CN104806223B - 一种三相分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于将油、气、水分离的三相分离装置，包括用于容纳油、气、水的分离室、设置在分离室内的浮动排油机构、以及用于连通分离室内外的排油管，浮动排油机构包括连通式连接排油管的旋流罩、设置在旋流罩顶端并与之固定连接的浮盘，在旋流罩与浮盘之间形成用于液体进入的径向进入口。此分离装置结构简单，分离室为一整体，方便清洗，增加了油水有效分离空间，分离效果好，液位可调，接受上游来液冲击的能力大大加强，且出油平稳，对下游冲击小。

Description

一种三相分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于油、气、水三相分离的三相分离装置，尤其是采用浮动排油方式的三相分离装置。

背景技术

油气田广泛采用三相分离装置来实现油、气、水三相分离。目前比较常见的一种三相分离装置，如图1所示，包括设置在分离装置30的主体20、设置在主体20一端的预脱气器6、位于分离装置主体20内的整流板7、能够隔开分离室9和油室10的溢流堰8。油气水混合物从分离装置30上部的预脱气器6进行预脱气，通过旋流分离作用脱除大部分的天然气，并从气相出口2排出，预脱气后的油水混合物经导流管12进入三相分离装置30下部的水洗室13，在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳，再通过聚结整流后进入沉降分离室9，利用油水密度差来实现分离。原油及原油含水乳状液逐步聚集于分离室9上层，通过溢流堰8溢流进入油室10，并从油室10底部排出。污水沉积于分离室9底部并排出。油室10内设置液位计14用于测量油室10的液位，油出口5安装液位调节阀，通过油室的液位高度来控制排油速度。在分离室9内设置液位计15用于测量分离室9内油水液位界面，水出口4安装油水界面调节阀，通过控制排水速度的大小来控制油水界面的稳定。少部分天然气从油室顶部气相出口3排出。

由于三相分离装置30的分离室9的液位由溢流堰8的高度控制，液位基本恒定，分离装置30内空间最大的油水分离室9几乎没有吸收上游来液波动的缓冲功能，而油室10本身体积相对较小，缓冲功能比较薄弱，这样，分离装置30上游来液的波动就会直接传递到下游，对下游设备操作造成困难。且此三相分离装置30分离效果不佳，也不利于清理积砂和油泥。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明旨在提供一种分离装置，其具有结构简单、成本低、分离效果好、便于维护和清理等优点。

根据本发明的用于将油、气、水分离的三相分离装置，包括用于容纳油、气、水的分离室、设置在分离室内的浮动排油机构、以及用于连通分离室内外的排油管，浮动排油机构包括连通式连接排油管的旋流罩、设置在旋流罩顶端并与之固定连接的浮盘，在旋流罩与浮盘之间形成用于液体进入的径向进入口。分离装置通过浮动排油机构将油引导出分离室，实现了油、水分离。

在一个实施例中，浮盘包括构造为中空的圆柱型的浮盘主体。浮盘的设置使其能浮在油面，从而满足将油引导进入浮动排油机构，最终引导出分离室。

在一个实施例中，旋流罩设置为喇叭型，包括与浮盘的第二端固定连接的喇叭口体和与喇叭口体固定连接的旋流罩管体。

在一个实施例中，旋流罩的喇叭口体包括多个突出式设置的旋流叶片，旋流叶片与浮盘主体的第二端固定连接用以形成引导液体进入旋流罩的进入口。

优选地，旋流罩的外沿设置为水平。因此，分离室中的油以径向方式进入浮盘与旋流罩喇叭口体之间的进入口，并以旋流方式进入到旋流罩管体内。

在一个实施例中，排油管设置在旋流罩管体内并与旋流罩管体套接，排油管与旋流罩管体之间设置使旋流罩管体与分离室连通的狭缝。这样设置使得安装非常便利，维护清理也方便。同时，在旋流强度低时，避免游离水从旋流罩窜入排油管。

在一个实施例中，还包括设置在旋流罩内的与排油管连通式固定连接的旋流管嘴，其包括构造为径向缩小的缩径部。缩径部的设置使得在旋流罩内产生旋流。

优选地，缩径部的最小直径处的直径为旋流罩管体直径的1/2～1/3。这种设置用于产生足够的旋流强度。

在一个实施例中，旋流管嘴的顶端不低于分离装置的油水界面。

在一个实施例中，浮盘主体的周向尺寸不小于分离室的高度。这种设置以保证旋流罩平缓的进液强度，避免了如果浮盘过小则会导致气体吸入。

优选地，浮盘还包括与浮盘主体的第二端固定连接的中空的圆锥体，圆锥体处于浮盘主体与喇叭口体形成的腔室内。因此，这种设置保证了为浮盘提供足够的浮力，确保浮盘圆柱体的第二端上浮接近液面。

