CN102574027B

CN102574027B - 用于将油气与水分离的分离罐

Info

Publication number: CN102574027B
Application number: CN201080026887.1A
Authority: CN
Inventors: 扬·拉雷·内斯; 芬恩·贝克曼
Original assignee: Schlumberger Norge AS
Current assignee: Schlumberger Norge AS
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: EA201270028A1; US20120132079A1; EP2442881B1; US8852330B2; BRPI1012317A2; KR20120085232A; CN102574027A; EP2442881A1; CA2765531A1; WO2010146455A1; DK2442881T3; EP2263767A1

Abstract

一种用于将油气与水分离的分离罐(1)包含带有至少一个分离罐单元的基本上圆柱形的立式罐。该分离罐单元具有用于流体的入口(2)和第一内部环形壁(5)、第一圆锥形部分(9)和第一中心开口(8)。第二内部环形壁(15)安置在与第一内部环形壁相隔一段距离处并且具有第二圆锥形部分(19)和第二中心开口(18)。将第一流开口(10)设置在所述第一内部环形壁(5)的一端并且将第二流开口(20)设置在第二内部环形壁(15)的一端。

Description

用于将油气与水分离的分离罐

本发明涉及一种分离罐，所述分离罐用于将油气与水分离，并且包括具有至少一个分离罐单元的基本上圆柱形的立式罐，所述分离罐单元具有用于流体的入口和第一内部环形壁、在所述分离罐单元的上部中的至少一个第一出口、以及在所述分离罐单元的下部中的至少一个第二出口；所述用于流体的入口沿所述罐的圆柱形侧壁的内侧对着切线方向；并且所述第一内部环形壁从所述罐的所述圆柱形侧壁延伸，并且具有第一圆锥形部分和在所述第一内部环形壁的一端的第一中心开口，以及第一流开口。

从WO 2007/049246已知这种类型的分离罐，其中第一圆锥形部分在用于流体的入口正下方且在第一中心开口上方的位置从所述罐的壁延伸。描述了数个分离罐的串联和并联。WO 2007/049245也描述了分离罐，其中在单个分离罐单元中存在中心涡流破坏器，并且描述了数个分离罐的串联或并联。

分离罐用于从主水流移除少量的油。主水流典型地为原油生产在将油从来自井口的流体流初始分离之后的产物。可以以一个或多个阶段进行初始分离，并且与油分离的水流将含有少量的油气，如每升水100mg油(100ppm油)或者甚至更少的油，如每升水50mg油(50ppm油)。虽然这些油的量可能似乎较小，因为环境原因，如果在将水排放至合适的受体如海洋或蓄水池中之前将油的量进一步减少将是有益的。除在将水排放之前将其净化之外，分离罐还提供明显的益处：可以对回收的油进行利用。并且在这点上，相当高程度的提纯在将水重新注入油田地层中的情况下也可以是有益的。

本发明的目的是在水流过第二出口之前获得气泡从水中的高度移除。

考虑到这一点，最初提到的根据本发明的分离罐的特征在于所述分离罐单元具有第二内部环形壁，所述第二内部环形壁在所述分离罐单元中被安置在与所述第一内部环形壁相隔一段距离处，并且从所述罐的所述圆柱形侧壁延伸，所述第二内部环形壁具有第二圆锥形部分、在所述第二内部环形壁的一端的第二中心开口、以及在所述第二内部环形壁的下端的第二流开口。

第一内部环形壁与第二内部环形壁一起形成夹壁圆锥形结构，其中在第一圆锥形部分与第二圆锥形部分之间存在圆锥形、环形、中间容积。向下流动通过第一流开口的流体进入中间室并且以涡流形式在其中流动。该涡流是除分离罐的上部涡流和下部涡流以外的附加的涡流。中间容积中的涡流引起流中存在的少量气泡的有效聚结。随气泡变得更大它们将上升并到达分离罐的上部。当水流向下通过第二流动开口并进入分离罐的下部涡流中时，水中的气体含量低于流过第一流开口的水中的气体含量。

