CN105298465B - 海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置 - Google Patents
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Abstract
一种海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，包括：一外部旋流室、套装在外部旋流室内部的内部旋流室、套装在外部旋流室底部的储砂室以及安装在内部旋流室上部的电潜泵，该电潜泵与电动马达相连；其中，外部旋流室的上部配合设置有外部旋流室螺旋入口管，外部旋流室的下部周围设有数排排砂孔；储沙室的内壁上设置有均匀布置的数个止旋肋板；内部旋流室的上部设置有电潜泵吸入口，该电潜泵吸入口与电潜泵相接；内部旋流室的底部内安装有内部旋流室螺旋上倾管；该电动马达插入内部旋流室的空间内。本发明采用除砂与携砂相结合的方式，即阻止了大颗粒砂对电潜泵的侵害，又防止了细砂在沉箱底部的沉积，解决了分离器堵塞的问题；减小了所需的储砂空间。
Description
技术领域
本发明涉及海底沉箱，尤其涉及一种用于海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置。属于海洋石油工程领域。
背景技术
随着海洋石油工业的发展，油气分离工艺逐渐由海上平台以及浅海分离发展至1500m以下的深海。由于重力的卧式分离器过于笨重，因此，安装起来比较困难，其中，分离器的大口径的筒体也不利于克服深海水压；且由于离心力的旋流分离器处理空间比较狭小，其对气液比的变化过于敏感，因此，导致其可靠性不足。
为了克服上述缺点，在柱状气液旋流分离器基础上发展而来的沉箱气液分离器，较之重力式分离器具有结构紧凑、更好的承压能力以及比气液旋流分离器更大的筒体内径与长度，对气液比的适应能力较强，因此，代表了目前最先进的深海油气分离技术。
沉箱气液分离器的工作过程如下：
1.多相流体经过呈一定角度的入口管段及沿切线方向与铅垂柱体相连的入口管段时产生初步分离；
2.气液相预分离后进入柱体，由于旋流作用，密度大的液相沿柱体的管壁流到沉箱液相空间，通过电潜泵增压输送至水面设施；
3.密度小的气相则上升至分离器气相空间，在其自身压力作用下经气体管线自然举升至水面设施。
4.安装时，将沉箱气液分离器嵌入海床；并在沉箱顶部设置气液柱状旋流分离模块；沉箱底部腔室内安装电潜泵，在电潜泵周围设置闭合挡板，其主要功能是引导液相流过马达，从而，对马达进行更好的冷却；沉箱底部采用了曲线轮廓，确保分离出的砂不会在沉箱底部沉积；在沉箱底部还设有过滤装置，以防较大的碎片进入电潜泵。
沉箱底部砂的处理和马达的冷却是牵制沉箱气液分离器可靠性以及整体性能的关键问题，由于现有的沉箱气液分离器没有为大颗粒的砂提供储存空间，势必造成砂的聚集；而且，由于携带细砂的能力不足，系统处理砂能力有限；同时，沉箱底部的过滤装置容易产生堵塞。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其采用了除砂与携砂相结合的方式，内部不采用任何过滤构件，即阻止了大颗粒砂对电潜泵的侵害，又防止了细砂在沉箱底部的沉积，解决了分离器堵塞的问题；同时，大大地减小了所需的储砂空间。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：包括：一外部旋流室、套装在外部旋流室内部的内部旋流室、套装在外部旋流室底部的储砂室以及安装在内部旋流室上部的电潜泵，该电潜泵与电动马达相连；其中，外部旋流室的上部配合设置有外部旋流室螺旋入口管，外部旋流室的下部周围设有数排排砂孔；储砂室的内壁上设置有均匀布置的数个止旋肋板；内部旋流室的上部设置有电潜泵吸入口，该电潜泵吸入口与电潜泵相接；内部旋流室的底部内安装有内部旋流室螺旋上倾管；该电动马达插入内部旋流室的空间内。
