CN103239894B - 一种油气混输分离分流器及油气分离分流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种油气混输分离分流器及油气分离分流方法，应用于油田油气混输工程，连接在管式加热炉进出口管道之间，包括一立式分离罐，在分离罐的中部设有一气液入口并连通一整流管；在分离罐的顶部设有一气出口，连通加热炉出口处的气、液混合节点；在分离罐的底部设有一液出口，连通加热炉加热盘管入口；一液位控制回路，设在气出口的管道与分离罐之间。本发明将气液进口及整流管以水平方向与立式分离罐中部连通，快速建立气液分层流型，大幅度降低了分离罐体积；由分离分流器分出的液体输入加热炉，分出的气体在加热炉出口处与加热后的液体混合，避免了气液同时进入加热炉形成气液冲击流造成的炉管损坏，有效降低了炉管压降、分离设备的投资和加热炉的维护费用。
Description
技术领域
本发明属于石油开采中地面工程油气混输技术领域，具体涉及一种混输工艺系统中使用的分离分流器及一种对应的油气分离分流方法。
背景技术
目前，在油田地面工程油气集输系统中，越来越多地采用增压加热油气混输工艺，其系统与流程如图1所示：井区油气混合物经油气分离器1分离后，气液部分先通过进泵汇管2，经并联混输泵组3进行输送，再通过进炉汇管4进入管式加热炉5中进行加热，最后再进入长距离油气混输管道6中；而从油气分离器1中分离出来的一部分天然气则被引入管式加热炉5中作为燃料气使用。
生产实践证明，该工艺系统中的主要设备并联混输泵组3和管式加热炉5的运行效率低、故障率高，维持系统长期正常运行的操作维护难度大、成本高。其根本原因在于设备自身结构不合理，或未建立起科学合理的配套系统。
其中由于目前油田常用水套加热炉（管式炉），炉膛内的加热盘管由只有一个进、出口的多回程盘管构成，炉体内多回程盘管中有若干个180°弯头存在，所以，采取经进炉汇管4使气液混合物直接进入管式加热炉5的工艺，就会导致气液两相在加热盘管中形成紊动严重的气液涡流和冲击流型，造成盘管振动和冲刷腐蚀；同时，在炉管中气液两相流动压降高于气、液单相流动压降，增大了加热炉的压能损耗，影响了加热炉的安全运行、降低了其使用寿命。
发明内容
为解决现行油气混输工艺系统中由于进炉汇管直接连接管式加热炉造成的气液涡流和冲击流问题，本发明目的在于提供一种避免紊流形成的油气混输分离分流器。
为解决上述问题，本发明采取以下技术方案：一种油气混输分离分流器，连接在油气混输泵与管式加热炉进出口管道之间，包括一立式分离罐，在立式分离罐的中部设置有一水平气液入口，连通油气混输管道；在立式分离罐的顶部设置有一气出口，在气出口上设置有连通加热炉出口处气、液混合节点的管道；在立式分离罐的底部设置有一液出口，在液出口上设置有连通加热炉加热盘管入口的管道；一自动液位控制回路，设置在气出口的管道与立式分离罐之间。
在所述气液入口上连通一整流管，通过所述整流管连通油气混输管道，所述整流管为一空心管道。
所述整流管，以与所述立式分离罐轴线垂直的方向与所述气液入口连通。
所述整流管的外端通过变径管接头连接一与油气混输管道连通的气液入口接管，所述整流管口径大于所述入口接管口径。
所述立式分离罐，容积以常规立式分离器液相停留时间的1/10确定。
所述自动液位控制回路中，除了包括安装在所述气出口管道上的所述液位调节阀外，还包括液位传感器。
所述气出口至所述加热炉出口处气、液混合节点的管道压降，小于所述液出口至加热炉加热盘管入口的管道的压降。
本发明另一目的，在于提供一种混输油气的分离分流方法。
该油气分离分流方法，使用所述油气混输分离分流器，来自油气混输泵组的气液混合物从所述气液入口进入从气液混合介质中分离出来的游离气经气出口输出，低含气的液体从液出口排出。