在一个实施方案中，第一内部环形壁具有第一环形径向部分，所述第一环形径向部分从第一圆锥形部分延伸至分离罐单元的圆柱形侧壁。该径向部分具有在第一圆锥形部分的较大直径端与圆柱形侧壁之间在径向上建立距离的效果，从而在第一圆锥形部分的该区域留出用于涡流的空间。在较大直径端更强劲的流动增强了沿圆锥形部分的涡流并因此提高了分离的效率。

在后一种实施方案的进一步研究中，第一流开口位于第一环形径向部分中。在第一流开口的该位置的情况下，第一圆锥形部分的全部区域用作涡流的导流面，所述导流面将涡流稳定化。水中的气和油向分离罐单元的中心运动并且从而将在圆锥形部分的表面附近具有更高浓度。当第一流开口位于第一环形径向部分中时，在第一圆锥形部分的表面附近收集的气和油将具有更小的倾向流过第一流开口，并具有更大的倾向沿第一圆锥形部分向上流动。因此涡流通过第一流开口的部分取自涡流的径向最外侧区域，这里水含量最高，以及涡流邻近于第一环形部分的一端处，这里第一圆锥形部分的直径最大，并且因此流动速度最高，并且将油气与水分离的力量也因此最大。

在备选实施方案中，第一流开口位于第一圆锥形部分中。在第一流开口的这个位置的情况下，集中在第一圆锥形部分的表面附近的油气的一些将随水流过第一流开口，并且将存在于中间涡流中，这里气泡可以帮助捕获油并且可以增加中间涡流中存在的少量气泡的聚结。

在优选的实施方案中，第二内部环形壁具有第二环形径向部分，所述第二环形径向部分从第二圆锥形部分延伸至圆柱形侧壁。虽然可以仅在第一圆锥形部分上使用环形径向部分，优选的是第二环形径向部分将第二圆锥形部分与圆柱形侧壁连接，所述第二环形径向部分有助于获得在第二圆锥形部分的较大直径端获得最强流动，以及沿第二圆锥形部分的涡流的普遍强化。在第一圆锥形部分与第二圆锥形部分之间出现的中间涡流在获得高分离的效率上的特殊益处是在流过第二流动开口的水中获得气和油的低含量。与现有技术的分离罐比较这使得能够降低分离罐单元的高度。虽然可以仅在第二圆锥形部分上使用环形径向部分，优选的是分离罐单元配备有延伸自第一圆锥形部分的第一环形径向部分和延伸自第二圆锥形部分的第二环形径向部分。

在一个实施方案中，第二流动开口位于第二环形径向部分中。对于第二流动开口的这个位置的益处，参见上面对第一流开口位于第一环形径向部分中的益处的解释。第二流动开口的这个位置对于中间涡流提供类似的益处。

备选地，第二流动开口可以位于第二圆锥形部分中，如在第二圆锥形部分延伸至圆锥形侧壁的实施方案中。

在优选的实施方案中，第一和第二内部环形壁的尺寸和形状基本上相同，这使得易于制造和保养，并使流动条件更均匀。

在一个实施方案中，第一流开口在圆周方向上被安置在用于流体的入口后面110至355°的范围内的下游。虽然可以使第一流开口位于用于流体的入口下游小于110°处，离入口更远距离处的位置提供了将流入流体中的能量更好地用于增强涡流的益处。可以将第一流开口部分地或完全地安置于与用于流体的入口相同的圆周位置，这是可以实施的，例如，如果用于流体的入口与第一流开口之间在高度上存在差别，但是当用于流体的入口位于在高度方向接近于第一流开口之处时，第一流开口应该优选不与入口重叠，因为这可以由流入流体在第一流开口之上建立低压导致不适宜的喷射效应。

在优选的实施方案中，第二流开口在圆周方向上被安置在第一流开口后面110至355°下游范围之内。当迫使向下流动通过第一流开口的流体在圆周方向流动通过一定距离而无法流过第二流开口时，它起到保持强中间涡流的作用。虽然可以使第二流开口位于比距离用于流体的入口110°更近处，它优选位于距离第一流开口至少110°的下游，并且适宜地距离第一流开口至少260°的下游。

