CN109307615A - 一种对冲式液固分离及实时计量装置 - Google Patents

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龙芝辉
王均
齐成伟
刘继林
罗羽熙
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Abstract

本发明公开了一种对冲式液固分离及实时计量装置，包括分离罐和支撑框架，分离罐和支撑框架放置于电子台秤上，分离罐包括罐体和罐盖，罐体与罐盖用螺栓固接，罐体内侧设有滤网，滤网的网眼尺寸小于固相颗粒的最小尺寸，滤网通过罐盖压紧；罐体上部的外侧壁、滤网下方设有混合流体入口，混合流体入口相对设置，使进入罐体内的混合流体形成对冲，罐体底部设有混合流体出口，混合流体出口连接阀门，用于打开或关闭罐体；罐盖顶部设有单相流体出口，单相流体出口与外部管路连通；电子台秤用于实时测量分离罐内混合流体重量，并将数值传送至计算机并显示固相颗粒重量。本发明在液固分离的同时实时计量固相颗粒的重量，集液固分离和实时计量为一体。

Description

一种对冲式液固分离及实时计量装置
技术领域
本发明属于油气井工程中液固分离及计量技术领域，具体涉及一种对冲式液固分离及实时计量装置。
背景技术
在液固流动实验和油气井工程液固流动工业应用中，常常要求能够实时分离返出固相颗粒并计量其重量。现有技术中，多是采用在线密度计或浓度计的方法监测液固混合流体中固相浓度，通过一定计算得到固相质量，然后再进行固相分离。这种方法存在以下缺点，一是适用的固相颗粒尺寸小，一般不大于1毫米，二是要求固相在液体中分布均匀，三是无法用于流体为气体的液固流动。在油气井工程领域，固相通常为毫米级的岩屑或者厘米级的卡瓦碎屑，流体速度较低，固相很难在流体中达到均匀分布状态，现有技术无法进行固相浓度实时测量，这就为油气井工程流域液固流体实验和工业应用带来很大难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对冲式液固分离及实时计量装置，其结构简单，能适用于大尺寸和非均匀分布的固相颗粒，并且在液固分离的同时实时计量固相颗粒的重量，集液固分离和实时计量为一体。
本发明的目的是这样实现的：一种对冲式液固分离及实时计量装置，包括分离罐和用于支撑分离罐的支撑框架，所述分离罐和支撑框架均放置于电子台秤上，所述分离罐包括呈上圆下半球型的罐体和设置于罐体上方的半球型罐盖，所述罐体与罐盖用螺栓紧固连接，所述罐体靠近顶部的内侧设有滤网，所述滤网的网眼尺寸小于固相颗粒的最小尺寸，所述滤网通过罐盖压紧；所述罐体上部的外侧壁、滤网下方设有混合流体入口，所述混合流体入口相对设置，使进入罐体内的混合流体形成对冲，所述罐体底部设有混合流体出口，所述混合流体出口处连接阀门，用于打开排出混合流体或关闭罐体；所述罐盖的顶部设有单相流体出口，所述单相流体出口与外部管路连通，将分离出的单相流体输出；所述电子台秤用于实时测量分离罐内混合流体重量，并将数值传送至计算机，由计算机计算并显示固相颗粒重量。
混合流体入口采用对冲式，周向均布设置，使混合流体从入口进入罐体内后在罐体的轴线处交汇，可以减轻混合流体以高速进入罐体内产生的冲击力，降低水平冲击导致的电子台秤读数波动误差。
进一步的，所述混合流体入口呈管状、倾斜设置，其轴线向罐体底部倾斜，沿罐体上部周向设置2个或4个，所述混合流体入口与罐体焊接固定。混合流体入口设置为向下倾斜，可以避免高速固体颗粒直接冲击滤网而造成固体颗粒堵塞滤网，影响滤网的过滤效果，延长滤网寿命，且可以增加固体颗粒在罐体内的运移时间，有利于液固分离。
