CN101829439B - 超声波聚结式三相分离器 - Google Patents
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Abstract
一种超声波聚结式三相分离器，主要由三相分离器壳体、油气水混合液入口、油气预分离筒、射频导纳油水界面检测仪、自力式调节阀和浮子液面调节器组成，其特征在于将超声波技术引入三相分离器中，超声波换能器焊接在超声波入口法兰上，翅片管设置在油水分离室内部，通过连接管与超声波入口相连，超声波脉冲发生器发出的脉冲信号经换能器转换后产生超声波脉冲震荡，通过连接管传给翅片管，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。利用超声波破乳聚结作用，靠增大油水分离的动力来提高油水分离速度和分离质量，解决三采原油和稠油油水分离难题。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种超声波聚结式三相分离器，适用于油田油水分离领域。该装置是利用在三相分离器内引入超声波技术，当超声波在翅片管中传播时，通过在翅片间形成分布均匀的超声波释放场，而作用于性质不同的流体介质产生的“位移效应”来实现油水破乳聚结，从而达到油水分离的目的。
二、背景技术
目前实现油水分离的主要方法有重力沉降法、加热法、化学法、电法及离心法等，实际脱水过程中往往采用上述几种破乳方法的组合。随着油田进入开采后期，并且由于化学驱等三次采油技术的应用，采出液中融入了大量的聚合物，使含水原油物性变得更为复杂，难以用常规方法破乳脱水。
目前在油田应用最多、最基本也是最重要的工艺设备是以重力分离为基础的重力式分离器。其中三相分离器因具有结构简单、操作方便、运行稳定和维护费用低等优点，在油田得到广泛的应用。但随着三次采油技术的大规模应用，原油脱水难度日益增大，三相分离器的分离效果也逐渐下降。本发明结合油田采出液油气水三相混合的特点，将超声波破乳技术应用于三相分离器中，研发了超声波聚结式三相分离器。利用超声波技术增大油水分离的动力来提高油水分离速度和分离质量，降低原油含水率及污水含油量，有效解决三采原油、稠油的油水预分离和污水处理难题。
三、发明内容
本发明专利是提供一种超声波聚结式三相分离器，利用超声波技术对三采原油增强原油破乳聚结效果。主要由三相分离器壳体、油气水混合液入口、油气预分离筒、射频导纳油水界面检测仪、自力式调节阀和浮子液面调节器组成。其特征在于三相分离器壳体设卧式圆筒形，在壳体圆筒内部从左向右逐序设为水洗室、油水分离室、沉降室和油室，在水洗室的上顶部设有立式油气预分离筒，在油气预分离筒下部至壳体底上部设T形管，在T形管下端水平设有布液管；在水洗室右边和油水分离室右边设有斜板组，水洗室和油水分离室底部设有冲砂管，在油水分离室中上部水平设有翅片管，通过连接管与超声波入口相连，在超声波入口法兰上焊接有超声波换能器，超声波换能器与设在壳体外的超声波脉冲发生器相连；在沉降室与油室之间壳体内的中上部至底部竖向上焊有一块堰板，在沉降室内设有射频导纳油水界面检测仪，底部设有水出口；油室中下部设有浮子液面调节器，顶上部设有捕雾器的气出口，底部设有油出口。
本发明特征在于水出口处安装有电动调节阀，电动调节阀的控制信号与射频导纳油水界面检测仪信号发生器相连；在气出口处设有自力式调节阀；油室中浮子液面调节器可以是由浮球、连杆、加重块和出油调节阀组成的浮子液面调节机构，也可以是由浮球、连杆和出油调节阀组成的自力式浮子液面调节机构。
本发明的工作原理是将超声波技术引入三相分离器中，在分离器油水分离室外部设置超声波换能器，它将超声波脉冲发生器产生的超声波脉冲信号转换为机械信号，即将电振荡转换为机械振荡，然后将机械振荡通过布置在分离器内部油层中的翅片管进行传播，从而加速分离器聚结破乳效果。超声波聚结三相分离器内部分为水洗室、油水分离室、沉降室和油室四部分。油气水混合液通过油气预分离筒上的油气水混合液入口切向进入，在离心作用下将混合液中的天然气进行预分离，然后由“T”形导管经靶形结构布液管进入到三相分离器水洗室内。通过水洗作用，降低乳化液的界面膜厚度和稳定性。然后经过一级斜板组的整流和超声波的作用，将小水滴聚结成大水滴，在重力作用下加速油水分离。油气水混合液经过二级斜板组的聚结进入沉降室进行沉降，原油由溢油堰板溢流到油室由油出口排出，分离出的水由水出口排出，天然气经捕雾器由气出口排出。翅片管布置在三相分离器油水分离室内部，通过连接管与超声波入口相连，超声波换能器焊接在超声波入口法兰上。超声波脉冲发生器发出的脉冲信号，经换能器转换后产生超声波脉冲震荡波，通过连接管传播至翅片管中，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。在水洗室和油水分离室下部设置冲砂管组，定期清砂。沉降室内采用射频导纳油水界面检测仪检测油水界面高度，通过电动调节阀控制油水界面，油室液位通过浮子液面调节器控制，气体出口压力通过自力式调节阀控制。