在一个实施方案中，将挡板安装在离第二流开口一定距离处。挡板引起通过第二流开口的流动方向改变，从而促进第二圆锥形部分与第二出口之间的分离罐单元的下部中的涡流。

在另一个实施方案中，将挡板安装在离第二流开口一定距离处，所述挡板是从侧壁在径向上延伸的环形圈。该环形圈在促进第二圆锥形部分与第二出口之间的分离罐单元的下部中的涡流上尤其有效，因为来自第二流开口的流体流沿分离罐单元的侧壁前进并且当环形圈阻止其在侧壁附近区域向下流动时，迫使其变成涡流。

优选地，第一内部环形壁与第二内部环形壁之间的垂直距离小于第二内部环形壁的垂直尺寸。第二内部环形壁将因此突出至由第一内部环形壁包围的内部区域中，并且两个内部环形壁之间的圆锥形、环形、中间区域的体积变得相对小，以使中间涡流的速度更快。如果选择较小的垂直距离，并且从而较小的体积，那么中间涡流的速度倾向于更高。

在一个实施方案中，第一内部环形壁与第二内部环形壁之间的垂直距离在第一环形径向部分径向宽度的0.5至5倍的范围内。如果垂直距离小于第一环形径向部分径向宽度的一半，第一圆锥形部分与第二圆锥形部分之间的距离变得太小以致于由摩擦引起的流动阻力可能变得过大。如果垂直距离大于第一环形径向部分径向宽度的五倍，第一圆锥形部分与第二圆锥形部分之间的距离变得太大以致于中间涡流速度过小。

在一个实施方案中，在位于罐底部上方在罐的总内部高度的1/6-1/2的范围内，优选在该高度的1/5至2/5的范围内的距离处的位置，将第二内部环形壁固定至罐的圆柱形侧壁。罐内在内部环形壁之下的空间是相对开放的空间，在这里有时允许可能留下的气体向上升起。

可以使来自第一出口的流在不带有控制的情况下变化，但是为了最优化分离罐性能并为了获得第一出口的流出物中相对高的油量，优选的是分离罐单元具有用于控制来自分离罐单元的第一出口的流的流量控制阀。流量的设定使得能够调节通过第一出口的流中油气之间的比例。太高的流量可能导致流出过多气体并且作为结果导致在流出物中相对于气体过少量的油。太低的流量可能导致分离罐单元中液面的降低并且作为结果导致无法流通以及分离罐性能下降。

在优选的实施方案中，分离罐具有将第一出口处压力控制为低于第二出口处压力的压力控制装置。压力控制装置可以位于分离罐处，或者在用于油气的第一出口下游的系统中。当分离罐运行时，单个分离罐单元中的液面在用于油气的第一出口周围以脉动方式上升和下降，并且当分离罐单元的用于油气的第一出口处的压力低于用于水的第二出口处的压力，并且优选低至少0.2巴，适宜地低约0.4巴时，那么脉动液面变化的幅度更小，并且作为结果与油一起流出的水的量减少。当在分离罐的下游侧控制压力(如通过控制下游废料罐中的压力)时，整体上控制分离罐的压力，当分离罐包含两个以上分离罐单元时也是这样。

下面将参考例示和示意图更详细地描述本发明的实施方案的实例，其中

图1是根据本发明的分离罐的例示，

图2是沿通过图1的分离罐的线II-II的横截面，

图3和4是分离罐的第二实施方案类似于图1和2的例示，

图4是图1中的分离罐的第三实施方案的例示，

图5是第三实施方案的类似于图1的例示，

图6是根据本发明带有安排为一个在另一个顶部上的两个分离罐单元的分离罐的例示，

图7-9是其中串联或并联使用三个分离罐的例示，并且

图10是显示了注气至入口流体的例示。

用于将油气与水分离的分离罐，在图1中总体地标记为1，为具有分离罐单元的基本上圆柱形罐，所述分离罐单元带有切向安置的入口2，所述入口用于流体，如包含至少95％水和将要从水中清除的一些油气的混合物。分离罐单元具有该单元的上部6中的第一出口4和该单元的下部7中的第二出口3。该分离罐单元具有圆柱形侧壁16，并且在入口2的水平面之下，第一内部环形壁5从圆柱形侧壁并且向内并向上在第一圆锥形部分9中延伸，终止于第一圆锥形部分上端处的第一中心开口8中。第一中心开口8使得流体流能够在位于第一内部环形壁5上方的上部6与位于第一内部环形壁5下方的分离罐单元下部之间交换。也可以将这种分离罐称作水力旋流器或紧凑型浮选装置(CFU)。