进一步的，所述罐体靠近顶部的内侧向内延伸设有凸沿，所述滤网放置于凸沿上，所述罐盖靠近底部的内侧壁向内延伸设有凸台，用于压紧所述滤网。通过罐盖与罐体的配合将滤网压紧，需要更换滤网时打开罐盖即可进行更换。
进一步的，所述单相流体出口和混合流体出口截面均为圆形，分别位于罐盖顶部和罐体底部的中间。在罐盖顶部设置圆形出口，可以增加固相颗粒在罐中的分离时间，同时确保罐体内充满流体，保证根据电子台秤所测混合流体总重量计算固相颗粒重量的准确性。
进一步的，所述罐体与罐盖结合处设有密封垫。
进一步的，所述滤网为不锈钢滤网。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1)混合流体入口采用对冲式，周向均布设置，使混合流体从入口进入罐体内后在罐体的轴线处交汇，降低混合流体的冲击力，有效减小电子台秤读数波动，提高计量准确性；
2)混合流体入口采用向罐体底部倾斜设置，避免了高速混合流体对滤网直接冲击造成的固相颗粒堵塞滤网，影响滤网的过滤效果，延长滤网使用寿命，且可以增加固相颗粒分离时间；
3)适用于大尺寸固体颗粒的分离和计量，从毫米级到厘米级颗粒均可使用，对固相在流体中是否均匀分布没有要求；
4)通过电子台秤实时计量单相液体和混合液体的重量，能快速计算出固相颗粒重量，集液固分离和实时计量为一体，提高了实验效率。
5)适用流体排量范围广，大排量和小排量、高浓度和低浓度液固混合流体均可使用；
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图标记
附图中，1为罐盖，2为罐体，3为螺栓，4为滤网，5为混合流体入口，6为单相流体出口，7为混合流体出口，8为阀门，9为支撑框架，10为电子台秤，11为凸台，12为密封垫，21为凸沿
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
在本实施例中，术语“对冲”的概念是指混合流体或单相流体在分离罐的中心轴线处反向交汇，达到削减水平冲击力的目的。
参见图1，一种对冲式液固分离及实时计量装置，包括分离罐和用于支撑分离罐的支撑框架9，所述分离罐和支撑框架9均放置于电子台秤10上，所述分离罐包括呈上圆下半球型的罐体2和设置于罐体2上方的半球型罐盖1，所述罐体2与罐盖1用螺栓3紧固连接，在罐体2和罐盖1的结合处还设有密封垫，防止罐盖1内的液相渗出。所述罐体2靠近顶部的内侧设有滤网4，滤网4的网眼尺寸小于固相颗粒的最小尺寸，所述滤网4通过罐盖1压紧，滤网采用不锈钢制成；在本实施例中，罐体2靠近顶部的内侧向内延伸设有凸沿21，滤网4放置在凸沿21上，罐盖1靠近底部的内侧壁向内延伸设有凸台11，用于压紧滤网4，罐体2和罐盖1上下端部采用球形结构可以提高分离罐的耐压等级，需要更换滤网4或清洗罐体内部时，只需打开半球形罐盖1，即可更换或清洗，结构简单，操作方便，下部罐体2的球形结构可以方便实验结束后将混合流体排出。
所述罐体2上部的外侧壁、滤网4下方设有混合流体入口5，为减轻混合流体以高速进入罐体内产生的冲击力，降低水平冲击导致的电子台秤读数波动误差大的问题，所述混合流体入口5相对设置，使混合流体从入口5进入罐体2内后在罐体2的轴线处交汇，形成对冲，减小冲击力对电子台秤读数的影响。在本实施例中，为避免高速固体颗粒直接冲击滤网而造成固体颗粒堵塞滤网，影响滤网的过滤效果，所述混合流体入口5采用管状、倾斜设置，焊接在罐体2的外侧壁上，混合流体入口5的轴线稍向罐体底部倾斜，沿罐体上部周向设置2个或者4个，混合流体入口5通过快速连接装置与混合流体来源管路相连，混合流体入口设置为向下倾斜，可以延长滤网寿命，且可以增加固体颗粒在罐体内的运移时间，有利于液固分离。
