CN102641609B - 一种仰角式高含水率油气水三相分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仰角式高含水率油气水三相分离器，包括：罐体与水平方向呈一定倾角；进液管位于罐体左上方，与伸入罐体且与罐体平行的布液管相连，布液管沿管程方向两侧均匀对称开孔；布液管外部设阻流筒，布液管顶部外壁与阻流筒顶部内壁相切；阻流筒下方装有两块平行折流板；折流板右侧为气堰板和油堰板；气堰板左上方设排气口，排气口下方设丝网捕雾器；罐体左下侧为排水口，排水口右上方为水堰板，水堰板右侧设三块平行放置的孔板；罐体最右侧为排油口。本发明结构简单，其仰角构造同时兼备了卧式分离器和立式分离器的优点，具有体积小，占地少，处理量大，分离效率高，操作维护简单，不降低产出液压力，几乎零能耗等特点。

Description

一种仰角式高含水率油气水三相分离器

技术领域

本发明涉及油气水三相混合物的分离处理装置，特别是指一种可有效分离高含水率油气水三相混合物的仰角式分离设备。

背景技术

地层中的石油在开采出来的过程中随着压力和温度等条件的变化，常呈气液两相。而在水驱油藏开发或者在注水开采过程中，油井产物常含有大量的采出水，且当油田进入高含水期之后，单井产量日趋下降，采出液含水率迅速增加，可达90%以上。

传统的三相分离器有立式和卧式之分。在立式分离器重力沉降区和集液区内，分散相运动方向与连续相运动方向相反，气液界面面积小，日处理量小，但立式分离器体积小，占地面积小。而在卧式分离器中分散相运动方向与连续相运动方向垂直，气液界面面积大，处理量大，且有利于分离器内气液达到相平衡，但卧式分离器体积大，占地面积大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的技术状况，提供一种同时兼备卧式和立式分离器的优点，具有体积小，占地少，处理量大，效率高，操作维护简单，不降低产出液压力，几乎零能耗的仰角式高含水率油气水三相分离器。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：该仰角式高含水率油气水三相分离器，包括仰角式罐体、混合物进液管、两侧均匀开孔的布液管、排水口、排气口、排油口、设置在布液管外部的阻流筒、设置在阻流筒下方的两块平行折流板、设置在排气口下方的丝网捕集器、设置在罐体左侧的水堰板、排气口右侧的气堰板、罐体右侧的油堰板以及设置在水堰板右侧的三块平行孔板。其特征在于：

所述罐体为仰角式构造，其倾角随着含水率的不同而变化，一般选择9o~15o为宜。罐体的长径比一般为15~20，其内部从左到右依次安装有水堰板、孔板组合、折流板、气堰板和油堰板，将罐体从左到右依次分为集水区、混相区、集气区和集油区。

所述排水口设置在集水区所在的位置，所述折流板和阻流筒设置在混相区所在的位置，所述排气口设置在集气区所在的位置，所述丝网捕集器设置在排气口的正下方，所述排油口设置在集油区所在的位置。

所述孔板组合设置在罐体的中部偏左侧，孔数和孔径视混合物的组分而定，一般选择孔隙度为20%左右，排列方式为经典的正三角形。孔板一共有三块，均与罐体垂直，其中两侧孔板开孔方向相对，与中间孔板开孔方向错开一定角度，形成开孔相互交错的孔板组合。

所述混合物进液管水平放置，其末端与布液管相连。布液管与罐体平行放置，其顶部外壁与阻流筒顶部内壁相切，布液管沿管程方向两侧均匀对称等间距地开有出料孔，而右侧末端出口封闭，不允许流体通过。

所述丝网捕集器一般由直径为0.05~0.5mm的碳钢、不锈钢等编织并叠成厚100~150mm的网垫，具有很高的空隙率和比表面积。为提高捕雾效率，截获更小粒径的油滴，可以选择使用直径更细的钢丝，或者对捕集器进行加密。

