CN107013203B - 油田地面设施 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气液分离的消气器，属于油田地面设施领域。该消气器包括气液分离管柱、离心组件和气相导流罩，离心组件和气相导流罩均容纳在气液分离管柱的内腔中，且离心组件与气相导流罩彼此间隔设置，在使用时，油田产出液喷入离心组件中，之后离心组件与气相导流罩彼此配合以实现对油田产出液的第一离心分离和第二离心分离。本发明提供的用于气液分离的消气器的结构简单，分离效果好，对油田产出液能够实现快速高效的气液分离，还能够实现对油井产出液进行气液充分分离，并且适用于消除油田产出液中的伴生气，既可用于站内各种流量计前做消气器使用，也可用于油田单井产出液在气液分离时配合三相计量使用。

Description

油田地面设施

技术领域

本发明涉及油田地面设施领域，特别涉及用于气液分离的消气器。

背景技术

在油井生产过程中，由于伴生气的产生，致使油井产液常常出现油、气、水三相共存的状态。因此在油井产液计量时，由于产液中具有伴生气，从而导致油井产液计量的不准确性，进而造成地面集油系统计量输差大，致使在进行地质动态分析时做出错误的判断而影响油田地质动态管理措施的制定。

因此，在计量之前，通常采用分离器对油井产液进行气液分离，从而将三相流分离成单相流，以解决油井产液准确计量的问题。而目前常使用的气液分离器体积大，分离效果差，造成了油田产液三相计量不准确。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于气液分离的消气器。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于气液分离的消气器。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于气液分离的消气器，所述消气器包括气液分离管柱、离心组件和气相导流罩，所述离心组件和气相导流罩均容纳在所述气液分离管柱的内腔中，且所述离心组件与所述气相导流罩彼此间隔设置，

在使用时，油田产出液喷入所述离心组件中，之后所述离心组件与所述气相导流罩彼此配合以实现对所述油田产出液的第一离心分离和第二离心分离。

进一步地，所述离心组件包括彼此同轴连接的第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和第二叶轮彼此背向设置，且在使用时所述油田产出液驱动所述第一叶轮和第二叶轮彼此同向旋转。

进一步地，所述第一叶轮和第二叶轮在所述消气器的纵长方向上将所述气液分离管柱的内腔分为了第一腔体和第二腔体，所述气相导流罩容纳在所述第一腔体中。

具体地，所述第一腔体设置在所述第二腔体的上方，且所述第一叶轮的背面与所述第二叶轮的背面彼此紧贴设置，且所述第一叶轮的正面朝向所述第一腔体，所述第二叶轮的正面朝向所述第二腔体。

进一步地，在所述第一叶轮与所述气相导流罩之间的第一腔体上连接有入口管道，所述油田产出液通过所述入口管道喷入所述第一叶轮中。

具体地，所述入口管道以与所述消气器的纵长方向成锐角地插入到所述消气器的内腔中。

进一步地，所述入口管道的两端分别为管道出口和用于输入所述油田产出液的管道入口，所述管道出口与所述第一腔体连接，且所述管道出口的开口度小于所述管道入口的开口度。

具体地，所述气相导流罩设置为圆盘形，且所述气相导流罩的朝向所述第一叶轮的一侧上设置有圆弧形导流槽，所述圆弧形导流槽与所述第一叶轮彼此配合以实现所述第二离心分离。

具体地，在所述圆弧形导流槽的凹槽面上设置有多个沟槽，所述多个沟槽从圆弧形导流槽中心呈辐射状布置在所述凹槽面上。

具体地，所述多个沟槽中的每一个沟槽设置为波浪形。

具体地，所述气相导流罩沿垂直于所述消气器的纵长方向的方向布置，且所述气相导流罩的圆周边与所述第一腔体的内壁彼此间隙配合。

具体地，在使用时，所述油田产出液喷入所述第一叶轮中，之后通过所述第二叶轮的旋转吸入所述第二叶轮中以实现所述第一离心分离，同时获得第一液体和第一气体，所述第一液体通过所述第二腔体排出所述气液分离管柱，

所述第一气体通过所述第一叶轮的旋转脱离所述第一叶轮，并上升至所述气相导流罩与所述气相导流罩的圆弧面碰撞以实现所述第二离心分离，同时获得第二液体和第二气体，所述第二液体通过所述第二腔体排出所述气液分离管柱，且所述第二气体通过所述第一腔体排出所述气液分离管柱。