所述罐体2底部设有混合流体出口7，混合流体出口7处连接阀门8，用于打开排出混合流体或关闭罐体2；所述罐盖1的顶部设有单相流体出口6，所述单相流体出口6通过快速连接装置与外部管路(图中未示出)连通，将分离出的单相流体输出；在本实施例中，单相流体出口6和混合流体出口7截面均为圆形，分别位于罐盖1顶部和罐体2底部的中间，在罐盖顶部设置圆形出口，可以增加固相颗粒在罐中的分离时间，同时确保罐体内充满流体，保证根据电子台秤所测混合流体总重量计算固相颗粒重量的准确性。
在本实施例中，将分离罐和支撑框架放置在电子台秤上，通过电子台秤实时测量分离罐内混合流体和单相流体的重量，并将数值传送至计算机，由计算机计算并显示固相颗粒重量。电子台秤具备去皮计量功能，通过数据线与计算机相连，通过数据采集软件实时记录和显示分离罐内混合流体重量，并根据以下公式实时计算和显示出固相颗粒的重量。
式中，Ws为分离罐内固相颗粒实时质量，W为分离罐内混合流体总质量，W0为分离罐内全部为单相流体时的质量，ρs为固相颗粒密度，ρl为单相流体密度。
本发明的计量过程：首先在分离罐内注满单相液体，等罐盖的单相流体出口处有流体排出就表示分离罐内充满了单相液体，此时，电子台秤显示出分离罐内全部为单相流体时的质量，然后通过混合流体入口不断注入液固混合流体，经过分离，固相滞留在罐内，多余液体从罐盖顶部出口排出，电子台秤实时显示出分离罐内混合流体总质量，通过上述公式由计算机实时计算并显示出固相颗粒的重量。全部实验或工作结束后，从罐底出口排出液固混合流体，回收固相颗粒。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种对冲式液固分离及实时计量装置，包括分离罐和用于支撑分离罐的支撑框架，所述分离罐和支撑框架均放置于电子台秤上，其特征在于：所述分离罐包括呈上圆下半球型的罐体和设置于罐体上方的半球型罐盖，所述罐体与罐盖用螺栓紧固连接，所述罐体靠近顶部的内侧设有滤网，所述滤网的网眼尺寸小于固相颗粒的最小尺寸，所述滤网通过罐盖压紧；所述罐体上部的外侧壁、滤网下方设有混合流体入口，所述混合流体入口相对设置，使进入罐体内的混合流体形成对冲，所述罐体底部设有混合流体出口，所述混合流体出口处连接阀门，用于打开排出混合流体或关闭罐体；所述罐盖的顶部设有单相流体出口，所述单相流体出口与外部管路连通，将分离出的单相流体输出；所述电子台秤用于实时测量分离罐内混合流体重量，并将数值传送至计算机，由计算机计算并显示固相颗粒重量。
2.根据权利要求1所述的一种对冲式液固分离及实时计量装置，其特征在于：所述混合流体入口呈管状、倾斜设置，其轴线向罐体底部倾斜，沿罐体上部周向设置2个或4个，所述混合流体入口与罐体焊接固定。
3.根据权利要求1所述的一种对冲式液固分离及实时计量装置，其特征在于：所述罐体靠近顶部的内侧向内延伸设有凸沿，所述滤网放置于凸沿上，所述罐盖靠近底部的内侧壁向内延伸设有凸台，用于压紧所述滤网。
4.根据权利要求1所述的一种对冲式液固分离及实时计量装置，其特征在于：所述单相流体出口和混合流体出口截面均为圆形，分别位于罐盖顶部和罐体底部的中间。
5.根据权利要求1所述的一种对冲式液固分离及实时计量装置，其特征在于：所述罐体与罐盖结合处设有密封垫。
6.根据权利要求3所述的一种对冲式液固分离及实时计量装置，其特征在于：所述滤网为不锈钢滤网。
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