在尺寸和形状上与第一内部环形壁基本上相同的第二内部环形壁15被安置在分离罐单元中第一内部环形壁之下垂直距离B处。第二内部环形壁具有终止于第二圆锥形部分上端第二中心开口18中的第二圆锥形部分19。第二中心开口18具有与第一中心开口8相同的直径并且这两个开口优选位于与分离罐单元的纵向中心轴C同轴处。因此分离罐单元的最内部中心区域在垂直方向上从上部6向下开口至第二出口4上方的区域。圆柱形侧壁16平行于中心轴C在罐的弯曲端底部之间延伸。

外部或上部涡流出现在第一内部环形壁与圆柱形侧壁16之间容积中的上部6中。由于涡流中的旋转运动，油气倾向集中于第一内部环形壁的外表面上并且当气泡聚结至能够上升的足够大小时沿所述外表面向上上升。在涡流中除旋转运动以外，还存在水的向下运动。在第一内部环形壁的下端，流体可以流过第一流开口10并且进入位于第一内部环形壁5与第二内部环形壁15之间的中间容积17。在中间容积17内流体在涡流中，并且存在于水中的油气集中于第二内部环形壁的外表面附近。中间容积中的涡流非常受约束，因为该容积由在中间容积的很大部分平行延伸的内部环形壁限定。第二内部环形壁对流中的气体具有强聚结作用。在中间容积中的涡流中除旋转运动以外，还存在水的向下运动。在第二内部环形壁的下端，流体可以流过第二流开口20进入第二内部环形壁下方的容积。基本上净化的水的下方涡流存在于分离罐单元的下部。

分离罐单元中用于流体的入口7在切线方向，以使得它沿圆柱形侧壁16内侧在水平方向上喷射入口流，结果是入口流起到使分离罐单元内的流体以涡流旋转的作用。旋转运动使得较轻的成分如油滴和气泡被迫朝向罐的中心运动。归因于旋转和引力效应，流体中的油气倾向于集中在流体流的径向内侧部分，在这里油气倾向于以向上的方向移动，与水的向下运动相反。第一内部环形壁以数种方式协助油气的向上运动。当流体流遇到第一内部环形壁时，如上面所描述的，油气泡将聚结并且变得更大，并且从而由于低于周围的水的密度获得增加的上升倾向。在内部环形壁的上端，气泡和油可以在中心部分中向上流动。油气集中在流体流的上表面处。

可以以数种不同方式获得切向入口流。一种可能性是安装入口管25以使其在进入分离罐单元的入口处在切线方向延伸。另一种可能性是在入口处放置挡板，以使得入口流对着切线方向，而不管入口管在入口开口附近如何延伸。例如入口管可以在径向上延伸进入分离罐单元中并且具有安装在开口前方的挡板。

可以通过出口管26将第一出口4连接至废料罐(未显示)。第一出口4连接有流量控制阀23。如果在运行过程中将该阀关闭，分离罐单元将排空其自身的水并将被填充有气体。如果在运行过程中将阀23完全打开，通过第一出口的流量将是巨大的并且流中的水含量将通常过高。优选设定阀23以使通过出口管26的流出物中的水含量较低。

当使用废料罐时，可以再一次使得油、气和水分离，然而这里油含量高，尤其是在精确设定阀23以最小化水含量并且运行条件稳定的情况下。通过具有压力控制阀形式的压力控制装置的油管线将油从废料罐回收，所述压力控制阀用于控制废料罐中的压力并且因此也控制第一出口4处的压力。备选地，或者当不存在废料罐时，压力控制装置24可以位于出口管26中。