进一步地，所述第一叶轮和第二叶轮设置在所述气液分离管柱的中部，且所述第一叶轮设置在所述第二叶轮的上方，且所述气相导流罩设置在所述第一叶轮的上方。

进一步地，在所述气液分离管柱的两端分别设置有气相出口管道和液相出口管道，所述气相出口管道与所述第一腔体连通，且所述第一腔体中的气体通过所述气相出口管道排出所述气液分离管柱，

所述液相出口管道与所述第二腔体连通，且所述第一腔体和第二腔体中的液体均从所述液相出口管道排出所述气液分离管柱。

进一步地，在靠近与所述第一腔体连接的所述气相出口管道的一端处设置有单向阀，

在靠近与所述第二腔体连接的所述液相出口管道的一端处设置有压差式止回阀。

进一步地，在所述入口管道、气相出口管道和液相出口管道上均设置有法兰。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的用于气液分离的消气器的结构简单，分离效果好，对油田产出液能够实现快速高效的气液分离；

(2)本发明提供的用于气液分离的消气器能够实现对油井产出液进行气液充分分离；

(3)本发明提供的用于气液分离的消气器适用于消除油田产出液中的伴生气，既可用于站内各种流量计前做消气器使用，也可用于油田单井产出液在气液分离时配合三相计量使用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于气液分离的消气器的结构示意图。

其中，100用于气液分离的消气器，10气液分离管柱，11第一腔体，111入口管道，112气相出口管道，12第二腔体，121液相出口管道，20离心组件，21第一叶轮，22第二叶轮，30气相导流罩，31圆弧形导流槽，40法兰，50差压式止回阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的用于气液分离的消气器100。消气器100包括气液分离管柱10、离心组件20和气相导流罩30，离心组件20和气相导流罩30均容纳在气液分离管柱10的内腔中，且离心组件20与气相导流罩30彼此间隔设置。具体地，在使用时，油田产出液喷入离心组件20中，之后离心组件20与气相导流罩30彼此配合以实现对油田产出液的第一离心分离和第二离心分离。

在本发明的一个实施例中，离心组件20为双层反向叶轮设计，也就是说离心组件20包括彼此同轴连接的第一叶轮21和第二叶轮22。第一叶轮21和第二叶轮22设置在气液分离管柱10的中部，且第一叶轮21和第二叶轮22在消气器100的纵长方向上将气液分离管柱10的内腔分为了第一腔体11和第二腔体12。具体地，第一腔体11设置在第二腔体12的上方，第一叶轮21容纳在第一腔体11中，第二叶轮22容纳在第二腔体12中，由此第一叶轮21设置在第二叶轮22的上方。如图1所示，第一叶轮21和第二叶轮22彼此背向设置，由此使得第一叶轮21的出风方向(即第一叶轮的正面)朝向第一腔体11，第二叶轮22的出风方向(即第二叶轮的正面)朝向第二腔体12，且第一叶轮21的背面与第二叶轮22的背面彼此紧贴设置。

在进行油田产出液气液分离时，油田产出液从第一叶轮21的上方喷入，驱动第一叶轮21和第二叶轮22同向旋转，此时由于第二叶轮22的出风方向朝向第二腔体12，且同时由于油田产出液的重力作用，因此第二叶轮22的背面将上方的油田产出液吸入第二叶轮22的叶片间的空腔中，并通过第二叶轮22转动所产生的离心力将油田产出液进行第一离心分离。而第一叶轮21的出风方向朝向第一腔体11，因此在第二叶轮22将油田产出液进行第一离心分离之后，第一叶轮21的背面将第二叶轮22气液分离所分离出的第一气体吹向气相导流罩30以进行第二离心分离。

继续参见图1，在第一叶轮21的上方的第一腔体11中设置有气相导流罩30，且气相导流罩30沿垂直于消气器100的纵长方向的方向布置。在本发明的另一示例中，气相导流罩30设置为圆盘形，其圆周边与第一腔体11的内壁彼此间隙配合。且气相导流罩30的朝向第一叶轮21的一侧上设置有圆弧形导流槽31，例如圆弧形导流槽设置可以设置为半圆形的导流槽。圆弧形导流槽31开口朝向第一叶轮21，且该圆弧形导流槽31用于引导第二离心分离所分离出的气体和液体的流向。