所述油气分离分流方法，具体包括以下过程：气液混合物从入口接管进入整流管中，在整流管中形成气液分层流型，使气相和液相以一定高度的气液界面平稳进入分离罐，并以气液分离的最短极限停留时间进行气液分离；一方面将游离气从气液混合介质中分离出来，经气出口输至外接加热炉的出口处的气液混合点，另一方面将低含气的液体从液出口排出，输至所述加热炉入口，进入加热炉升温，并在加热炉出口处的气液混合点与游离气混合。
可通过调节阀不同开度改变自动液位控制回路的气相压力，使从气出口至所述加热炉的出口处气液混合点之间的输气管路的压降，小于从液出口经加热炉炉内加热盘管至加热炉出口处气液混合点之间的输液管路的压降。
本发明分离分流器通过采取特殊的结构，以建立气、液界面为目的，将气液混合物分离成气、液两相，使得液相进入加热炉盘管，而气相直接经加热炉出口与加热后的液相混合，避免了气相对加热炉盘管造成的紊流。有益效果是：
1、本分离分流器将气液进口设于分离罐中部，使气液混合物在罐中部被自然分离，气体上浮，液体下沉。
2、本分离分流器将气出口设于罐体顶部与加热炉出口的处气液混合节点相连，避免了加热炉入口处气液混合物中的气相从加热盘管中流过；将液出口设于罐体底部且与加热炉盘管入口相连，使液体进入加热盘管中加热后流出，降低了加热炉盘管中的介质流量。两者的结合，使气液介质进入加热炉前实现气液分离和分流，避免了气液混合物直接进入加热炉，既不在加热盘管中形成气液涡流和冲击流冲刷盘管，也降低了加热炉盘管的压降。
3、在分离分流器的气液进口处设大口径空心整流管，使气液混合物在整流管中形成气液层状流动型态，建立气液界面并达到预分离，然后再进入分离罐，实现了分离罐中液位的迅速建立，有效利用了入口管道的分离能力，减少了立式分离罐的高度和体积。
4、结合应用场合的特殊要求，采取不控制气相含液量和液相含气量的工作方式，使分离分流设备的尺寸达到了最小化，降低了设备投资。
附图说明
图1显示了现有技术中增压加热油气混输系统及工艺流程。
图2显示了本发明所应用的增压加热油气混输系统的工艺流程。
图3显示了本发明分离分流器的结构。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚，下面结合附图做具体介绍。
本发明提供的一种气液混合流体分离分流器7，可以布置在图2所示的油气混输系统和工艺流程中：分离分流器7的进口通过管道连接于油气混输泵组3的出口，分离分流器7的气出口连接于加热炉5出口的气液混合节点处，液出口连接于加热炉5的加热盘管入口处，以实现对进入加热炉区的全部气液流体进行气液分离和分流，只使液相经加热炉入口进入加热炉盘管而气相直接经加热炉出口与加热后的液相混合。
一种油气混输分离分流器7，具体结构如图3所示，包括一分离罐71，分离罐71为立式罐体，在分离罐71的中部设置有气液入口，在气液入口上连通一整流管72，整流管72的外端通过一变径管接头73连接一气液入口接管74，气液入口接管74通过管道连接在油气混输泵组3的出口上。整流管72为一空心管道，其口径比气液入口接管74大得多，变径管接头73的大端连接在整流管72上，小端连接在入口接管74上。当来自入口接管74的气液混合物通过变径管接头73进入整流管72后，其流速大幅度降低，由油气混合流动型态转换为气体在管道横截面的上部、液体在管道横截面的下部的气液分层流动型态，使气液混合物进入分离罐71之前就被调整为气液分离的流动状态，有利于在短时间内建立起分离罐71的稳定液面的气液分离工况。
在分离罐71的顶部设置一气出口75，通过管道连通加热炉5出口处的气、液混合节点处。在管道中设置有液位调节阀76，液位调节阀76连接于自动液位控制回路77中。自动液位控制回路77中除了安装在气出口管道上的液位调节阀76外，还安装有液位传感器LC。自动液位控制回路77应用已有技术，通过调节分离罐71气出口调节阀的开度控制该分离罐中的液位。
在分离罐71的底部设置一液出口78，通过管道连通加热炉5的加热盘管入口。气出口75至加热炉出口处气、液混合节点的管道压降，小于液出口78至所述加热炉加热盘管入口的管道的压降。