所述折流板共有两块，均呈“7”字型，彼此平行放置。头部垂直于罐体，主体部分沿罐体方向的长度应大于阻流筒沿罐体方向的长度，使阻流筒出流充分受到折流板分离作用的影响。折流板主体部分与罐体的倾角因混合组分浓度的不同而有差异，一般比罐体倾角大6°~9°，也就是一般与水平面呈15°~24°角。

为了观测到罐内液面的位置，可以在混相区和集油区内安装液位控制阀，以便随时观测液面的情况。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本仰角式高含水率油气水三相分离器的仰角构造同时兼备了卧式分离器和立式分离器的优点，既保留了卧式分离器气液界面面积大、分散相与连续相的运动近似垂直、日处理量大的特点，又兼备立式分离器体积小、占地面积少、便于清洁等特点。

通过在分离器后端设置开孔交错的孔板组合，可以对油滴的下流进行阻挡，减少了油滴随水从排水口流出的几率，提高了分离效率。

通过在布液管的外部设置阻流筒，起到了旋流预分离和整流的作用，防止布液管开孔出流扰乱分离器主流场，减少了因涡流造成的分离不彻底。

通过在阻流筒的下方设置一对彼此平行的折流板，既对水相起到了阻挡作用，促进了油水分离，同时也通过混合流体与折流板的碰撞作用使气体更容易从液相混合物中分离出来，提高了气液分离效率。

通过在排气口下方设置丝网捕集器，可以通过油滴惯性碰撞、丝网直接拦截和油雾的布朗运动捕集油滴，提高了分离效率。

附图说明

图1是本仰角式高含水率油气水三相分离器的结构示意图。

图2是该分离器孔板的结构示意图（A-A剖面）。

图3是阻流筒和布液管的位置示意图（B-B剖面）。

图4是布液管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明。

如图1所示：本装置包括水堰板1、排水口2、一号孔板3、二号孔板4、三号孔板5、混合物进液管6、阻流筒7、布液管出料孔8、布液管9、一号折流板10、二号折流板11、罐体12、排气口13、丝网捕集器14、气堰板15、油堰板16、排油口17。

混合物进液管6水平放置，右端与布液管9相连。布液管9与罐体12水平放置，其沿管程方向两侧均匀对称等间距地开有出料孔8，外部安装有阻流筒7，布液管9外壁与阻流筒7顶部内壁相切（如图3所示），阻流筒7下方安装有两块彼此平行的折流板10和11。罐体的右上方装有排气口13，排气口13的入口处设置有丝网捕集器14，丝网捕集器14的右端与气堰板15相邻，气堰板15的右下方安装有油堰板16，油堰板16的右侧装有排油口17。在罐体12的左下方装有排水口2，排水口2右上方设置有水堰板1，水堰板1右侧为三块平行孔板3、4和5，一号孔板3和三号孔板5的开孔方向相对，与二号孔板4开孔方向错开一定角度，形成开孔相互交错的孔板组合。

在所示分离器中，水堰板1左侧的空间区域为集水区A，一号折流板10与阻流筒7之间围成空间区域B，一号折流板10和二号折流板11之间围成空间区域C，二号折流板11与罐体下壁之间围成空间区域D，空间区域B、C和D构成了分离器的混相区，阻流筒7的右端与气堰板15之间围成的空间区域为集气区E，油堰板16右侧的空间区域为集油区F。

当混合物由进液管6进入布液管9后，由于布液管9右端的开口是封闭的，故混合液体将从布液管出料孔8流出，由于布液管9顶部外壁与阻流筒7顶部内壁相切放置，此时流体将沿阻流筒7的内壁旋转流动，流至混相区的B区域，混合物中的气体则将上升至集气区E，气体在前进过程中会受到气堰板15的阻拦，经过丝网捕集器14对液滴的过滤后，气体由排气口13排出。油水混合流体将沿着一号折流板10流动，由于重力作用，水相将会向罐体底部流动，在通过一号孔板3、二号孔板4、三号孔板5形成的开孔相互交错的孔板组合时，水中的油滴容易被拦截，不易随水流出，进而增加了分离效率。在通过孔板组合后，水继续向左下方流动，遇到罐体底部阻拦时可能会发生回流，此时就会被水堰板1阻拦，进而从排水口2排出。随着混合物的不断流入，油水混合物液面也在不断上升。由于密度的差异，油膜浮于油水混合物液面之上。当混合物液面上升至混相区的C区域时，水相将会受到二号折流板11的阻挡，而油相则能从二号折流板11的前端越过。当分离器处理量进一步增大，油水混合物液面上升至混相区的B区域时，一号折流板10将代替二号折流板11实现油水分头流动的主要功能，而浸没于油水混合物液面下方的一号折流板10的“7”字背部和二号折流板11则可起到聚集水中悬浮油滴，辅助油水分离的功能。当油相界面高度超过油堰板16的高度时，油将会流入集油区E，进而从排油口17排出。