用于平缓第二出口3附近的流的装置12可以是圆锥形(中国帽)并且用支柱(未显示)支撑至分离罐单元端壁。圆锥形装置12之上的区域中容积与圆锥形装置12之下的区域仅通过圆锥形装置12的外边缘与该单元的侧壁或端壁的内表面之间的环形空间流体连接。向下流动的水因此必须通过该环形空间以便流至第二出口3。从而在水通过第二出口3离开之前，将单元下部中的涡流打破或者明显地阻抑。

将罐单元中的压力P_t保持在高于出口管26中的压力Po，所述出口管26输送废油、气以及如果不可避免还有水。优选，压力差Pt-Po为约0.4巴。罐单元中的压力Pt应该优选高于水出口导管27中的压力Pw，即Pt＞Pw，并且适宜地将Pt保持在比Pw高约0.5巴的压力。作为实例，可以使用与分离罐连接的压力控制阀控制压力差，或者它可以备选地是在分离罐的上游和下游的处理系统中设定压力的装置。然而，这使得分离罐的校正功能严重依赖于其他系统。第二出口3优选具有水出口导管27中的压力控制阀13。在压力控制阀13的下游在水出口导管27中压力为Pw，并且罐单元中的压力Pt优选高于Pw。

分离罐单元的上部中的第一出口4位于离分离罐单元的顶部距离A处。这使得气体能够积累在单元的最上部中。当气体填满第一出口4之上的容积并且气体水平面向下达到第一出口时，那么气体流入出口开口14中并通过出口管26离开。收集在最上部中的气体比存在于单元下部的液体/气体流体可压缩性大得多，并且所收集的气体从而可以起着吸收分离罐单元入口和出口中瞬间压力变化的缓冲作用。需要特定体积的气体以便在正常运行过程中获得该效果，并且因此优选的是出口开口位于分离罐单元上端下方圆柱形侧壁16直径的7至20％的范围内，并且更优选在该直径的10至15％的范围内。

气体来自通过入口管25流入单元中的水、油气的混合物。在该单元中的涡流内气体起收集油的作用，并且通过聚结，气泡的大小增加并且使得气泡能够获得大的尺寸使得：它们能够经由水流上升并且漂浮在该单元的最上部区域中。由于分离罐单元中的整体条件，单元中的液面随气体中的压力水平降低和增加具有上下波动的倾向。因为油集中在液体的表面，波动优选较小以使得基本上只有油气通过第一出口4流出。

在通常运行中，通过积累气体直至气体使罐中的混合物的液体部分位移至刚好低于第一出口的水平面进行气体积累。此时气和油将通过第二出口排出并离开分离罐单元。液体混合物的水平面将升至高于用于油气的出口之上，并且新的一轮气体积累将发生。照这样将油自动地从分离罐单元中的水的顶部撇去。在通常操作中通过用于流体的入口流入单元中的流体的约0.2％-3％通过第一出口流出。

可以将附加的气体注入流进入口管25中的流体中。虽然水将典型地具有一定量的来自从其中将水抽出的蓄水池的气体，有益的是提供可以与流体混合的附加的气体，从而增加捕获流体混合物中油粒子的能力。用于注气的气体可以是适合于在流体中形成气泡的任何气体，例如CO₂、氮气或基于烃类的气体。优选地，从用于将油气与水分离的工艺再循环气体。可以通过设置从单元内容积的最上部通向入口管25的气体再循环导管102在单个分离罐单元中进行这种循环。入口管具有用于加入气体的装置103(图10)。如果该装置是喷射型的，它本身就能够从该单元抽取气体。流量控制阀104可以存在于导管102中。备选地，可以在导管102中使用用于增加气体压力的泵，并且之后可以将气体通过喷嘴开口注入到入口管25中的流体流中。在气体以比用于通过导管102再注入所需的速率更高的速率集中在单元上部的情况下，也可以将气体通过具有压缩机106和/或流量控制装置的气体出口管线105抽取。可以将通过管线105抽取的气体在联合的分离罐单元中利用。

所添加的气体量通常在每1m³流体计0.02至0.2标准m³的范围内。每1m³的流体计0.05至0.18标准m³的范围内的值是优选的，但是对于所加入的气体量也可以使用更高的值，如每1m³流体计至多0.3标准m³的量。标准m³是气体介质的标准立方米。标准m³是在海底油田领域中标准化的(干燥气体在15.6℃和101.325kPa的压力下的体积)。

