CN102899074B - 集成式页岩油分离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式页岩油分离系统，是由自动分砂器、横向二级分砂器、液体变换器、气液二级分离器、气体收集器、油水分离器和油水二级分离器构成；其中，自动分砂器通过自动分砂器出液口连接横向二级分砂器，横向二级分砂器通过导液管连接液体变换器，自动分砂器出气口通过导气管与气液二级分离器连接，液体变换器通过液体变换器出气口连接气液二级分离器，气液二级分离器再连接气体收集器；液体变换器通过出液口连接油水分离器，油水分离器通过油管连接油水二级分离器；本发明实现了原液中的砂、气、水和油的分离，本发明进行多次分离，保证了分离的纯度，对于原液中的各相均进行了回收；本发明置操作简单，分离效果好，所受环境约束小。
Description
技术领域
[0001] 本发明属于页岩油分离技术领域，具体涉及一种能够对开采获得的页岩油进行气固液三相分离的集成式页岩油分离系统。
背景技术
[0002]目前，页岩油气固液三相分离的主要方法是依次从三相混合物中分离出固体颗粒及杂质、所开采的可燃气、水及页岩油。
[0003] 申请号为00804688.3的中国申请公开了一种三相分离器，该装置包括一个布置在气体区域中的初级分离器，以及一个布置在气体区域中的斜面回流盘，其具有一个下端，该下端位于靠近罐槽入口端壁面的部位，这样就在下端和入口端壁面之间形成了一个通道。其没有进行分离固体的功能，并且在分离液体中效率不高，所提取的油的纯度有待提闻。
[0004] 申请号为200810094026.1的中国申请公开了一种气、液、固三相分离器，其特征在于分离筒内侧面中心位置固定有一个槌形体，底端面封闭，开有一根排砂管及一根排液管，此分离筒内底端由下向上依次固定连接排液段、集液段以及脱气锥，排气管由脱气锥起，贯穿脱气锥、集液段以及排液段的中心部分后引出分离筒外。该气、液、固三相分离器由于采用了结构复杂的槌形体，使得制作成本提高，由于只采用以及分离，所以其整体的过滤纯度也有待提高。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种逐步实现气体、固体、水、油的分离，并具有较高分离纯度的集成式页岩油分离系统。
[0006] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现:
[0007] 本发明是由自动分砂器、横向二级分砂器、液体变换器、气液二级分离器、气体收集器、油水分离器和油水二级分离器构成；其中，自动分砂器通过自动分砂器出液口连接横向二级分砂器，横向二级分砂器通过导液管连接液体变换器，自动分砂器出气口通过导气管与气液二级分离器连接，液体变换器通过液体变换器出气口连接气液二级分离器，气液二级分离器再连接气体收集器；液体变换器通过出液口连接油水分离器，油水分离器通过油管连接油水二级分离器。
[0008] 所述的自动分砂器、横向二级分砂器、液体变换器、气液二级分离器和油水二级分离器均为至少两套，用以提高分离效率。
[0009] 所述的自动分砂器是由自动分砂器出气口、第一自动分砂盘、第二自动分砂盘、第三自动分砂盘、挡液板、出液口、排砂口、进液口、自动分砂器集气室组成，其中第一自动分砂盘、第二自动分砂盘、第三自动分砂盘和挡液板均通过端部凸台与同步带轮端部孔固连，四个同步带轮通过同步带连接，实现各个分砂盘和挡液板的同步转动。
[0010] 液体变换器是由液体变换器进液口、液体喷泉管、液体变换器出液管、液体二次回流口和液体变换器出气口组成，液体喷泉管固定安装在液体变换器中，其一端对准液体变换器进液口。
[0011] 所述的气液二级分离器具有进液腔和出气腔，进液腔和出气腔之间为阻液通气器，外部由气液二级分离器主体进行密封；进液腔左部为气液二级分离器进液管，下部通过液体回流口连接液体二次回流管，上部为连接自动分砂器出气口的进气口 ；出气腔通过出气口连接气体收集器。
[0012] 所述的横向二级分砂器是由横向二级分砂器进液管和横向二级分砂器出液管构成，其间为进液挡板和出液挡板，两板之间具有填充物。
[0013] 所述的油水分离器为左右对称结构，是由阶梯漫液板、I级透液板、I级挡液板、II级透液板、II级挡液板、末级透液板、出油器和出水器组成，阶梯漫液板处于两端上部，I级透液板、I级挡液板、II级透液板、II级挡液板和末级透液板依次排列直至油水分离器中间位置，并且前一级挡液板和透液板的高度均高于下一级挡液板和透液板，同一级的挡液板和透液板的高度相同，出油器位于两块末级透液板之间，出水器处于油水分离器底部，出水器连接油水二级分离器。其中出油器的形状为莲蓬结构，其高度恰位于在工作时的液面高度，保证了分离出油的纯度。
