CN107774078B - 一种高压气液分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压气液分离装置，包括中空腔，中空腔内设有相互连通的第一分离室和第二分离室，还设有与第一分离室和第二分离室的下端连通的积液区，第一分离室的室壁包括分离挡板和位于分离挡板相对两侧的且相对分离挡板弯折或者弯曲的二汇流板，分离挡板上设有若干导流槽，导流槽的相对两端分别向对应的汇流板所在的方向延伸，汇流板与中空腔的内壁无缝连接且汇流板上开设有气孔，一进气管连通第一分离室且正对分离挡板设置，至少一出气管与第二分离室连通，积液区的下端设置有排液管，排液管上设置有截止阀。气流进入第一分离室后打在分离挡板上并沿导流槽向两边游走直至从气孔进入第二分离室，从而实现气液分离，成本低、操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及采气工程技术领域，尤其涉及一种高压气液分离装置。
背景技术
在油气藏开发领域，油藏中通常含有溶解气而气藏中含有一定量的原生水和边底水，此外，凝析气藏存在凝析油和地层水，因此，气液分离工艺是油气开发与储运过程中的必要环节。国内外现有油气藏开发中，气液分离过程通常在油气中转站等逐级处理，且以常压或低压工作环境为主。该类气液分离设备体积庞大、工艺复杂、费用昂贵，适用于油气田大规模集中处理。但是，在井场应用中，特别是含水气井生产中，需要进行小规模简易气液分离及二次投入，此外，在油气集输管线常采用气液混输的输送工艺，而气水混输容易形成气水合物导致管线堵塞。
现有过滤分离器通常采用立式结构，天然气自分离器下部进气口进入，在装置内自下而上运动，经过过滤滤芯，从顶部出气口排出，天然气中携带的液体被过滤后积聚在下部通过排污口排出，装置设置液位计口可对装置内的液位进行显示和数据远传，过滤出的污水需要就地排放至污水罐储存拉运。采用现有气液分离处理方式，气液分离不充分，从出气口排出的气体中仍然含有大量的液体，需要再次经过气液分离处理，且工艺复杂、自动化程度较低、使用成本高、工作压力环境不能满足油气井需要，在井口使用时显然给生产和管理带来许多不方便，增加了生产和运输成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种成本低、操作简单、自动化程度高、工作温压环境适用广、能够使气液充分分离的高压气液分离装置。
本发明的提供一种高压气液分离装置，包括中空腔，所述中空腔内设有相互连通的第一分离室和第二分离室，还设有与所述第一分离室和所述第二分离室的下端连通的积液区，所述第一分离室的室壁包括分离挡板和位于所述分离挡板相对两侧的且相对所述分离挡板弯折或者弯曲的二汇流板，所述分离挡板上设有若干导流槽，所述导流槽的相对两端分别向对应的所述汇流板所在的方向延伸，或者所述汇流板与所述中空腔的内壁无缝连接且所述汇流板上开设有气孔，或者所述汇流板与所述中空腔的内壁之间设有供气流通过的间隙，一进气管连通所述第一分离室且正对所述分离挡板设置，至少一出气管与所述第二分离室连通，所述积液区的下端设置有排液管，所述排液管上设置有截止阀。
进一步地，所述分离挡板为弧形结构，向远离所述进气管所在的方向拱起。
进一步地，所述汇流板为直板结构，或者所述汇流板为弧形板结构。
进一步地，所述第二分离室与所述第一分离室之间设有气流通道，所述气流通道的一端连通所述气孔或者所述间隙，另一端连通所述第二分离室的下端，所述出气管位于所述第二分离室的上端，至少一滤网横置于所述第二分离室的上端和下端之间。
进一步地，所述滤网为向上拱起的弧形结构。
进一步地，所述滤网包括上下设置的细网和粗网，以及位于所述粗网和所述细网之间的液体通道，所述细网的网孔孔径小于所述粗网的网孔孔径，所述液体通道的两端分别通过一水管与所述积液区连通。
进一步地，所述出气管包括第一出气管和第二出气管，所述第一出气管连接远程的储气端以向所述储气端输气，所述第二出气管向外延伸与所述第一出气管连通，所述第二出气管上设有自动气阀，一压力预警器设于所述中空腔与所述自动气阀之间的所述第二出气管上，且与所述自动气阀通信连接或者电连接，所述压力预警器发出预警信号时所述自动气阀自动打开使所述第二出气管与所述第一出气管连通以增加单位时间的排气量。
进一步地，所述中空腔的内壁为防水层，所述防水层远离所述中空腔的一侧设有保温层，在所述防水层与所述保温层之间设有加热层。
进一步地，还包括温度传感器，所述温度传感器伸入所述中空腔内用于监测所述中空腔内的温度。