所述外部旋流室上部为筒状结构，外部旋流室的上部设有用于与外部旋流室螺旋入口管配合安装的凹槽；外部旋流室的下部为锥筒状结构；排砂孔设置在锥筒状结构的外壁上。
所述外部旋流室螺旋入口管为螺旋结构，旋转圈数为1/2圈，下倾角度为5～10°；外部旋流室螺旋入口管的螺旋下倾入口截面与外部旋流室的上截面平齐，用以阻止砂子在外部旋流室上部的沉积；且外部旋流室螺旋入口管呈轴对称布置，为外部旋流室平稳的旋流场提供了保障。
所述内部旋流室螺旋上倾管的入口位于外部旋流室的底部，出口位于内部旋流室内，并紧贴壁面，且内部旋流室螺旋上倾管呈轴对称布置；内部旋流室螺旋上倾管倾斜角度为10～15°，每支内部旋流室螺旋上倾管的旋转圈数为1/2圈。
所述排砂孔采用数排设置，且保持足够的排列密度，大颗粒砂通过排砂孔逐层进入储砂室，以保证大颗粒砂的完全分离。
所述数个止旋肋板的一侧上角的切口，用于贴合外部旋流室的壁面；且止旋肋板采用轴对称排列方式。
所述电动马达为细长结构。
所述外部旋流室的筒体与沉箱分离器主体结构一致，便于配合安装；且电潜泵的出口管伸入整个沉箱分离器内部空间。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其采用了除砂与携砂相结合的方式，内部不采用任何过滤构件，即阻止了大颗粒砂对电潜泵的侵害，又防止了细砂在沉箱底部的沉积，解决了沉箱分离器堵塞的问题；同时，大大地减小了所需的储砂空间。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明外部旋流室螺旋入口管示意图。
图3为本发明外部旋流室螺旋入口管局部视图。
图4为本发明内部旋流室螺旋上倾管示意图。
图5为本发明内部旋流室螺旋上倾管局部视图。
图6为本发明排砂孔整体排布局部视图。
图7为本发明止旋肋板示意图。
图8为本发明止旋肋板整体排列示意图。
图9为本发明电潜泵示意图。
图10为本发明与沉箱分离器主体配合图。
图中主要标号说明：
1-外部旋流室螺旋入口管，2-外部旋流室，3-内部旋流室螺旋上倾管，4-内部旋流室，5-排砂孔，6-止旋肋板，7-储砂室，8-电动马达，9-电潜泵吸入口，10-防砂泵送装置，11-沉箱分离器主体结构。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：外部旋流室2、套装在外部旋流室2内部的内部旋流室4、套装在外部旋流室2底部的储砂室7以及安装在内部旋流室2上部的电潜泵，该电潜泵与电动马达8相连；其中，外部旋流室2的上部配合设置有外部旋流室螺旋入口管1，外部旋流室2的下部周围设有数排排砂孔5；储砂室7的内壁上设置有均匀布置的数个止旋肋板6；内部旋流室4的上部设置有电潜泵吸入口9，电潜泵吸入口9与电潜泵相接；内部旋流室4的底部内安装有内部旋流室螺旋上倾管3；该电动马达8插入内部旋流室4的空间内。工作时，外部旋流室2自上而下旋转流动，主要用于促使大颗粒砂的分离以及阻止细砂的沉积；内部旋流室4自下而上旋转流动，主要用于阻止细砂的沉积以及促进电动马达8的冷却。
上述外部旋流室2上部为：筒状结构，外部旋流室2的上部设有用于与外部旋流室螺旋入口管1配合安装的凹槽；外部旋流室2的下部为锥筒状结构；排砂孔5设置在锥筒状结构的外壁上。
如图2所示，外部旋流室螺旋入口管1为螺旋结构，旋转圈数为1/2圈，下倾角度为5～10°；外部旋流室螺旋入口管1的螺旋下倾入口截面与外部旋流室2的上截面平齐，用以阻止了砂子在外部旋流室2上部的沉积。
如图3所示，外部旋流室螺旋入口管1呈轴对称布置在外部旋流室2的两侧，为外部旋流室2平稳的旋流场提供了保障。
如图4所示，内部旋流室螺旋上倾管3采用变螺旋直径的方式贴合在内部旋流室4的底部，其倾斜角度为10～15°，每支内部旋流室螺旋上倾管3的旋转圈数为1/2圈。