典型地根据应处理的水的量选择分离罐单元的尺寸规格。在测试运行中发现优选可以将分离罐单元中的滞留时间选择为5至60秒，优选5至40秒，并且更优选8至35秒。在设定了滞留时间，并且所需的容量是已知的情况下，可以计算所需的有效浮选体积，并且计算可以基于以下假设：带有1m³有效浮选体积和30秒的液体滞留时间的分离罐单元具有120m³/小时的处理能力。如果将滞留时间降低那么将容量按比例增加，或者将体积按比例减小。如果处理能力增加并且滞留时间保持不变，那么必须将体积按比例增加。

优选将气体作为微小气泡分散在流体中，如通过位于离开入口开口仅较短距离的喷嘴装置注入到入口导管中的流体中，以便避免细小的气泡在进入分离罐单元中之前合并形成较大的气泡。优选在离用于流体的入口不超过5至40cm处进行在入口管25中的注气。在这种情况下，用于注入的一个或多个喷嘴可以位于环中，并且入口管可以具有引起管内流中的湍流，以便改善气体与流体的混合的限流器。

垂直侧壁16与第一圆锥形部分9的上侧之间的由弯箭头E标记的角度优选在15°至70°之间的范围内，并且适宜地在20至50°的范围内。

图2描绘了沿图1中的线II-II所取的罐1的横截面。进入的流体流通过切向设置的入口2进入罐1，并且基本上所有的进料都在可以进入穿过第一流开口10之前环绕第一圆锥形部分9。入口2的一端与第一流开口10的起始端之间的第一圆周角F优选在110-355°的范围内并且更优选在180-340°的范围内。第一流开口10的一端优选位于用于流体的入口2的起始端上游至少15°处。第一流开口10的一端与第二流开口20的起始端之间的第二圆周角G优选在110-355°的范围内并且更优选在180-340°的范围内。第二流开口20的一端优选位于第一流开口10起始端上游。

在下面其他实施方案的说明中，相同的附图标记用于相同类型的细节，并且仅描述与以上说明不同之处。

在图3和4的实施方案中，第一内部环形壁5具有第一环形径向部分11，所述第一环形径向部分11将圆柱形侧壁16与第一圆锥形部分9的较大直径端连接。与图1的第一实施方案比较，角E似乎略微减小并且第一圆锥形部分的倾斜更陡峭，但是同时存在更大的用于环绕第一圆锥形部分下端的涡流的容积。第一流开口10位于第一环形径向部分11中。第二内部环形壁15具有第二环形径向部分21，所述第二环形径向部分21将圆柱形侧壁16与第一圆锥形部分19的较大直径端连接。第二流开口20位于第二环形径向部分21中。

切向入口与罐的圆柱形侧壁一起组合提供了涡流在罐的上部的形成，以及罐的中间容积中和下部中的涡流的形成。优选的是涡流不在罐的中心形成涡流眼，所述眼没有液体混合物。涡流眼的形成是不希望的，因为它可能降低单元的处理能力。为了避免涡流眼的形成，可以将杆状、垂直延伸的涡流眼破坏器沿分离罐单元的中心线安装。这在原理上从WO2007/049245得知。根据本发明和图5中例示的实施方案，连接出口开口14与出口管26的管包含通过弯管互连的一定长度的中心管28和一定长度的径向管29。中心管28充当涡流眼破坏器。

图6的实施方案是包含一个安置在另一个顶部的两个分离罐单元的多级分离罐。将两个分离罐单元串联，即将上方分离罐单元中用于水的第二出口3与下方分离罐单元中用于流体的入口2通过中间管31连接。以这种方式将在上方分离罐单元中净化过的水在下方分离罐单元再进一步净化，并且考虑到用于装置所需面积，获得非常紧凑的设计。中间底部30将上方分离罐单元与下方分离罐单元分离。在分离罐内优选将分离罐单元相似地设计，然而也可以在相同的分离罐内具有不同设计的分离罐单元。

多级分离罐可以具有能够许可为检定压力容器的外部环形外壳。如图6中所示环形外壳内的中心区域可以容纳分离罐单元，并且在环形外壳内部可以安排流路以将流体输送进入和离开分离罐单元。