结合图2、图3，该分离分流器7工作方式为：来自油气混输泵组3的气液混合物从入口接管74进入整流管72中，在整流管72中形成气液分层流型，使气相和液相以一定高度的气液界面平稳进入分离罐71，并以气液分离的最短极限停留时间（为正常油气分离时间的1/10（通过合理设计分离罐71的容积来实现，即将分离罐71的容积缩小为常规分离罐容积的1/10）进行气液分离，一方面将游离气从气液混合介质中分离出来，经气出口75输至加热炉5的出口处的气液混合点，另一方面将低含气的液体从液出口78排出，输至加热炉5入口，进入加热炉5升温，并在加热炉5出口处的气液混合点与游离气混合，达到需要的温度后，输至下一个工段。
采用改变自动液位控制回路77的气相压力（通过调节阀不同开度建立），建立分离分流器气液分离的气、液界面条件；合理设计从分离分流器气出口75至管式加热炉5的出口处气液混合点之间的输气管路的压降，使之小于从分离分流器液出口78经加热炉炉内加热盘管至加热炉出口处气液混合点之间的输液管路的压降。这样，当输气管路中的液位调节阀76处于全开状态时，分离罐71中的液位就会无限上升，直至液体进入气出口75的管路，除非关小液位调节阀增大分离罐71中的气相压力，液位才会向下移动。因此，只要根据分离罐71中液位的高低情况调节液位调节阀76的开度，就可将液位控制在设定范围内。
本发明的工业化应用结果表明，分离分流器始终处于有液位的工作状态，加热炉入口无气液段塞流进入，加热盘管无振动，盘管中的流体流速降低2-4倍，冲刷腐蚀得到有效减缓，炉管压降降低20-30%。下表是两种进炉工艺的运行工况比较：
Claims (7)
1.一种油气混输分离分流器，连接在油气混输泵与管式加热炉进出口管道之间，其特征在于：包括一立式分离罐，在所述立式分离罐的中部设置有一水平气液入口，所述气液入口连通油气混输管道；
在所述立式分离罐的顶部设置有一气出口，在所述气出口上设置有连通所述加热炉出口处气、液混合节点的管道；
在所述立式分离罐的底部设置有一液出口，在所述液出口上设置有连通所述加热炉加热盘管入口的管道；
所述立式分离罐容积以常规立式分离器液相停留时间的1/10确定；
一自动液位控制回路，设置在所述气出口的管道与所述立式分离罐之间，所述自动液位控制回路中，包括安装在所述气出口管道上的液位调节阀和液位传感器，所述气出口至一外接加热炉出口处气、液混合节点的管道压降，小于所述液出口至所述加热炉加热盘管入口的管道的压降。
2.根据权利要求1所述的油气混输分离分流器，其特征在于：在所述气液入口上连通一整流管，通过所述整流管连通油气混输管道，所述整流管为一空心管道。
3.根据权利要求2所述的油气混输分离分流器，其特征在于：所述整流管在立式分离罐轴线垂直的方向与所述气液入口连通。
4.根据权利要求2或3所述的油气混输分离分流器，其特征在于：所述整流管的外端通过变径管接头连接一与油气混输管道连通的入口接管，所述整流管口径大于所述入口接管口径。
5.一种油气分离分流方法，其特征在于：使用权利要求1至4任一所述油气混输分离分流器，来自油气混输泵组的气液混合物从所述气液入口进入从气液混合介质中分离出来的游离气经气出口输出，低含气的液体从液出口排出。
6.根据权利要求5所述油气分离分流方法，其特征在于，包括以下过程：气液混合物从入口接管进入整流管中，在整流管中形成气液分层流型，使气相和液相以一定高度的气液界面平稳进入分离罐，并以气液分离的最短极限停留时间进行气液分离；一方面将游离气从气液混合介质中分离出来，经气出口输至外接加热炉的出口处的气液混合点，另一方面将低含气的液体从液出口排出，输至所述加热炉入口，进入加热炉升温，并在加热炉出口处的气液混合点与游离气混合。
7.根据权利要求6所述油气分离分流方法，其特征在于，通过调节阀不同开度改变自动液位控制回路的气相压力，使从气出口至所述加热炉的出口处气液混合点之间的输气管路的压降，小于从液出口经加热炉炉内加热盘管至加热炉出口处气液混合点之间的输液管路的压降。
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