在本发明的还一示例中，为了增强气相导流罩30的导流效果和气液分离效果，在圆弧形导流槽31的凹槽面上设置有多个沟槽。多个沟槽从圆弧形导流槽31中心呈辐射状布置在凹槽面上，且每一个沟槽均设置为波浪形，当然本领域技术人员可以明白，沟槽的形状还可以设置为不规则的曲线形或者直线形，当然本领域技术人员还可以将多个沟槽中的每一个凹槽均平行于弧形导流槽31的凹槽面的直径的方向设置。本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本发明的一种限制。

在进行第二离心分离时，第一叶轮21将第一气体(该气体中还含有液滴)吹向气相导流槽31，第一气体撞击气相导流槽31以将第一气体进行气液分离，之后将分离出的第二气体(不再含有液体)和第二液体通过气相导流槽31的引导均流至第一腔体11的内壁，第二气体通从气相导流槽31与第一腔体11的内壁之间的间隙流至气相导流罩的上方，而第二液体沿第一腔体11的内壁流至第二腔体12中。

如图1所示，在第一叶轮21与气相导流罩30之间的第一腔体11上连接有入口管道111，所述入口管道111的轴线与气液分离管柱10的轴向中心线存在一定的夹角，使得入口管道111在气相分离管柱10的中部以一定俯角的角度与气液分离管柱10切向相连通，换句话说，入口管道111以与消气器100的纵长方向成锐角地插入到消气器的内腔中。本领域技术人员可以明白，入口管道111与气液分离管柱10的纵长方向之间的夹角α设置为0＜α＜90°，例如10°、30°、45°或者60°等等，本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。

油田产出液通过入口管道111喷入第一叶轮21中。在第一腔体11上设置有液体入口，该液体入口设置在第一叶轮21上方且气相导流罩30下方的第一腔体11的内壁上。入口管道111的两端分别为管道出口和管道入口，管道出口与液体入口彼此连接，且管道出口的开口度小于管道入口的开口度，例如可以采用将管道出口处压扁的方式以减小管道出口处的开口度。通过这样的设计，在使用时，油田产出液通过管道入口输入入口管道111中，由于管道出口的开口度小于管道入口的开口度，因此在管道出口处的压力大于管道入口处的压力，使得油田产出液在喷出管道出口的同时能够驱动第一叶轮21和第二叶轮22同轴旋转。

在气液分离管柱10的两端分别设置有气相出口管道112和液相出口管道121。即气相出口管道112设置在气液分离管道10的底部，且气相出口管道112与第一腔体11连通，在使用时第一腔体11中的气体通过气相出口管道排出气液分离管柱10；液相出口管道121设置在气液分离管柱10的顶部，且液相出口管道121与第二腔体12连通，在使用时第一腔体11和第二腔体12中的液体均从液相出口管道排出气液分离管柱10。在本发明的一个示例中，在靠近与第一腔体11连接的气相出口管道112的一端处设置有单向阀(未示出)，在靠近与第二腔体12连接的液相出口管道121的一端处设置有可调节的压差式止回阀50，且在入口管道111、气相出口管道112和液相出口管道121上均设置有法兰40。

下面通过详细叙述用于气液分离的消气器100的工作原理来进一步说明用于气液分离的消气器的具体结构。

油田产出液或者油田来液经过入口管道111得到初步重力式气液分离，之后经过入口管道111的管道出口喷出至第一腔体11中，并切向加速驱动离心组件20。旋转的第二叶轮22的背面将油田产出液吸入第二叶轮22的叶片间的腔隙中，并在第二叶轮22旋转所产生的离心力的作用下使油田产出液中的液体与气体彼此脱离以实现第一离心分离。第一离心分离后所获得的第一液体流入第二腔体12中，之后通过液相出口管道121流出消气器100。

而在经过第一离心分离所获得第一气体在第一叶轮21的旋转作用下加速上升，与第一叶轮21上方的气相导流罩30的圆弧形导流槽31相碰撞，将为气相的第一气体中的液滴脱离出来以实现第二离心分离。经过第二离心分离所获得的第二气体和第二液体通过圆弧形导流槽31导流至第一腔体11的内壁处，其中的第二气体沿第一腔体11的内壁与气相导流罩30之间的间隙流至气相导流罩30上方的第一腔体11中，并通过气相出口管道112排出消气器100。而由于气相出口管道112上的设置的法兰40具有止回的作用，从而阻止了第二气体的倒流。