[0014] 所述的油水二级分离器是由油水二级分离器排油管、排水管、排污管、二级分离器主体和集油室组成，排污管处于油水二级分离器底部，排水管处于油水二级分离器下部侧壁上，油水二级分离器排油管和集油室位于油水二级分离器顶部。
[0015] 本发明的优点和有益效果是:通过独特的自动分砂器设计，能够分离出液体中的固体并能实现自动排砂。通过横向二级分砂器、液体变换器、气液二级分离器、气体收集器、油水二级分离器的设计，以及设置多级挡液板和透液板的油水分离器的设计，能够极大地提高提取油的纯度。设计的液体变换器能够充分的将液体中的气体分离出，进而提高气液的分离纯度。通过该集成式页岩油分离系统，实现了原液中的砂、气、水和油的分离。更重要的是，本发明进行多次分离，保证了分离的纯度，对于原液中的各相均进行了回收。本发明操作简单，分离效果好，所受环境约束小。
附图说明
[0016] 图1为本发明的立体示意图。
[0017] 图2为本发明之自动分砂器的半剖图。
[0018] 图3为本发明之自动分砂器的排砂示意图。
[0019] 图4为本发明之自动分砂盘的整体连接图。
[0020] 图5为本发明之液体变换器的轴侧剖面图。
[0021] 图6为本发明之气液二级分离器的轴侧剖面图。
[0022] 图7为本发明之横向二级分砂器的轴侧剖面图。
[0023] 图8为本发明之油水分离器的轴侧剖面图。
[0024] 图9为本发明之油水二级分离器的轴侧剖面图。
[0025] 图10为本发明之出水器的立体示意图。
[0026] 图11为本发明之出油器的轴侧剖面图。
[0027] 图中:1、自动分砂器；2、液体变换器；3、气体收集器；4、气液二级分离器 5、横向二级分砂器；6、油水分离器；7、油水二级分离器；8、导气管；9、导液管；10、自动分砂器出气口 ；11、第一自动分砂盘；12、第二自动分砂盘；13、第三自动分砂盘；14、挡液板；5、出液口 ；16、排砂口 ；17、进液口 ；18、自动分砂器集气室；19、端部凸台；20、同步带轮端部孔；21、同步带轮；22、液体喷泉管；23、液体变换器出液管；24、液体变换器进液口 ； 25、液体变换器出气口 ；26、液体二次回流口 ；27、阻液通气器；28、气液二级分离器主体；29、液体回流口 ；30、气液二级分离器进液管；31、液体二次回流管；32、进液挡板；33、出液挡板；34、填充物；35、横向二级分砂器进液管；36、横向二级分砂器出液管；37、阶梯漫液板；38、I级透液板；39、I级挡液板；40、II级透液板；41、II级挡液板；42、末级透液板；43、出水器；44、第一出水导液管；45、第二出水导液管；46、出油器；47、油水二级分离器排油管；48、排水管；49、排污管；50、油水二级分离器主体；51、集油室；52、出水器排水孔；53、出水器排水管；54、出油器排油孔；55、排油管。
[0028]
具体实施方式
[0029] 请参阅图1所示，本发明是由自动分砂器1、横向二级分砂器5、液体变换器2、气液二级分离器4、气体收集器3、油水分离器6和油水二级分离器7构成；其中，自动分砂器I通过自动分砂器出液口 15连接横向二级分砂器5，横向二级分砂器5通过导液管9连接液体变换器2，自动分砂器出气口 10通过导气管8与气液二级分离器4连接，液体变换器2通过液体变换器出气口 25连接气液二级分离器4，气液二级分离器4再连接气体收集器3 ;液体变换器2通过出液口 23连接油水分离器6，油水分离器6通过油管连接油水二级分离器7。
[0030] 所述的自动分砂器1、横向二级分砂器5、液体变换器2、气液二级分离器4和油水二级分离器7均为至少两套，用以提高分离效率。
[0031] 请参阅图2和图3所示，所述的自动分砂器I是由自动分砂器出气口 10、第一自动分砂盘11、第二自动分砂盘12、第三自动分砂盘13、挡液板14、出液口 15、排砂口 16、进液口 17、自动分砂器集气室18组成,如图4所不,其中第一自动分砂盘11、第二自动分砂盘12、第三自动分砂盘13和挡液板14均通过端部凸台19与同步带轮端部孔20固连，四个同步带轮21通过同步带连接,实现各个分砂盘和挡液板14的同步转动。
[0032] 请参阅图5所示，液体变换器2是由液体变换器进液口 24、液体喷泉管22、液体变换器出液管23、液体二次回流口 26和液体变换器出气口 25组成，液体喷泉管22固定安装在液体变换器2中，其一端对准液体变换器进液口 24。