进一步地，所述积液区内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀通信连接或者电连接，用于根据所述积液区内的液面的高度来控制所述截止阀的关断或者打开。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的高压气液分离装置中，所述分离挡板正对所述进气管设置，一方面能够切断从所述进气管喷入的气流的前进方向，使气流因碰撞而做迂回运动，最终从所述气孔或者所述间隙流出而进入所述第二分离室，适当的降低了气流的能量，使气流中的液体与气体分离；另一方面，所述分离挡板上设有引导气流走向的导流槽，气流打到所述分离挡板并随所述导流槽流动时，气流中携带的液体会在其打在所述分离挡板或者在其沿着所述导流槽游走的时候从气流中分离出来，并从所述汇流板与所述分离挡板的交界处向下汇聚流入所述积液区，且所述汇流板能够在一定程度上止挡从所述导流槽而来的气流，使气流与所述汇流板相碰后甚至反弹至所述分离挡板，从而使气流在所述第一分离室内回荡，使气流中的液体充分的被分离出来，最终气流通过所述汇流板上的气孔排出或者通过所述汇流板与所述中空腔内壁之间的间隙排出，而液体则沿着所述汇流板汇聚于所述积液区，实现气液的充分分离，而且整体结构简单，成本低。在所述导流槽的导引作用下，气流保留了大量的能量，从而使被所述出气管排出的气流仍为高压高速气流，从而向远端输气时，不用额外增压增速，进一步降低了成本。
附图说明
图1是本发明高压气液分离装置的应用的示意图；
图2是本发明高压气液分离装置的正向剖视图；
图3是图2中的A的放大示意图；
图4是本发明中的汇流板为直板结构时的高压气液分离装置的俯向剖视图；
图5是本发明中的汇流板为弧形板结构时的高压气液分离装置的俯向剖视图；
图6是本发明中的汇流板为弧形板结构时的高压气液分离装置的又一俯向剖视图；
图7是本发明中的汇流板与中空腔内壁之间具有间隙时的高压气液分离装置的俯向剖视图。
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描述。
请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种高压气液分离装置，用于对从气井1中采集出来的天然气或者其他设备中输出的天然气进行气液分离处理(应当指出的是，并不局限于天然气)，主要包括中空腔2，所述中空腔2具有相互连通的三个腔室，分别为第一分离室25、第二分离室28和积液区27。所述第一分离室25和所述第二分离室28并排的设于所述中空腔2的中上区域，所述积液区27位于所述中空腔2的下端区域，且所述第一分离室和所述第二分离室28的下端伸入所述积液区27与所述积液区27连通。
请参考图2和图4至图7，所述第一分离室25的室壁包括分离挡板251和位于所述分离挡板251相对两侧的二汇流板252，所述汇流板252相对所述分离挡板251弯折或者弯曲，所述汇流板252上开设有气孔253时，所述汇流板252与所述中空腔2的内壁241无缝连接，或者所述汇流板252与所述中空腔2的内壁241之间设有供气流通过的间隙253′，此时优选所述汇流板252上没有开设气孔253，即所述气孔253或者所述间隙253′是所述第一分离室25的排气口。所述分离挡板251上设有若干导流槽2511，所述导流槽2511的相对两端分别向对应的所述汇流板所在的方向延伸，一进气管22连通所述第一分离室25且正对所述分离挡板251设置，优选所述进气管22位于所述第一分离室25的上端区域，所述气孔253位于所述汇流板252的偏下区域但是位于所述积液区27的最高液位之上。
请参考图2和图4至图7，所述分离挡板251为“匚”形结构或者类似“匚”形结构的半包围结构，优选所述分离挡板251为弧形结构，向远离所述进气管22所在的方向拱起，所述导流槽2511位于所述第一分离室25的内侧，从所述进气管22喷入的高压气流进入所述第一分离室25后，气流首先打到所述分离挡板251上，然后沿所述分离挡板251上的导流槽2511向两边高速游走，直至与所述汇流板252相撞，气流或是被所述汇流板252反弹至所述分离挡板251，或是从所述气孔253或者所述间隙253′流出所述第一分离室25。所述汇流板252可以是直板结构，也可以是弧形板结构，所述汇流板252与所述分离挡板251的交界处有明显的折痕或者所述汇流板252与所述分离挡板251的交界处的曲率半径明显的小于所述分离挡板251的曲率半径，以使气流中的液体能够顺着该交界处或者顺着所述汇流板252向下汇聚而流入所述积液区27。