可以修改所附专利权要求的内容中的实施方案，并且也可以将不同实施方案的细节组合为专利权利要求内容范围内的其他实施方案。

作为实例分离罐可以配备有三个分离步骤，即一个安置在另一个顶部的三个分离罐单元。

作为进一步的备选，分离罐单元中的内部环形壁的一个或两个可以带有面向下的圆锥形部分，所述圆锥形部分具有作为第一内部环形壁的最下部的第一中心开口，以及作为第二内部环形壁的最下部的第二中心开口。

也可以将添加剂如絮凝剂在进入分离罐单元中之前加入至水中以便提高清洁效率。

因为根据本发明的分离罐除了导流叶片和涡流破坏器以外构造有所有垂直表面或具有陡坡，并且罐中没有狭窄的通道的方式，在分离器中没有空间易于堵塞或沉积固体材料。因此在井口生产设施处钻井流体的分离可以基本上连续地进行，而对于分离罐的维护不带有或仅带有最小的需要。

高生产能力结合最小空间需求和分离罐在操作上的鲁棒性，使得它适合用在离岸装置如油气生产平台。此外，它也非常适合于在位于海床上的油气的生产中使用，因为在这样的位置在空间上的约束条件可能甚至比在传统的油气生产平台上更严格，并且维护能力可能更低。该分离罐在岸边和离岸两者的油气生产中都是高度有用的。

分离罐1可以处理具有至少96％的水含量和总计至多4％的油气含量的流体混合物的形式的未净化的水的进入流。在水出口导管27处，可以放出带有少于0.001％油气含量的几乎纯净的水。通过出口管26，将油回收并且可以送至用于添加至油生产线。

下面描述分离罐的使用的实施例。

实施例1

在参考图1和2描述的实施方案中，入口管25中的进料压力为约1.8巴表压，并且分离罐单元中的压力为约1.3巴表压，并且压力控制阀13下游的水出口导管中的压力为约0.8巴表压。将压力控制装置24下游出口管26的压力保持为低于分离罐单元中的压力，如保持为约0.9巴表压。有益的是在单元中使用尽可能低压力，因为当压力更低时水中的气体将更大程度的蒸发。这将一方面提供用于在分离罐中使用的气泡，并且另一方面将水的气体含量清除并且从而将其更好的净化。

实施例2

将如图1和图2中所描述的设计的三个分离罐单元1、1′和1″如图7中所示相互连接。罐1的第一出口4用于油气并且被连接至罐1′上的入口2′。类似，罐1的第二出口3用于水并且被连接至罐1″上的入口2″。将所要净化的水通过入口2引导至罐1。在罐1中将该流体分离为气和油相以及水相。将气和油相从罐1通过第一出口4取出并且通过入口2′引入至罐1′。将水相从罐1通过第二出口3取出并且通过入口2″引入至罐1″。在罐1′中将气和油相分离为通过第一出口4′离开罐1′的气和通过第二出口3′离开罐1′的油。在罐1″中将水相分离为水和油/气。油/气通过第一出口4″离开罐1″，并且净化的水通过第二出口3″离开罐1″。为了改善罐1″中的分离，可以将另外的气体在入口2″注入至从第二出口3流入的井流体流。用于注入的气体可以是从第一出口4′回收的气体的一部分，如通过虚线114所标记的。两个罐1和1″设置有将罐中的气体区分别连接至入口2和入口2″中的喷射器的导管102。任选地罐1′也可以设置有这样的导管102。

通过所描述的构造，将来自井口包含油、气和水的流体非常有效地分离为油相、气相和水相，其中将通过第二出口3″离开罐1″的净化的水流净化两次。

实施例3

在该实施例中将水在三步过程中净化。如图8中所示将三个分离罐1、1′和1″串联。将水的入口流供应至入口2，并且通过出口管26取出油气相，并且将净化过的水通过水出口导管27取出。中间管31将罐1上的第二出口3与罐1′上的入口2′连接。中间管31′将罐1′上的第二出口3′与罐1″上的入口2″连接。罐1、1′和1″设置有将罐中的气体区分别与入口2、入口2′和入口2″中的喷射器连接的导管102。水的三步净化产生水出口导管27中非常低水平的油气。对于每个单独的第一出口4、4′和4″存在流量控制阀和压力控制装置。

