CN107737466B - 一种油气水卧式三相分离器与油气水分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气水卧式三相分离器与油气水分离方法。本发明分离器设有卧式罐体，卧式罐体内腔中设有隔离板(5)。隔离板上在入口管(1)的下方设有缓冲器(2)，在出气管(7)的下方向下设有降液管(4)，在缓冲器与降液管之间向上设有升气管(3)。卧式罐体内腔位于隔离板上液层上方的部分为气相区(11)，位于隔离板下方、溢流板(6)与第二封头(92)之间的部分为油水分离区，位于隔离板下方、溢流板与第一封头(91)之间的部分为油相区(12)。本发明公开了采用上述的油气水卧式三相分离器进行油气水分离的方法。本发明主要用于油气田油气处理领域或其它领域低气液比油气水混合物的分离。

Description

一种油气水卧式三相分离器与油气水分离方法

技术领域

本发明涉及油气田油气处理技术领域所用的一种油气水卧式三相分离器与油气水分离方法。

背景技术

现有的一种油气水卧式三相分离器设有卧式罐体，卧式罐体包括圆筒形筒体和两端的封头。圆筒形筒体上设有入口管、出油管、出气管和出水管，罐体的内腔设有溢流板、入口分流器等内构件。油气水混合物进入三相分离器后，入口分流器将油气水混合物初步分离为气液两相。分离出的液相(包括油相和水相)进入集液区，依靠油水密度差使油水分层，同时集液区内的气泡浮升至液滴沉降区。入口分流器分离出的气相进入液滴沉降区，气相中的液滴在重力作用下沉降到集液区。上述的分离器对于低气液比油气水混合物的分离来讲，由于气相含量较小，液滴沉降较为容易，分离出的气相的含液率容易达标。相对来说，油水两相要达到需要的分离指标就比较困难，分离出的油相往往含有较大直径(大于0.5毫米)的水滴。上述的气液比是气相与液相的体积比，气液比在8以下时称为低气液比。

发明内容

本发明的目的是提供一种油气水卧式三相分离器与油气水分离方法，以解决现有油气水卧式三相分离器所存在的分离低气液比油气水混合物时分离出的油相往往含有较大直径水滴的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种油气水卧式三相分离器，设有卧式罐体，卧式罐体包括圆筒形筒体以及第一封头和第二封头，圆筒形筒体内腔的下部垂直设置有溢流板，圆筒形筒体的顶部靠近第一封头设有入口管、靠近第二封头设有出气管，圆筒形筒体的底部在溢流板与第一封头之间设有出油管、在溢流板与第二封头之间设有出水管，其特征在于：卧式罐体内腔中设有隔离板，隔离板的边缘与卧式罐体的内壁相连，将卧式罐体内腔分隔为上下两部分，隔离板上在入口管的下方设有缓冲器，在出气管的下方向下设有降液管，在缓冲器与降液管之间向上设有升气管，油气水卧式三相分离器进行油气水分离时在隔离板上形成液层，卧式罐体内腔位于隔离板上液层上方的部分为气相区，卧式罐体内腔位于隔离板下方、溢流板与第二封头之间的部分为油水分离区，卧式罐体内腔位于隔离板下方、溢流板与第一封头之间的部分为油相区。

采用上述的油气水卧式三相分离器进行油气水分离的方法，其特征在于：油气水混合物经入口管进入卧式罐体并向下流入缓冲器，在缓冲器进行缓冲并进行气液初步分离，缓冲器分离出的液相流动到隔离板上，在隔离板上形成液层并向降液管流动，缓冲器分离出的气相进入气相区，气相中的液滴向下沉降到隔离板上，隔离板上的液相在流动过程中，液相中的气泡向上浮升至气相区，隔离板上分离出气泡的液相经降液管向下进入油水分离区中的水相，在油水分离区进行油水分离，油水分离过程中油水中剩余的气泡向上浮升、经升气管进入气相区，气相区中的气相最后经出气管流出，在油水分离区分离出的水最后经出水管流出，在油水分离区分离出的油经溢流板顶部溢流进入油相区，最后经出油管流出。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)隔离板将卧式罐体内腔分隔为上下两部分。隔离板下方气液流动与隔离板上方气液流动不存在强烈扰动，有利于提高分离效果。尤其是，气相区的气相对油水分离区的油水没有扰动，有利于油水分离。(2)隔离板上分离出气泡的液相经降液管向下进入油水分离区中的水相，在水相进行水洗，能够促使游离相水合并分出、进入水相。这就促进了油水分离。(3)隔离板上方气液与下方油水的流动方向相反，因此气相区和油水分离区的长度可以较长，使气液和油水分别有足够的路程、时间充分分离，并且分离器的长度没有增加。

本发明主要用于油气田油气处理领域或其它领域低气液比油气水混合物的分离。分离出的油相，所含水滴的直径通常不大于0.5毫米。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明油气水卧式三相分离器的结构示意图。