Claims (5)

1.一种仰角式高含水率油气水三相分离器，包括水堰板(1)、排水口(2)、一号孔板(3)、二号孔板(4)、三号孔板(5)、混合物进液管(6)、阻流筒(7)、布液管出料孔(8)、布液管(9)、一号折流板(10)、二号折流板(11)、罐体(12)、排气口(13)、丝网捕集器(14)、气堰板(15)、油堰板(16)、排油口(17)，其特征在于：

所述罐体(12)为仰角式结构，其内部从左到右依次为水堰板(1)、一号孔板(3)、二号孔板(4)、三号孔板(5)、上下平行放置的一号折流板(10)和二号折流板(11)、一号折流板(10)正上方的阻流筒(7)和与阻流筒顶部内壁相切放置的布液管(9)、气堰板(15)、油堰板(16)，水堰板(1)左侧的空间区域为集水区(A)，一号折流板(10)与阻流筒(7)之间围成空间区域(B)，一号折流板(10)和二号折流板(11)之间围成空间区域(C)，二号折流板(11)与罐体下壁之间围成空间区域(D)，空间区域(B)、(C)和(D)构成了分离器的混相区，阻流筒(7)的右端与气堰板(15)之间围成的空间区域为集气区(E)，油堰板(16)右侧的空间区域为集油区(F)；所述排水口(2)设置在集水区(A)所在的位置，所述混合物进液管(6)水平放置，其右端与布液管(9)相连，布液管(9)沿管程方向两侧均匀对称等间距地开有布液管出料孔(8)，所述排气口(13)设置在集气区(E)所在的位置，所述丝网捕集器(14)设置在排气口(13)的正下方，所述排油口(17)设置在集油区(F)所在的位置。

2.根据权利要求1所述的仰角式高含水率油气水三相分离器，其特征在于：所述罐体左侧的一号孔板(3)、二号孔板(4)、三号孔板(5)为三块彼此平行且与罐体垂直的孔板，其中一号孔板(3)与三号孔板(5)开孔方向相对，与二号孔板(4)开孔方向错开一定角度，形成开孔相互交错的孔板组合，具有拦截水中油滴的作用。

3.根据权利要求1所述的仰角式高含水率油气水三相分离器，其特征在于：所述混合物进液管(6)水平放置，右端与布液管(9)相连，布液管(9)平行于罐体设置，其右端出口封闭，而沿管程方向两侧均匀对称等间距地开有布液管出料孔(8)，每侧孔数为4～8个。

4.根据权利要求1所述的仰角式高含水率油气水三相分离器，其特征在于：布液管(9)外部装有阻流筒(7)，布液管(9)顶部外壁与阻流筒(7)顶部内壁相切，起到旋流预分离和整流的作用，有效防止布液管开孔出流扰乱分离器主流场，减少因涡流造成的分离不彻底。

5.根据权利要求1所述的仰角式高含水率油气水三相分离器，其特征在于：所述阻流筒(7)下方的一号折流板(10)、二号折流板(11)为两块平行放置、呈“7”字型的挡板，其头部与罐体垂直，折流板主体部分与罐体的倾角因混合组分浓度不同而有差异，比罐体倾角大6°～9°，也就是与水平面呈15°～24°，其沿罐体方向的长度大于阻流筒(7)的长度，使阻流筒出流充分受到折流板分离作用的影响。