实施例4

图9示意地描绘了将根据本发明的两个分离罐1和1′并联使用以便增加总生产能力的构造。水在入口2和2′进入罐1和1′。将油/气相在出口管26处取出，并且将净化后的水在水出口导管27处取出。罐1和1′设置有将罐中的气体区分别与入口2和入口2′中的喷射器连接的导管102。对于单独的第一出口4、4′设置单个的流量控制阀，然而对于单独的第一出口4、4′共同使用单个的压力控制装置。

Claims

1.一种分离罐，所述分离罐用于将油气与水分离，并且包括具有至少一个分离罐单元的基本上圆柱形的立式罐，所述分离罐单元具有用于流体的入口和第一内部环形壁、在所述分离罐单元的上部中的至少一个第一出口、以及在所述分离罐单元的下部中的至少一个第二出口；所述用于流体的入口沿所述罐的圆柱形侧壁的内侧对着切线方向；并且所述第一内部环形壁从所述罐的所述圆柱形侧壁延伸，并且具有第一圆锥形部分和在所述第一内部环形壁的一端的第一中心开口，以及在所述第一内部环形壁的下端的第一流开口，其中所述分离罐单元具有第二内部环形壁，所述第二内部环形壁在所述分离罐单元中被安置在与所述第一内部环形壁相隔一段距离处，并且从所述罐的所述圆柱形侧壁延伸，所述第二内部环形壁具有第二圆锥形部分、在所述第二内部环形壁的一端的第二中心开口、以及在所述第二内部环形壁的下端的第二流开口，并且其中在所述第一圆锥形部分与所述第二圆锥形部分之间存在圆锥形的环形中间容积，流体能够流过所述第一流开口并且进入所述中间容积，并且其中在圆周方向上，所述第一流开口被安置在所述用于流体的入口后面110至355°的范围内的下游，并且在圆周方向上，所述第二流开口被安置在所述第一流开口后面110至355°的范围内的下游。

2.根据权利要求1所述的分离罐，其中所述第一内部环形壁具有第一环形径向部分，所述第一环形径向部分从所述第一圆锥形部分延伸至所述分离罐单元的圆柱形侧壁，和/或所述第二内部环形壁具有第二环形径向部分，所述第二环形径向部分从所述第二圆锥形部分延伸至所述圆柱形侧壁。

3.根据权利要求2所述的分离罐，其中所述第一流开口位于所述第一环形径向部分中，和/或所述第二流开口位于所述第二环形径向部分中。

4.根据权利要求1或2所述的分离罐，其中所述第一流开口位于所述第一圆锥形部分中，和/或所述第二流开口位于所述第二圆锥形部分中。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中所述第一内部环形壁和第二内部环形壁的尺寸和形状基本上相同。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中在与所述第二流开口相隔一段距离处安装挡板。

7.根据权利要求2至3中的任一项所述的分离罐，其中在与所述第二流开口相隔一段距离处安装挡板，所述挡板是从所述侧壁在径向上延伸的环形圈。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中所述第一内部环形壁与所述第二内部环形壁之间的垂直距离小于所述第二内部环形壁的垂直尺寸。

9.根据权利要求2至3中的任一项所述的分离罐，其中所述第一内部环形壁与所述第二内部环形壁之间的垂直距离在所述第一环形径向部分的径向宽度的0.5至5倍的范围内。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中在位于所述罐的底部上方的所述罐的总内部高度的1/6-1/2的范围内的距离处的位置，所述第二内部环形壁被固定至所述罐的所述圆柱形侧壁上。

11.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中在位于所述罐的底部上方的所述罐的总内部高度的1/5至2/5的范围内的距离处的位置，所述第二内部环形壁被固定至所述罐的所述圆柱形侧壁上。

12.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中所述分离罐单元具有用于控制来自所述第一出口的流的流量控制阀。

13.根据权利要求1至3中的任一项所述的分离罐，其中压力控制装置控制所述第一出口处的压力低于所述第二出口处的压力。