请参考图2和图4至图7，所述第二分离室28与所述第一分离室25之间设有气流通道26，所述气流通道26的一端连通所述气孔253或者所述间隙253′，另一端连通所述第二分离室28的下端，所述出气管位于所述第二分离室28的上端，至少一滤网281横置于所述第二分离室28的上端和下端之间。优选所述滤网281为向上拱起的弧形结构，且所述滤网281包括上下设置的细网2811和粗网2813，以及位于所述粗网2813和所述细网2811之间的液体通道2812，所述细网2811的网孔孔径小于所述粗网2813的网孔孔径，所述液体通道2812的两端分别通过一水管2814与所述积液区27连通，本实施例中以两个滤网281为例，但是不限于此，两个所述滤网281上下设置。气流从所述气孔253或者间隙253′流出后通过所述气流通道26从所述第二分离室28的下端区域进入所述第二分离室28，然后向上流走，依次经过两个所述滤网281，最终从所述出气管排出。气流在经过所述粗网2813和所述细网2811时，由于气液重力差，会在一定程度上被所述粗网2813和所述细网2811阻挡而发生一次气液分离，由于所述细网2811的网孔孔径小于所述粗网2813的网孔孔径，从而所述细网2811对气流的阻挡程度更强，发生气液分离的程度更甚，于是气流中的部分液体会被所述细网2811分离出来而汇聚于所述液体通道2812，然后顺着所述液体通道2812向两边流淌最终流入对应的所述水管2814中，被所述水管2814导入所述积液区27。被所述粗网2813阻挡而分离出来的液体则在其自身的重力作用下沿着所述粗网2813的弧形边缘向四周汇聚最终沿着所述第二分离室28的室壁向下流向所述积液区27。
请参考图1，由于所述气井1随井筒积液程度改善或其他突发因素导致气井中的储层物性能改善等，所述气井1的产气量会增加或者突增，在所述中空腔2的实际气量排出条件不变的情况下，由于井底条件改善会导致所述中空腔2中的压力逐渐增加或突增，此时若不增加所述中空腔2的排气量，则很有可能出现危险。故所述出气管至少有两个，分别为第一出气管231和第二出气管232，所述第一出气管231连接远程的储气端5以向所述储气端5输气，所述第二出气管232向外延伸与所述第一出气管231连通，所述第二出气管232上设有自动气阀61，一压力预警器62设于所述中空腔2与所述自动气阀61之间的所述第二出气管232上，且与所述自动气阀61通信连接或者电连接，当所述中空腔2内的气压达到上限值时，所述压力预警器62会发出预警信号，所述压力预警器62发出预警信号时所述自动气阀61自动打开使所述第二出气管232与所述第一出气管231连通以增加单位时间的排气量。
请参考图1，所述第一出气管231上还设有流量计3，所述流量计3设于所述第二出气管232与所述第一出气管231连通处之后，用于统计所述第一出气管231和所述第二出气管232的总输气量，且所述压力预警器62和所述流量计3与控制中心连接，向所述控制中心传递自己的实时情况，方便监测。
请参考图2和图4至图7，所述中空腔2的内壁241为防水层，所述防水层远离所述中空腔2的一侧设有保温层242，在所述防水层与所述保温层242之间设有加热层243。还包括温度传感器21，所述温度传感器21伸入所述中空腔2内用于监测所述中空腔2内的温度。当所述高压气液分离装置所处的环境温度较低时，为了防止所述中空腔2堵塞或者破坏所述中空腔2，当所述温度传感器21检测到所述中空腔2内温度偏低时，所述加热层243启动，位于所述加热层243内的电阻丝开始发热，使所述中空腔2内的温度保持最佳。所述温度传感器21与所述控制中心连接，向所述控制中心传递所述中空腔2内的温度的实时情况，方便监测。
请参考图1，所述积液区27的下端设置有排液管271，所述排液管271上设置有截止阀63。所述积液区27内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀63通信连接或者电连接，用于根据所述积液区27内的液面的高度来控制所述截止阀63的关断或者打开。即：当所述液面感应器检测出所述积液区27的液面高度达到或者超过设定的上限高度时，所述截止阀63开启，排液，使所述积液区27中的液面下降；当所述液面感应器检测出所述积液区27中的液面降到设定的下限高度时，所述截止阀63关断，停止排液。且所述液面感应器与所述控制中心连接，向所述控制中心传递所述积液区内的液面的实时情况，方便监测。
所述积液区27的底部为下凹的弧形，所述排液管271位于所述积液区27的最低处，以使所述积液区27中的液体能够全部排出。
