CN109382223A - 一种四相旋流分离器 - Google Patents
一种四相旋流分离器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109382223A CN109382223A CN201811476638.7A CN201811476638A CN109382223A CN 109382223 A CN109382223 A CN 109382223A CN 201811476638 A CN201811476638 A CN 201811476638A CN 109382223 A CN109382223 A CN 109382223A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oil
- water
- phase
- disengagement chamber
- cyclone separator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 58
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 90
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 filtering Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
Landscapes
- Cyclones (AREA)
Abstract
一种四相旋流分离器，所要解决的问题是对类似油田采出液，存在原油、水、伴生气及泥沙四相一体的介质进行分离，本发明的技术方案是旋流分离器的侧壁上对称设置有两个下倾切向入口；旋流分离器顶端设置有气相切向出口；油相出口管插入旋流分离器内；内锥外表面与旋流分离器的内壁形成气相分离腔；内锥下端设置有切向流道，油相分离腔设置在气相分离腔与水固分离腔之间；水固分离腔下端设置有集固室，集固室的侧壁上设置有水相出口管。本发明的优点是实现对油、气、水、固具有密度差的四相不互溶介质同时分离，分离效率高、设备结构紧凑且运行维护费用低。
Description
技术领域
本发明属于介质分离技术领域，特别涉及一种石油、化工、环保等领域中具有密度差的四相不互溶介质分离技术，尤其是气、油、水、固四相旋流分离器。
背景技术
目前，应用于多相不互溶介质的快速分离方法主要有膜分离、过滤、气浮选和旋流分离等。膜分离设备成本较高，对介质条件要求较为严格；过滤分离方法可以较好地实现多相不互溶介质间的分离，但需要频繁对过滤设备进行反冲洗以保证设备的长期稳定运行；气浮选方法对分散相浓度变化的适应性较差。而采用旋流分离原理的旋流分离器具有设备体积小、快速分离等优点，被广泛应用于石油开采、化工、食品加工、环境保护等不互溶介质的分离领域。旋流分离器的原理是利用不互溶介质间的密度差进行离心分离。
目前，基于两相及三相不互溶介质间的旋流分离报道较多，但鲜有四相旋流分离器的相关报道。而在石油、化工及环保等领域，常需要对具有密度差的四相不互溶介质进行旋流分离。以油田开采领域为例，随着注水采油工艺的发展，由井下举升至地面的采出液含水量逐年升高，部分油井含水量高达70%以上，这就需要对采出液进行预分离，将富油相输送至后续工艺进一步处理和加工，从而降低后处理设备负担及生产成本。而在实际过程中，油田采出液除了含有原油及水之外，还伴随有气相（伴生气）及固相（泥砂等），这就涉及到对四相不互溶介质间的分离。
本发明所要解决的问题是对类似油田采出液，存在原油、水、伴生气及泥沙四相一体的介质进行分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种四相旋流分离器。
本发明的目的是这样实现的，旋流分离器的侧壁上对称设置有两个下倾切向入口；旋流分离器顶端设置有一个气相切向出口；油相出口管插入旋流分离器内，油相出口管的插入点位于旋流分离器水平截面的几何中心；油相出口管的下部设置有内锥，内锥外表面与旋流分离器的内壁形成气相分离腔；内锥下端设置有切向流道，所述切向流道设置有至少四个，油相出口管的下端伸入油相分离腔内，油相分离腔设置在气相分离腔与水固分离腔之间；水固分离腔下端设置有集固室，集固室的侧壁上设置有水相出口管，水相出口管位于水固分离腔内的一端设置有油核稳定体。
所述油核稳定体位于水固分离腔的一端采用双锥结构，另一端为细长圆柱结构。
所述集固室内设置有两个插板槽，两个插板槽内分别设置有上层插板和下层插板。
本发明的优点是：实现对油、气、水、固具有密度差的四相不互溶介质同时分离；实现对油、气、水、固四相均具有较高的分离效率；设备结构紧凑且运行维护费用低，有助于大范围的推广应用。
附图说明
图1是本发明的一种四相旋流分离器沿轴向剖面结构示意图。
图2为本发明一种四相旋流分离器的侧视图。
图3为本发明一种四相旋流分离器的三维结构示意图。
图4为本发明一种四相旋流分离器的A-A截面剖视图。
图5为本发明一种四相旋流分离器的B-B截面剖视图。
图6为本发明一种四相旋流分离器的C-C截面剖视图。
图7为本发明一种四相旋流分离器的D-D截面剖视图。
图8为本发明一种四相旋流分离器中的油核稳定体三维结构示意图。
图9为本发明一种四相旋流分离器的原理图。
图10为本发明一种四相旋流分离器的上层插板抽出及下层插板关闭时示意图。
图11为本发明一种四相旋流分离器的上层插板抽出下层插板关闭时示意图。
下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
实例1