图2是图1中的A—A剖视图(放大)。

图1和图2中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明的油气水卧式三相分离器(简称为分离器)设有卧式罐体，卧式罐体包括圆筒形筒体93以及第一封头91和第二封头92，两个封头一般均为半球面形。圆筒形筒体93内腔的下部垂直设置有溢流板6，圆筒形筒体93的顶部靠近第一封头91设有入口管1、靠近第二封头92设有出气管7，圆筒形筒体93的底部在溢流板6与第一封头91之间设有出油管8、在溢流板6与第二封头92之间设有出水管10，出水管10通常靠近溢流板6。本发明提到的各种管道，横截面形状一般均为圆形。

卧式罐体内腔中设有隔离板5，隔离板5为平面板，其边缘与卧式罐体的内壁相连，将卧式罐体内腔分隔为上下两部分。卧式罐体内腔由圆筒形筒体93的内腔、第一封头91的内腔和第二封头92的内腔组成，隔离板5一般是设于卧式罐体轴心线的上方。隔离板5上在入口管1的下方设有缓冲器2，在出气管7的下方向下设有降液管4，在缓冲器2与降液管4之间向上设有升气管3，升气管3通常靠近缓冲器2。降液管4和升气管3一般均是垂直设置。

本发明分离器进行油气水分离时在隔离板5上形成液层，卧式罐体内腔位于该液层上方的部分为气相区11。卧式罐体内腔位于隔离板5下方、溢流板6与第二封头92之间的部分为油水分离区，卧式罐体内腔位于隔离板5下方、溢流板6与第一封头91之间的部分为油相区12。

隔离板5一般是自第一封头91至第二封头92倾斜向下设置，与水平面之间的夹角一般为2～3度，这样有利于隔离板5上的液相向降液管4流动。隔离板5与垂直平面相垂直。

图1所示的缓冲器2由立式圆筒形筒体和筒体底板组成。圆筒形筒体的顶部敞口、正对着入口管1，圆筒形筒体的上部与隔离板5相连。油气水混合物13经入口管1进入图1所示缓冲器2由圆筒形筒体和筒体底板围成的内腔之后，流速以及空间大小突然变化；流速降低，气液初步分离。图1所示的缓冲器2向下伸入到油相区12；由于缓冲器2圆筒形筒体的底部由筒体底板封闭，所以可以完全阻止油气水混合物13对油相区12以及油水分离区的干扰。

降液管4的内直径一般为100～150毫米。降液管4通常设置多根(一般为10～40根)，在水平投影面上通常呈正方形或正三角形规则排列。降液管4的顶部入口位于隔离板5的上方，使隔离板5上的液层能维持一定的厚度，以利于液相中的气泡向上浮升至气相区11。每根降液管4的顶部入口至该根降液管4本身所处位置的隔离板5上表面的距离一般为10～15毫米。降液管4的底部出口应位于圆筒形筒体93的内壁附近；参见图2，降液管4底部出口至圆筒形筒体93内壁的距离a一般为100～200毫米(该距离为单个降液管4底部出口至圆筒形筒体93内壁的最小距离)。

升气管3的内直径一般为50～100毫米。升气管3通常设置多根(一般为20～30根)，在水平投影面上通常呈正方形或正三角形规则排列。升气管3顶部出口的高度应高于降液管4顶部入口的高度，以防止隔离板5上的液相进入升气管3的顶部出口并向下流动。每根升气管3的顶部出口至该根升气管3本身所处位置的隔离板5上表面的距离一般为20～30毫米。图1所示缓冲器2圆筒形筒体的顶部一般比圆筒形筒体所处位置的隔离板5的上表面略高，或与所述隔离板5的上表面平齐。

本发明各部件的材料一般为不锈钢(例如304不锈钢)，部件之间的连接一般采用焊接。

下面结合附图说明采用本发明油气水卧式三相分离器进行油气水分离的方法。油气水混合物13经入口管1进入卧式罐体并向下流入缓冲器2，在缓冲器2进行缓冲以降低动能并进行气液初步分离。缓冲器2分离出的液相流动到隔离板5上，在隔离板5上形成液层并向降液管4流动。缓冲器2分离出的气相进入气相区11，气相中的液滴向下沉降到隔离板5上的液层中。隔离板5上的液相在流动过程中，液相中的气泡向上浮升至气相区11(第一次浮升)。

隔离板5上分离出气泡的液相经降液管4向下进入油水分离区中的水相，在油水分离区中向溢流板6的方向流动，进行油水分离。油水分离区中，油相位于水相之上，油相与水相之间的界面为油水界面。液相从位于圆筒形筒体93内壁附近的降液管4的底部出口流出、在水相进行水洗，能够促使游离相水合并分出、进入水相。油水分离过程中油水中少量剩余的气泡向上浮升(第二次浮升)、经升气管3进入气相区11。气相区11中的气相达到气液分离指标后，最后经出气管7流出。气泡经过两次浮升，能够比较彻底地从油水中分离出去。