[0033] 请参阅图6所示，所述的气液二级分离器4具有进液腔和出气腔，进液腔和出气腔之间为阻液通气器27，外部由气液二级分离器主体28进行密封；进液腔左部为气液二级分离器进液管30，下部通过液体回流口 29连接液体二次回流管31，上部为连接自动分砂器出气口 10的进气口 ；出气腔通过出气口连接气体收集器3。
[0034] 请参阅图7所示，所述的横向二级分砂器5是由横向二级分砂器进液管35和横向二级分砂器出液管36构成，其间为进液挡板32和出液挡板33，两板之间具有填充物34。
[0035] 请参阅图8所示，所述的油水分离器6为左右对称结构，是由阶梯漫液板37、I级透液板38、I级挡液板39、II级透液板40、II级挡液板41、末级透液板42、出油器46和出水器43组成，阶梯漫液板37处于两端上部，I级透液板38、I级挡液板39、II级透液板40、II级挡液板41和末级透液板42依次排列直至油水分离器6中间位置，并且前一级挡液板和透液板的高度均高于下一级挡液板和透液板，同一级的挡液板和透液板的高度相同，出油器46位于两块末级透液板42之间，出水器43处于油水分离器6底部，出水器43连接油水二级分离器7。其中出油器46的形状为莲蓬结构，如图11所示，出油器46是由排油管55和其上部的出油器排油孔54构成，出油器排油孔54冲向上方，出油器46的高度恰位于在工作时的液面高度，分离后的油可以从出油器46上端的出油孔54流出，进一步保证了分离出油的纯度，该形状设计能保证分离过程中小的波动；如图10所示，所述出水器43是由出水器排水管53和其顶端的出水器排水孔52构成，出水器排水孔52冲向下方,分离后的水可以从出水器43流出，该结构可以进一步防止油流出，该形状设计能保证分离过程中小的波动。
[0036] 请参阅图9所示，所述的油水二级分离器7是由油水二级分离器排油管47、排水管48、排污管49、二级分离器主体50和集油室51组成，排污管49处于油水二级分离器7底部，排水管48处于油水二级分离器7下部侧壁上，油水二级分离器排油管47和集油室51位于油水二级分离器7顶部。
[0037] 本发明的工作过程是:
[0038] 首先，从井底打上的气固液混合物从两侧分别进入自动分砂器I中，混合物通过第一自动分砂盘11、第二自动分砂盘12和第三自动分砂盘13逐次过滤，将绝大多数固体从混合物中分离出来；其余混合物通过出液口 15流入横向二级分砂器5，在此过程中产生的气体通过自动分砂器出气口 10进入气液二级分离器4 ;各个分砂盘和挡液板14上的固体过滤物较多时，同步带驱动四个同步带轮21转动，实现各个分砂盘和挡液板14的同步转动，进而将固体过滤物从排砂口 16排出。此时，可以控制两侧的自动分砂器I的同步带间隔转动，使得两侧的自动分砂器I不同时进行排砂，从而实现排砂时的连续工作。
[0039] 其次，经一次过滤的混合物通过出液口 15流入横向二级分砂器5后，进行进一步过滤，接着进入液体变换器2中，分离出的气体通过液体变换器出气口 25进入气液二级分离器4中，再进一步进入气体收集器3 ;通过自动分砂器出气口 10进入气液二级分离器4的气体通过二次过滤，也进入气体收集器3 ;在气液二级分离器4收集的残留液体通过液体二次回流管31以及液体二次回流口 26回到液体变换器2 ;液体变换器2汇集的所有液体通过液体喷泉管22作用后，流入油水分离器6。
[0040] 再次，流入油水分离器6的液体为油水混合物，首先流至阶梯漫液板37，分离出的残留气体直接通过上部隔层进入气体收集器3 ;由于油的密度小于水的密度，经过漫流的液体通过I级透液板38，水处于底层，油在上层漫过I级挡液板39，通过II级透液板40、II级挡液板41时与上述过程相似；最后油通过末级透液板42进入出油室，在此过程中，液体得到3级过滤，过滤的水通过出水器43、第一出水导液管44和第二出水导液管45流入油水二级分离器7，分离纯净的油通过出油器46流出。
[0041] 最后，回收流入油水二级分离器7的水中残留的油，当液体充满并到达集油室51时，打开油水二级分离器排油管47，对流出的油进行回收，同时打开排水管48，使分离纯净的水排出，长时间工作后，将油水二级分离器7底部的沉淀物由排污管49排出。
Claims (9)