如图5所示，内部旋流室螺旋上倾管3的入口位于外部旋流室2的底部，出口位于内部旋流室4内，并紧贴壁面，且内部旋流室螺旋上倾管3呈轴对称布置。
如图6所示，排砂孔5采用数排设置，且保持足够的排列密度，大颗粒砂通过排砂孔逐层进入储砂室7，数排设置保证大颗粒砂的完全分离。
如图6、图8所示，数个止旋肋板6的右上角的切口，用于贴合外部旋流室2的壁面；数个止旋肋板6采用轴对称排列方式，且保证8片以上的排列密度来保证良好的止旋效果。
如图9所示，电潜泵的电动马达8为细长结构，电动马达8插入整个内部旋流室4的空间，以保证良好的冷却效果；电潜泵吸入口9位于内部旋流室4的最上部。
如图10所示，本发明防砂泵送装置10位于沉箱分离器主体结构11的最底部，外部旋流室2的筒体与沉箱分离器主体结构11一致便于配合安装；且电潜泵的出口管伸入整个沉箱分离器内部空间。
本发明的工作过程为：首先，沉箱分离器液相空间流体(旋转强度可以忽略)经外部旋流室螺旋入口管1以形成旋流场；大颗粒的砂在外部旋流室2运移到达壁面后，经排砂孔5进入储砂室7，细砂在旋流场的搅动下和液相混为一体，再经内部旋流室螺旋上倾管3进入内部旋流室4；在内部旋流室4的流体自下而上旋流运动后，经电动马达8到达电潜泵吸入口9，旋流场的搅动加强电动马达3冷却的同时，防止了细砂的沉积；流体最后经电潜泵输送至海上平台。
上述电动马达，电潜泵，沉箱分离器主体结构为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：包括：一外部旋流室、套装在外部旋流室内部的内部旋流室、套装在外部旋流室底部的储砂室以及安装在内部旋流室上部的电潜泵，该电潜泵与电动马达相连；其中，外部旋流室的上部配合设置有外部旋流室螺旋入口管，外部旋流室的下部周围设有数排排砂孔；储砂室的内壁上设置有均匀布置的数个止旋肋板；内部旋流室的上部设置有电潜泵吸入口，该电潜泵吸入口与电潜泵相接；内部旋流室的底部内安装有内部旋流室螺旋上倾管；该电动马达插入内部旋流室的空间内；所述外部旋流室上部为筒状结构，外部旋流室的上部设有用于与外部旋流室螺旋入口管配合安装的凹槽；外部旋流室的下部为锥筒状结构；排砂孔设置在锥筒状结构的外壁上；
所述内部旋流室螺旋上倾管的入口位于外部旋流室的底部，出口位于内部旋流室内，并紧贴壁面，且内部旋流室螺旋上倾管呈轴对称布置；
所述数个止旋肋板的一侧上角的切口，用于贴合外部旋流室的壁面；且止旋肋板采用轴对称排列方式。
2.根据权利要求1所述的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：所述外部旋流室螺旋入口管为螺旋结构，旋转圈数为1/2圈，下倾角度为5～10°；外部旋流室螺旋入口管的螺旋下倾入口截面与外部旋流室的上截面平齐，用以阻止砂子在外部旋流室上部的沉积；且外部旋流室螺旋入口管呈轴对称布置，为外部旋流室平稳的旋流场提供了保障。
3.根据权利要求1所述的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：所述内部旋流室螺旋上倾管倾斜角度为10～15°，每支内部旋流室螺旋上倾管的旋转圈数为1/2圈。
4.根据权利要求1所述的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：所述排砂孔采用数排设置，且保持足够的排列密度，大颗粒砂通过排砂孔逐层进入储砂室，以保证大颗粒砂的完全分离。
5.根据权利要求1所述的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：所述电动马达为细长结构。
6.根据权利要求1所述的海底沉箱气液分离器的防砂泵送装置，其特征在于：所述外部旋流室的筒体与沉箱分离器主体结构一致，便于配合安装；且电潜泵的出口管伸入整个沉箱分离器内部空间。
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