在油水分离区达到油水分离指标后，分离出的水最后经出水管10流出。在油水分离区分离出的油经溢流板6顶部溢流进入油相区12，最后经出油管8流出。图1和图2中，未注附图标记的箭头表示油气水混合物、油相、气相或水的流动方向。

在上述的分离过程中，缓冲器2分离出的液相在隔离板5上应有足够的停留时间供气泡进行第一次浮升，停留时间一般为1～2分钟。自缓冲器2分离出的液相流动到隔离板5上、至分离出气泡的液相流动到降液管4的时间，为所述的停留时间。

油水在油水分离区应有足够的停留时间进行油水分离，达到油水分离指标；停留时间一般为5～8分钟。自液相从降液管4的底部出口流出、至分离出的油相到达溢流板6顶部的时间，为所述的停留时间。

从降液管4底部出口流出的液相，流速一般不超过0.5米/秒，以减少所述液相对水相的过度扰动。根据液相的流量调整降液管4的内直径，可以达到上述的流速。为保证从降液管4的底部出口流出的液相在水相的水洗效果，降液管4的底部出口至油水界面的距离b一般不小于600毫米。

第二次浮升出的气泡的量较少，故升气管3的总流通面积无需过大。根据升气管3的内直径可以计算出单根升气管3的流通面积，将该流通面积乘以升气管3的根数即得到升气管3的总流通面积。

在入口管1内，油气水混合物13的流速一般为4～6米/秒，气液比一般为3～8。油气水混合物13中的油相例如是烃类液体(比如原油)，气相例如是烃类气体(比如天然气)。

经出气管7流出的气相，所含液滴的直径通常不大于100微米。经出油管8流出的油相，所含水滴的直径通常不大于0.5毫米，所含气泡的直径通常不大于200微米。

Claims (5)

1.一种油气水卧式三相分离器，设有卧式罐体，卧式罐体包括圆筒形筒体(93)以及第一封头(91)和第二封头(92)，圆筒形筒体(93)内腔的下部垂直设置有溢流板(6)，圆筒形筒体(93)的顶部靠近第一封头(91)设有入口管(1)、靠近第二封头(92)设有出气管(7)，圆筒形筒体(93)的底部在溢流板(6)与第一封头(91)之间设有出油管(8)、在溢流板(6)与第二封头(92)之间设有出水管(10)，其特征在于：卧式罐体内腔中设有隔离板(5)，隔离板(5)自第一封头(91)至第二封头(92)倾斜向下设置，隔离板(5)的边缘与卧式罐体的内壁相连，将卧式罐体内腔分隔为上下两部分，隔离板(5)上在入口管(1)的下方设有缓冲器(2)，在出气管(7)的下方向下设有降液管(4)，在缓冲器(2)与降液管(4)之间向上设有升气管(3)，降液管(4)的顶部入口位于隔离板(5)的上方，油气水卧式三相分离器进行油气水分离时在隔离板(5)上形成液层，卧式罐体内腔位于隔离板(5)上液层上方的部分为气相区(11)，卧式罐体内腔位于隔离板(5)下方、溢流板(6)与第二封头(92)之间的部分为油水分离区，卧式罐体内腔位于隔离板(5)下方、溢流板(6)与第一封头(91)之间的部分为油相区(12)，缓冲器(2)由立式圆筒形筒体和筒体底板组成，所述立式圆筒形筒体的顶部敞口、上部与隔离板(5)相连。

2.根据权利要求1所述的油气水卧式三相分离器，其特征在于：隔离板(5)与水平面之间的夹角为2～3度。

3.根据权利要求1或2所述的油气水卧式三相分离器，其特征在于：降液管(4)的顶部入口至隔离板(5)上表面的距离为10～15毫米。

4.根据权利要求1或2所述的油气水卧式三相分离器，其特征在于：降液管(4)底部出口至卧式罐体的圆筒形筒体(93)内壁的距离a为100～200毫米。

5.一种采用权利要求1所述油气水卧式三相分离器进行油气水分离的方法，其特征在于：油气水混合物(13)经入口管(1)进入卧式罐体并向下流入缓冲器(2)，在缓冲器(2)进行缓冲并进行气液初步分离，缓冲器(2)分离出的液相流动到隔离板(5)上，在隔离板(5)上形成液层并向降液管(4)流动，在隔离板(5)上的停留时间为1～2分钟，缓冲器(2)分离出的气相进入气相区(11)，气相中的液滴向下沉降到隔离板(5)上，隔离板(5)上的液相在流动过程中，液相中的气泡向上浮升至气相区(11)，隔离板(5)上分离出气泡的液相经降液管(4)向下进入油水分离区中的水相，在油水分离区进行油水分离，油水分离过程中油水中剩余的气泡向上浮升、经升气管(3)进入气相区(11)，气相区(11)中的气相最后经出气管(7)流出，在油水分离区分离出的水最后经出水管(10)流出，在油水分离区分离出的油经溢流板(6)顶部溢流进入油相区(12)，最后经出油管(8)流出。