在一个实施例中，还包括用于避免浮盘旋转或水平方向移动的限位部件。

优选地，限位部件包括垂直方向设置的定位杆、将定位杆与分离室固定连接的定位销，以及一端固定连接浮盘且另一端能沿定位杆移动的连接杆。这种设置实现了对浮盘的限位。

在一个实施例中，旋流罩管体的底端距离分离室的底壁的距离为70～130mm。这种设置方便了浮动排油机构的安装。

优选地，浮浮盘与旋流罩均由玻璃钢制造。玻璃钢比重小，防腐性能好，且表面光滑，能满足使用需求。

本申请中，“第二端”指靠近分离室底壁的一端，“水平”方向为与液面平行的方向，“垂直”方向为垂直于液面的方向，“径向”指平行于喇叭口体外沿的方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于，分离装置不再利用溢流堰划分油水室，降低了成本，且方便清理分离室内部；增加了油水有效分离空间和停留时间，使得油水分离效果更好；分离室液面面积增加，液位波动幅度减小，使得出油更平稳。同时，本装置自身结构简单，制造成本低。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1显示了根据现有技术的分离装置的结构图；

图2显示了根据本发明的分离装置的结构图；

图3显示了浮动排油机构的结构图；

图4显示了来自图3的A-A视图；

图5显示了浮盘与定位部件连接关系的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

在下文中将介绍根据本发明的优选实施例。

如图2显示了根据本发明的三相分离装置100，包括用于容纳油、气、水的分离室51、设置在分离室51内的浮动排油机构52，以及用于连通分离室51内外的排油管53，浮动排油机构52包括连通式连接排油管53的旋流罩55、设置在旋流罩55顶端并与之固定连接的浮盘54，在旋流罩55与浮盘54之间形成用于液体进入的径向进入口64。此分离装置的有效分离空间大，使得分离效果更好。优选地，分离室51设置为圆柱型。

如图3所示，浮盘54包括构造为中空的圆柱体的浮盘主体56。优选地，浮盘主体56的周向长度不小于分离室51的高度。即浮盘主体56的圆形截面的周长不小于圆柱型的分离室51的直径。从而保证了平缓的进液强度，避免了如果浮盘54过小则会导致气体吸入。

如图3所示，优选地，旋流罩55设置为喇叭型，包括喇叭口58和旋流罩管体59。喇叭口58包括突出式设置的多个旋流叶片60。优选地，旋流叶片60在所述喇叭口体58的内表面延伸，且其高度在从喇叭口体58外沿到中心的方向上逐渐减小，由图4所示。旋流叶片60与浮盘主体56的第二端固定连接。形成了用以引导原油径向进入的进入口64。同时在浮盘主体56和喇叭口体58之间形成了腔室80。优选地，在喇叭口58的外沿设置为水平。这样，在旋流叶片60的作用下，上层的原油以径向方向进入浮盘54与旋流罩55之间的进入口64，并以旋流的方式进入到旋流罩管体59。优选地，喇叭口58的直径与浮盘54的直径相等。

旋流叶片60的高度（即在喇叭口体58的外沿处的高度）设置为能保证上层浮油进入喇叭口体58的速度低于0.2m/s。旋流罩管体59的圆柱体的直径设置为能保证液体自上而下的流速控制在0.5～1m/s（或雷诺数4000<RE<10000）内。

浮盘54还包括与浮盘主体56的第二端固定连接的圆锥体57。用于提供足够的浮力，确保浮盘主体56第二端上浮接近分离室51中的原油液面73。优选地，浮盘54可采用比重小，防腐性能好的玻璃钢制作。圆锥体57设置在腔室80内，旋流叶片60不与圆锥体57发生位置干涉。

优选地，旋流罩55由比重小、防腐蚀性能好、表面光滑的玻璃钢制造。

排油管53与旋流罩管体59连通式连接。优选地，为方便安装，旋流罩管体59和排油管53可以套接，即如图3所示的，排油管53的一端伸入到旋流罩管体59内。在此，排油管53还起到了为旋流罩管体59定位的作用。比如，旋流罩管体59和排油管53间隙配合，在旋流罩管体59和排油管53之间形成狭缝61，在旋流强度低时，避免游离水从旋流罩管体59底部窜入排油管53内。