为了方便管理和监控，所述进气管22和所述第一出气管231上均设有气阀，且所述进气管22和所述第一出气管231上均设有压力传感器64，所述气阀和所述压力传感器64均与所述控制中心通信连接或者电连接。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的高压气液分离装置中，所述分离挡板251正对所述进气管22设置，一方面能够切断从所述进气管22喷入的气流的前进方向，使气流因碰撞而做迂回运动，最终从所述气孔253或者所述间隙253′流出而进入所述第二分离室28，适当的降低了气流的能量，使气流中的液体与气体分离；另一方面，所述分离挡板251上设有引导气流走向的导流槽2511，气流打到所述分离挡板251并随所述导流槽2511流动时，气流中携带的液体会在其打在所述分离挡板251或者在其沿着所述导流槽2511游走的时候从气流中分离出来，并从所述汇流板252与所述分离挡板251的交界处向下汇聚流入所述积液区27，且所述汇流板252能够在一定程度上止挡从所述导流槽2511而来的气流，使气流与所述汇流板252相碰后甚至反弹至所述分离挡板251，从而使气流在所述第一分离室25内回荡，使气流中的液体充分的被分离出来，最终气流通过所述汇流板252上的气孔排出253或者通过所述汇流板252与所述中空腔2内壁241之间的间隙253′排出，而液体则沿着所述汇流板252汇聚于所述积液区27，实现气液的充分分离，而且整体结构简单，成本低。在所述导流槽2511的导引作用下，气流保留了大量的能量，从而使被所述出气管排出的气流仍为高压高速气流，从而向远端输气时，不用额外增压增速，进一步降低了成本。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述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 (9)
1.一种高压气液分离装置，包括中空腔，其特征在于：所述中空腔内设有相互连通的第一分离室和第二分离室，还设有与所述第一分离室和所述第二分离室的下端连通的积液区，所述第一分离室的室壁包括分离挡板和位于所述分离挡板相对两侧的且相对所述分离挡板弯折或者弯曲的二汇流板，所述分离挡板上设有若干导流槽，所述导流槽的相对两端分别向对应的所述汇流板所在的方向延伸，或者所述汇流板与所述中空腔的内壁无缝连接且所述汇流板上开设有气孔，或者所述汇流板与所述中空腔的内壁之间设有供气流通过的间隙，一进气管连通所述第一分离室且正对所述分离挡板设置，至少一出气管与所述第二分离室连通，所述积液区的下端设置有排液管，所述排液管上设置有截止阀；
其中，所述第一分离室和所述第二分离室并排的设于所述中空腔的中上区域，所述汇流板为直板结构，或者所述汇流板为弧形板结构。
2.如权利要求1所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述分离挡板为弧形结构，向远离所述进气管所在的方向拱起。
3.如权利要求1所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述第二分离室与所述第一分离室之间设有气流通道，所述气流通道的一端连通所述气孔或者所述间隙，另一端连通所述第二分离室的下端，所述出气管位于所述第二分离室的上端，至少一滤网横置于所述第二分离室的上端和下端之间。
4.如权利要求3所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述滤网为向上拱起的弧形结构。
5.如权利要求4所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述滤网包括上下设置的细网和粗网，以及位于所述粗网和所述细网之间的液体通道，所述细网的网孔孔径小于所述粗网的网孔孔径，所述液体通道的两端分别通过一水管与所述积液区连通。
6.如权利要求1所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述出气管包括第一出气管和第二出气管，所述第一出气管连接远程的储气端以向所述储气端输气，所述第二出气管向外延伸与所述第一出气管连通，所述第二出气管上设有自动气阀，一压力预警器设于所述中空腔与所述自动气阀之间的所述第二出气管上，且与所述自动气阀通信连接或者电连接，所述压力预警器发出预警信号时所述自动气阀自动打开使所述第二出气管与所述第一出气管连通以增加单位时间的排气量。
7.如权利要求1所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述中空腔的内壁为防水层，所述防水层远离所述中空腔的一侧设有保温层，在所述防水层与所述保温层之间设有加热层。
8.如权利要求7所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器伸入所述中空腔内用于监测所述中空腔内的温度。
9.如权利要求1所述的一种高压气液分离装置，其特征在于：所述积液区内设有液面感应器，所述液面感应器与所述截止阀通信连接或者电连接，用于根据所述积液区内的液面的高度来控制所述截止阀的关断或者打开。
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