1.一种集成式页岩油分离系统，是由自动分砂器(I)、横向二级分砂器(5)、液体变换器(2)、气液二级分离器(4)、气体收集器(3)、油水分离器(6)和油水二级分离器(7)构成；自动分砂器(I)通过自动分砂器出液口(15)连接横向二级分砂器(5)，横向二级分砂器(5)通过导液管(9)连接液体变换器(2)，自动分砂器出气口(10)通过导气管(8)与气液二级分离器(4)连接，液体变换器(2)通过液体变换器出气口(25)连接气液二级分离器(4)，气液二级分离器(4)再连接气体收集器(3);液体变换器(2)通过出液口(23)连接油水分离器(6)，油水分离器(6)通过油管连接油水二级分离器(7);其特征在于:所述的自动分砂器(I)是由自动分砂器出气口(10)、第一自动分砂盘(11)、第二自动分砂盘(12)、第三自动分砂盘(13)、挡液板(14)、出液口(15)、排砂口(16)、进液口(17)、自动分砂器集气室(18)组成，第一自动分砂盘(11)、第二自动分砂盘(12)、第三自动分砂盘(13)和挡液板(14)均通过端部凸台(19)与同步带轮端部孔(20)固连，四个同步带轮(21)通过同步带连接，实现各个分砂盘和挡液板(14)的同步转动。
2.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的液体变换器(2)是由液体变换器进液口(24)、液体喷泉管(22)、液体变换器出液管(23)、液体二次回流口(26)和液体变换器出气口(25)组成，液体喷泉管(22)固定安装在液体变换器(2)中，其一端对准液体变换器进液口(24)。
3.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的气液二级分离器(4)具有进液腔和出气腔，进液腔和出气腔之间为阻液通气器(27)，外部由气液二级分离器主体(28)进行密封；进液腔左部为气液二级分离器进液管(30)，下部通过液体回流口(29)连接液体二次回流管(31)，上部为连接自动分砂器出气口(10)的进气口 ；出气腔通过出气口连接气体收集器(3)。
4.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的横向二级分砂器(5)是由横向二级分砂器进液管(35)和横向二级分砂器出液管(36)构成,其间为进液挡板(32)和出液挡板(33)，两板之间具有填充物(34)。
5.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的油水分离器(6)为左右对称结构，是由阶梯漫液板(37)、I级透液板(38)、I级挡液板(39)、II级透液板(40)、11级挡液板(41)、末级透液板(42)、出油器(46)和出水器(43)组成，阶梯漫液板(37)处于两端上部，I级透液板(38)、I级挡液板(39)、II级透液板(40)、II级挡液板(41)和末级透液板(42)依次排列直至油水分离器(6)中间位置，并且前一级挡液板和透液板的高度均高于下一级挡液板和透液板，同一级的挡液板和透液板的高度相同，出油器(46)位于两块末级透液板(42)之间，出水器(43)处于油水分离器(6)底部，出水器(43)连接油水二级分离器(7)。
6.根据权利要求5所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的出油器(46)的高度位于工作时的液面高度。
7.根据权利要求5所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的出油器(46)是由排油管(55)和其上部的出油器排油孔(54)构成，出油器排油孔(54)冲向上方；所述的出水器(43)是由出水器排水管(53)和其顶端的出水器排水孔(52)构成，出水器排水孔(52)冲向下方。
8.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的油水二级分离器(7)由油水二级分离器排油管(47)、排水管(48)、排污管(49)、二级分离器主体(50)和集油室(51)组成，排污管(49)处于油水二级分离器(7)底部，排水管(48)处于油水二级分离器(7)下部侧壁上，油水二级分离器排油管(47)和集油室(51)位于油水二级分离器(7)顶部。
9.根据权利要求1所述的一种集成式页岩油分离系统，其特征在于:所述的自动分砂器(I)、横向二级分砂器(5)、液体变换器(2)、气液二级分离器(4)和油水二级分离器(7)均为两套，呈对称分 布。
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