在排油管53的出油口71处固定设置旋流管嘴62。旋流管嘴62包括构造为在径向缩小的缩颈部63，即在图3中的旋流管嘴62视图平面上呈双曲线形式的部分。这种设置在排油管53开始排油时，由旋流管嘴62产生较强的由外向内的压差，在旋流罩55内旋流的诱导下产生更强的旋流。为保证足够强的旋流和抽吸力，优选地，缩径部63的最小处直径为旋流罩直径的1/2～1/3。

旋流管嘴62的顶端不低于油水界面72。保证了将油引导出分离室51外。

如图5所示，浮动排油机构52还包括防止浮盘54平行于油面方向移动或旋转，并能控制浮盘54垂直油面方向移动的限位部件66。优选地，限位部件66包括与浮盘54外周固定连接的带孔68的连接杆67、与孔68匹配的并垂直于液面设置的定位杆69，以及与定位杆69固定连接的定位销70，此定位销70固定连接到分离室51上。本领域技术人员熟知的，所谓定位杆69与孔68匹配可以是定位杆69穿过孔68，并在孔68限制下能垂直于液面方向移动但不能平行于油面方向移动。

为了安装维修方便，旋流罩管体59的底端距离分离室51的底壁的距离为70～130mm。优选地，旋流罩管体59的底端距离分离室51的底壁的距离为100mm。

分离装置100运行时，在旋流叶片60的作用下，上层原油以径向方向进入进入口64，并以旋流方式进入到旋流罩管体59内。出油口71排油时，由旋流管嘴62产生较强的由外向内的压差，在旋流罩内旋流的诱导下产生更强烈的旋流。在离心力的作用下，旋流罩55内中心线处压力变小，这样，顶部密度较小、含水较低的浮油就能吸入旋流罩55中心区域，并经排油管53排出，而水由于受到的离心力较大，难以进入到旋流中心的排油管53。此外，浮油中的分散水在旋流作用下，部分相互碰撞聚结形成大颗粒的游离水，在离心力的作用下汇集于旋流罩55内壁并进入到分离室51下部的水层中。这样，旋流就起到了吸油、排水和分离的三重作用。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种用于将油、气、水分离的三相分离装置，其特征在于，包括用于容纳所述油、气、水的分离室、设置在所述分离室内的浮动排油机构、以及用于连通所述分离室内外的排油管，所述浮动排油机构包括连通式连接所述排油管的旋流罩、设置在所述旋流罩顶端并与之固定连接的浮盘，在所述旋流罩与浮盘之间形成用于液体进入的径向进入口。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述浮盘包括构造为中空的圆柱型的浮盘主体。

3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述旋流罩设置为喇叭型，包括与所述浮盘的第二端固定连接的喇叭口体和与所述喇叭口体固定连接的旋流罩管体。

4.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述旋流罩的喇叭口体包括多个突出式设置的旋流叶片，所述旋流叶片与所述浮盘主体的第二端固定连接用以形成引导液体进入所述旋流罩的所述进入口。

5.根据权利要求4所述的分离装置，其特征在于，所述旋流罩的外沿设置为水平。

6.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述排油管设置在所述旋流罩管体内并与所述旋流罩管体套接，所述排油管与所述旋流罩管体之间设置使所述旋流罩管体与所述分离室连通的狭缝。

7.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，还包括设置在所述旋流罩内的与所述排油管连通式固定连接的旋流管嘴，其包括构造为径向缩小的缩径部。

8.根据权利要求7所述的分离装置，其特征在于，所述缩径部的最小直径处的直径为所述旋流罩管体直径的1/2～1/3。

9.根据权利要求7所述的分离装置，其特征在于，所述旋流管嘴的顶端不低于所述分离装置的油水界面。

10.根据权利要求2所述的分离装置，其特征在于，所述浮盘主体的周向尺寸不小于所述分离室的高度。

11.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述浮盘还包括与所述浮盘主体的第二端固定连接的中空的圆锥体，所述圆锥体处于所述浮盘主体与所述喇叭口体形成的腔室内。

12.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，还包括用于避免所述浮盘旋转或水平方向移动的限位部件。

13.根据权利要求12所述的分离装置，其特征在于，所述限位部件包括垂直方向设置的定位杆、将所述定位杆与所述分离室固定连接的定位销，以及一端固定连接所述浮盘且另一端能沿所述定位杆移动的连接杆。

14.根据权利要求3所述的分离装置，其特征在于，所述旋流罩管体的底端距离所述分离室的底壁的距离为70～130mm。

15.根据权利要求1到13中任一项所述的分离装置，其特征在于，所述浮盘与所述旋流罩均由玻璃钢制造。