本发明专利与已有技术相比具有如下特点：
(1)超声波聚结式三相分离器，结构简单，操作方便，易形成橇装系统；
(2)分离效率高，对三采原油和稠油预处理等有较好的分离效果；
(3)有效提高破乳剂的破乳效率，减少破乳剂用量，降低运行成本。
四、附图说明
图1--本发明的流程示意图。图1序号说明：
1.油气水混合液入口 15.堰板
2.油气预分离筒 16.防涡流挡板
3.“T”形管 17.水出口
4.布液管 18.电动调节阀
5.冲砂管 19.气出口
6.冲砂水进口 20.自力式调节阀
7.排砂口 21.捕雾网
8.斜板组 22.浮子液面调节器
9.超声波脉冲发生器 23.油出口
10.超声波换能器 24.水洗室
11.超声波入口 25.油水分离室
12.连接管 26.沉降室
13.翅片管 27.油室
14.射频导纳油水界面检测仪
五、实施例
为进一步公开本发明技术方案，下面结合说明书附图，通过实施例作详细描述：
如图1所示，本发明由1、油气水混合液入口 2、油气预分离筒3、“T”形管 4、布液管 5、冲砂管 6、冲砂水进口 7、排砂口 8、斜板组 9、超声波脉冲发生器 10、超声波换能器 11、超声波入口 12、连接管 13、翅片管 14、射频导纳油水界面检测仪 15、堰板 16、防涡流挡板 17、水出口 18、电动调节阀 19、气出口 20、自力式调节阀 21、捕雾网 22、浮子液位调节器 23、油出口 24、水洗室 25、油水分离室 26、沉降室 27、油室
其特征在于将超声波技术引入三相分离器中，超声波聚结三相分离器水洗室(24)内设油气预分离筒(2)，其采用离心旋流入口结构，“T”形管(3)下部布液管(4)采用靶形结构；分离器油水分离室(25)设置两级斜板组(8)，下部设冲砂管(5)；在两极斜板组之间设置翅片管(13)，翅片管由连接管(12)与超声波入口(11)相连，超声波换能器(10)焊接在超声波入口法兰上；超声波脉冲发生器(9)设置于三相分离器壳体之外；沉降室(26)油水界面高度由射频导纳油水界面检测仪(14)检测，油水界面通过电动调节阀(18)控制，油室(27)液位通过浮子液面调节器(22)控制，气体出口压力通过自力式调节阀(20)控制。
本发明的工作过程如下：
油气水混合液由油气水混合液入口(1)切向进入油气预分离筒(2)，经初步气液分离后经“T”形管(3)进入靶形结构布液管(4)，然后依次经过两级斜板组(8)，在两级斜板组之间，超声波脉冲发生器(9)发出的脉冲信号，经超声波换能器(10)转换后产生超声波脉冲震荡波，由超声波入口(11)进入，通过连接管(12)传播至翅片管(13)中，在翅片间形成分布均匀的超声波释放场。在超声波作用下，将小水滴聚结成大水滴，在重力作用下加速油水分离。油气水混合液经过二级斜板组的聚结后进入沉降室(26)进行沉降，原油由堰板(15)溢流到油室(27)由油出口(23)排出，分离出的水经防涡流挡板(16)后由水出口(17)排出，天然气经捕雾网(21)由气出口(19)排出，气体压力通过自力式调节阀(20)控制。在水洗室(24)和油水分离室(25)下部设置冲砂管(5)，冲砂水由冲砂水进口(6)进入，砂子由排砂口(7)定期排出。沉降室(26)内采用射频导纳油水界面检测仪(14)检测油水界面高度，通过电动调节阀(18)控制油水界面。油室(27)液位通过浮子液面调节器(22)控制。
Claims (3)
1.一种超声波聚结式三相分离器，主要由三相分离器壳体、油气水混合液入口、油气预分离筒、射频导纳油水界面检测仪、自力式调节阀和浮子液面调节器组成，其特征在于三相分离器壳体设卧式圆筒形，在壳体圆筒内部从左向右逐序设置水洗室、油水分离室、沉降室和油室，在水洗室的上顶部设有立式油气预分离筒，油气水混合液由油气水混合液入口切向进入油气预分离筒，在油气预分离筒下部至壳体底上部设T形管，在T形管下端水平设有布液管；在水洗室右边和油水分离室右边设有斜板组，水洗室和油水分离室底部设有冲砂管，在油水分离室中上部水平设有翅片管，通过连接管与超声波入口相连，在超声波入口法兰上焊接有超声波换能器，超声波换能器与设在壳体外的超声波脉冲发生器相连；在沉降室与油室之间壳体内的中上部至底部竖向上焊有一块堰板，在沉降室内设有射频导纳油水界面检测仪，底部设有水出口；油室中下部设有浮子液面调节器，顶上部设有捕雾器的气出口，在气出口处设有自力式调节阀，底部设有油出口。
2.根据权利要求1所述的超声波聚结式三相分离器，其特征在于水出口处安装有电动调节阀，电动调节阀的控制信号与射频导纳油水界面检测仪信号发生器相连。
3.根据权利要求1所述的超声波聚结式三相分离器，其特征在于浮子液面调节器可以是由浮球、连杆、加重块和出油调节阀组成的浮子液面调节机构，也可以是由浮球、连杆和出油调节阀组成的自力式浮子液面调节机构。
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