式罐体2底部在正 对液体输入管21延伸部21a的末端开口的位置设置有一雷达形稳流板5,并且,在该液 体输入管21的延伸部21a与该稳流板5之间还设置有一个俯卧式L型多孔板6,该L 型多孔板6的横向部分和竖直部分的边沿分别与卧式罐体1的内壁相衔接;
所述卧式罐体2侧壁中央开设有两个检修口 8;
所述卧式罐体2的底部位于排水管23的上方设置有一两侧横向贯通的罩盖7;
所述排水管23上安装有一液位控制阀(图中未示出),在所述卧式罐体2内安装有 两对液位计m和物位计n;
所述排油管22具有向卧式罐体1底部弯折延伸的延伸部2a,其末端开口朝向卧式 罐体2底部并与罐体2底部保持一段间距。
这种气油水三相分离装置的工作原理如下:
原油从原油进入管12切向入口进入柱状筒体1后,形成的旋流产生比重力高出许 多倍的离心力,气液相的比重不同,所受离心力的差别很大,在柱状筒体l里,由于旋 转,重力、离心力和浮力联合作用下将气体和液体分离,而液体沿径向被推向外侧,并 向下由出液管排出而进入到卧式罐体中,而气相则运动到中心,并向上气体由出气管排 出到卧式三相分离器B中的集气包内;通过旋流式气液分离器A的液面控制,提高了 混合物分离及减少了气相中液滴的含量,减少了不确定度的影响,提高气相的计量;在 旋流式气液分离器A中液面远低于入口,且液体以涡流的形式由入口下落到漩涡当中, 通过对卧式罐体2里的液面控制来调节柱状筒体1分离器的液面,从而有效地控制旋流 中气相中所带的液滴和旋流液中所带的气体。
从柱状筒体1输出的含油水经过液体输入管21进入到卧式罐体2内,由于油相和 水相的密度不同,运用重力沉降的原理,油相将会浮在上面,而水相将沉降在下面,在 卧式罐体2的集液区Bl有足够的空间使游离的水沉降到底部形成水层,水层的上面是 油层和含有较小水滴的乳状油层,上层的油相将会溢过挡板进入到集油区B2,最后从 排油管排出卧式罐体2夕卜,而水相则分离出来沉于集液区Bl的底部,集油区B2的油 面是由液面控制器操纵出油阀控制恒定的高度,水从挡板3左侧的排水管23排出,油 水界面控制器操纵液位控制阀的开度,使油水界面保持在规定的高度,而气体通过重力 沉降,经排气管41排出。由于柱状筒体1在高液旋转分离过程中会产生些物状雾且液体中含有少量的气体, 在卧式罐体2内的顶部会分离形成一层气相,并自然地集中到卧式罐体2顶部的集气包 4内,同时,从柱状筒体1分离出的气相也通过出气管11而集中到集气包4内,与卧式 罐体2内产生的气体一起从集气包4顶部的排气管41输出并计量。
实施例二:
如图5所示,本发明实施例二与实施例一的区别点在于:所述原油进入管12呈倒
L型,该原油进入管12的竖直部分12a末端开口向下,该原油进入管12的横向部分12b 末端就与所述柱状筒体1的侧壁相切。

Claims (9)

1、一种气油水三相分离装置,包括有一柱状旋流式气液分离器(A)和一卧式三相分离器(B),其中,所述的柱状旋流式气液分离器(A)包括柱状筒体(1),该柱状筒体(1)侧壁的上部、中部、下部分别设置有出气管(11)、原油进入管(12)、出液管(13),所述原油进入管(12)的连接端相对柱状筒体(1)倾斜向下,并与柱状筒体(1)的侧壁相切,其特征在于: 所述的卧式三相分离器(B)包括卧式罐体(2),该卧式罐体(2)内、向右侧偏离地竖立有一挡板(3),该挡板(3)将卧式罐体(2)内部分隔成位于其左侧的相对较大的集液区(B1)和位于其右侧的相对较小的集油区(B2),该挡板(3)顶部与卧式罐体(2)顶部之间留有间距,同时,该卧式罐体(2)在靠近左侧端部的侧壁上设置有液体输入管(21),该卧式罐体(2)在靠近右侧端部的侧壁上设置有排油管(22),该卧式罐体(2)位于所述挡板(3)左侧的底部上设置有排水管(23),该卧式罐体(2)的顶部连通有一向上凸出的集气包(4),该集气包(4)顶部具有排气管(41),其中,所述旋流式气液分离器(A)中的出液管(13)末端与该液体输入管(21)相连通,而所述旋流式气液分离器(A)中的出气管(11)末端与该集气包(4)相连通。
2、 根据权利要求1所述的气油水三相分离装置,其特征在于:所述卧式罐体(2)上 的液体输入管(21)具有向卧式罐体(2)底部延伸的延伸部(21a),所述卧式罐体(2)底部在正 对液体输入管延伸部(21a)的末端开口的位置设置有一雷达形稳流板(5),并且,在该液体 输入管的延伸部(21a)与该稳流板(5)之间还设置有一个俯卧式L型多孔板(6),该L型多 孔板(6)的横向部分和竖直部分的边沿分别与卧式罐体(2)的内壁相衔接。
3、 根据权利要求1所述的气油水三相分离装置,其特征在于:所述卧式罐体(2)的 底部位于排水管(23)的上方设置有一两侧横向贯通的罩盖(7)。
4、 根据权利要求1所述的气油水三相分离装置,其特征在于:所述排水管(23)上 安装有一液位控制阀,在所述卧式罐体(2)内安装有至少一对液位计(m)和物位计(n)。
5、 根据权利要求1所述的气油水三相分离装置,其特征在于:所述排油管(23)具 有向卧式罐体(2)底部弯折延伸的延伸部(22a)。
6、 根据权利要求1所述的气油水三相分离装置,其特征在于:所述卧式罐体(2)的 底部还开设有冲刷口(24)和排污管(25)。
7、 根据权利要求1至6中任一权利要求所述的气油水三相分离装置,其特征在于: 所述原油进入管(12)呈倒L型,该原油进入管(12)的竖直部分(12a)末端开口向下,该原 油进入管(12)的横向部分(12b沐端就与所述柱状筒体(l)的侧壁相切。
8、 根据权利要求1至6中任一权利要求所述的气油水三相分离装置,其特征在于: 在所述的柱状筒体(1)的底部开设一出污管(14)。
9、根据权利要求1至6中任一权利要求所述的气油水三相分离装置,其特征在于-在所述柱状筒体(1)上还设置有两个液位变送器引压接管(15)、温度变送引压接管(16)和 压力表接管(17),其中,两个液位变送器引压接管(15)包括分别设置在柱状筒体(1)上部 和下部,所述温度变送引压接管(16)设置在所述柱状筒体(1)上部的位置,所述压力表接 管(17)则设置在所述柱状筒体(1)侧壁上、位于原有输入管(12)上方的位置。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)