在经过第二离心分离后的第二液体则沿气液分离管柱10的管道内壁旋转下滑到气液分离管柱10的底部，并在此与第一液体汇流且一起通过液相出口管道121流出消气器100。而汇流后的液体在液相出口管道121上的差压式止回阀50的作用下，使气液分离管柱10内的液位能够保持在设计的高度范围内，这样既防止了液位高时旋转的第一气体和/或第二气体携带液滴现象，又阻止了液位低时第一气体和第二气体进入第二叶轮22下方的第二腔体12中。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的用于气液分离的消气器的结构简单，分离效果好，对油田产出液能够实现快速高效的气液分离；

(2)本发明提供的用于气液分离的消气器能够实现对油井产出液进行气液充分分离；

(3)本发明提供的用于气液分离的消气器适用于消除油田产出液中的伴生气，既可用于站内各种流量计前做消气器使用，也可用于油田单井产出液在气液分离时配合三相计量使用。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述消气器包括气液分离管柱、离心组件和气相导流罩，所述离心组件和气相导流罩均容纳在所述气液分离管柱的内腔中，且所述离心组件与所述气相导流罩彼此间隔设置，

所述离心组件包括彼此同轴连接的第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和第二叶轮彼此背向设置，且在使用时油田产出液驱动所述第一叶轮和第二叶轮彼此同向旋转；

所述第一叶轮和第二叶轮在消气器的纵长方向上将所述气液分离管柱的内腔分为了第一腔体和第二腔体，所述气相导流罩容纳在所述第一腔体中；

所述气相导流罩设置为圆盘形，且所述气相导流罩的朝向所述第一叶轮的一侧上设置有圆弧形导流槽，所述圆弧形导流槽与所述第一叶轮彼此配合以实现第二离心分离；

在使用时，所述油田产出液喷入所述第一叶轮中，之后通过所述第二叶轮的旋转吸入所述第二叶轮中以实现第一离心分离，同时获得第一液体和第一气体，所述第一液体通过所述第二腔体排出所述气液分离管柱，

所述第一气体通过所述第一叶轮的旋转脱离所述第一叶轮，并上升至所述气相导流罩与所述气相导流罩的圆弧面碰撞以实现所述第二离心分离，同时获得第二液体和第二气体，所述第二液体通过所述第二腔体排出所述气液分离管柱，且所述第二气体通过所述第一腔体排出所述气液分离管柱。

2.根据权利要求1所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述第一腔体设置在所述第二腔体的上方，且所述第一叶轮的背面与所述第二叶轮的背面彼此紧贴设置，且所述第一叶轮的正面朝向所述第一腔体，所述第二叶轮的正面朝向所述第二腔体。

3.根据权利要求2所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

在所述第一叶轮与所述气相导流罩之间的第一腔体上连接有入口管道，所述油田产出液通过所述入口管道喷入所述第一叶轮中。

4.根据权利要求3所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述入口管道以与所述消气器的纵长方向成锐角地插入到所述消气器的内腔中。

5.根据权利要求4所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述入口管道的两端分别为管道出口和用于输入所述油田产出液的管道入口，所述管道出口与所述第一腔体连接，且所述管道出口的开口度小于所述管道入口的开口度。

6.根据权利要求1所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

在所述圆弧形导流槽的凹槽面上设置有多个沟槽，所述多个沟槽从圆弧形导流槽中心呈辐射状布置在所述凹槽面上。

7.根据权利要求6所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述多个沟槽中的每一个沟槽设置为波浪形。

8.根据权利要求1所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述气相导流罩沿垂直于所述消气器的纵长方向的方向布置，且所述气相导流罩的圆周边与所述第一腔体的内壁彼此间隙配合。

9.根据权利要求2所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

所述第一叶轮和第二叶轮设置在所述气液分离管柱的中部，且所述第一叶轮设置在所述第二叶轮的上方，且所述气相导流罩设置在所述第一叶轮的上方。

10.根据权利要求3所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

在所述气液分离管柱的两端分别设置有气相出口管道和液相出口管道，所述气相出口管道与所述第一腔体连通，且所述第一腔体中的气体通过所述气相出口管道排出所述气液分离管柱，

所述液相出口管道与所述第二腔体连通，且所述第一腔体和第二腔体中的液体均从所述液相出口管道排出所述气液分离管柱。

11.根据权利要求10所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

在靠近与所述第一腔体连接的所述气相出口管道的一端处设置有单向阀，

在靠近与所述第二腔体连接的所述液相出口管道的一端处设置有压差式止回阀。

12.根据权利要求11所述的用于气液分离的消气器，其特征在于，

在所述入口管道、气相出口管道和液相出口管道上均设置有法兰。