如图1所示，本发明实施例的一种气、油、水、固四相旋流分离器，包括左侧下倾切向入口（1）、气相切向出口（2）、油相出口管（3）、右侧下倾切向入口（4）、气相分离腔（5）、内锥（6）、切向流道（7）、油相分离腔（8）、水固分离腔（9）、油核稳定体（10）、固定筋（11）、水相出口管（12）、集固室（13）、上层插板（14）、下层插板（15）及插板槽（16）。
如图1所示，所述气相分离腔（5）、油相分离腔（8）、水固分离腔（9）及集固室（13）沿轴向顺次连接；气相分离腔（5）及油相分离腔（8）均为圆筒状结构；水固分离腔（9）为锥筒状结构。
如图1所示，所述油相分离腔（8）直径小于气相分离腔（5）直径；油相分离腔（8）直径为气相分离腔（5）直径的0.5到0.8倍。
如图1所示，所述左侧下倾切向入口（1）及右侧下倾切向入口（4）呈轴向对称布置于气相分离腔（5）中部，有利于在气相分离腔（5）内部形成对称稳定的旋流流场；气相切向出口（2）位于气相分离腔（5）上端；切向流道（7）位于内锥（6）底部，并沿周向均匀布置4个切向流道（7）。
如图1所示，所述左侧下倾切向入口（1）、右侧下倾切向入口（4）、气相切向出口（2）及切向流道（7）内的气流整体沿着顺时针方向流动。也可通过改变左侧下倾切向入口（1）、右侧下倾切向入口（4）、气相切向出口（2）及切向流道（7）的布置位置及方向，实现本发明内部气流整体沿着逆时针方向流动。
如图1所示，所述油相出口管（3）位于气相分离腔（5）内部中心区域，油相出口管（3）上端伸出气相分离腔（5）外侧，油相出口管（3）下端伸入油相分离腔（8）上部；在油相出口管（3）外侧设置内锥（6）。
如图1所示，所述水相出口管（12）为90°弯曲圆管，主体位于集固室（13）内部，一端伸入水固分离腔（9）内，另一端伸出集固室（13）外部。
如图1所示，所述油核稳定体（10）位于水固分离腔（9）中心处；油核稳定体（10）位于水固分离腔（9）的一端采用双锥结构，另一端为细长圆柱结构；油核稳定体（10）通过沿圆周向均匀布置的3个固定筋（11）与水相出口管（12）内壁呈刚性连接。
如图1所示，所述插板槽（16）共有两个，均位于集固室（13）底部；所述上层插板（14）与下层插板（15）位于插板槽（16）内部，起到对集固室（13）的密闭作用；上层插板（14）与下层插板（15）均可沿水平方向左右滑动。
所述气相分离腔、油相分离腔、水固分离腔及集固室沿轴向顺次连接；气相分离腔及油相分离腔均为圆筒状结构；水固分离腔为锥筒状结构。
所述的左侧下倾切向入口、右侧下倾切向入口、气相切向出口及切向流道内的气流整体沿着顺时针方向流动。也可通过改变左侧下倾切向入口、右侧下倾切向入口、气相切向出口及切向流道的布置位置及方向，实现本发明内部气流整体沿着逆时针方向流动。
所述油相出口管位于气相分离腔内部中心区域，油相出口管上端伸出气相分离腔外侧，油相出口管下端伸入油相分离腔上部；在油相出口管外侧设置内锥。
所述水相出口管为90°弯曲圆管，主体位于集固室内部，一端伸入水固分离腔内，另一端伸出集固室外部。
所述油核稳定体位于水固分离腔中心处；油核稳定体位于水固分离腔的一端采用双锥结构，另一端为细长圆柱结构；油核稳定体通过沿圆周向均匀布置的3个固定筋与水相出口管内壁呈刚性连接。
所述插板槽共有两个，均位于集固室底部；所述上层插板与下层插板位于插板槽内部，起到对集固室的密闭作用；上层插板与下层插板均可沿水平方向左右滑动。
上述基于一种气、油、水、固四相旋流分离器中，气、油、水、固四相混合液由左侧下倾切向入口及右侧下倾切向入口同时进入气相分离腔内并形成高速旋转流，同时在旋转流中心区域形成低压区。由于气相的密度远小于油、水、固各相的密度，使在混合液旋转过程中，气相更容易聚集于油相出口管外侧形成的低压区，与此同时，由于四相混合液由气相分离腔的中部进入，使分离出的气相在进入低压区后流入并集中于气相分离腔的上部，最终由气相切向出口流出，从而实现对气相的分离。在气相分离过程中，由于内锥位于气相分离腔内部，从而使气相分离腔内部自上而下的过流截面积逐渐减小，有助于加大混合液旋转过程中的切向速度，从而促进气相的进一步分离。在气相分离后，油、水、固三相由切向流道沿着切向方向进入油相分离腔内部并形成高速旋转流，同样在油相分离腔内部的油相出口管附近形成低压区，由于水、固两相密度较大，在旋转过程中向油相分离腔的内壁附近运移，而密度相对较小的油相则向低压区运移，并在油相分离腔中心处形成油核，最终由油相出口管流出，从而实现对油相的分离。由于油相分离腔直径明显小于气相分离腔直径，且油滴所受离心力大小与旋流直径尺寸呈反比，油相分离腔的直径较小有利于提高对油相的分离效率。此外，由于油核稳定体的存在，能够将分离出的中心处油核稳定于油相出口管与油核稳定体之间，避免部分油相由底部的水相出口管流出。与此同时，密度相对较大的水相和固相主要集中于油相分离腔及水固分离腔的内壁附近区域向下流动，水固分离腔采用锥形结构有助于增加固相旋转过程中所受的离心力，使水相主要集中于中心区域并由水相出口管流出，而固相主要集中于水固分离腔的内壁附近区域，并由水相出口管与水固分离腔之间形成的环形流道向下流入集固室内。由于集固室为密闭空间，其内部流动较弱，加之固相进入集固室后受重力的作用，使固相主要集中于集固室的底部。随着旋流分离的持续，集固室底部的固相逐渐增多，此时将上层插板抽出，固相受重力的作用落入上层插板与下层插板之间的腔体内，而后关闭上层插板，抽出下层插，固相再次受重力作用最终由集固室排出。
Claims (3)
1.一种四相旋流分离器，它包括：旋流分离器，其特征是：旋流分离器的侧壁上对称设置有两个下倾切向入口；旋流分离器顶端设置有气相切向出口；油相出口管插入旋流分离器内，油相出口管的插入点位于旋流分离器水平截面的几何中心；油相出口管的下部固定有内锥，内锥外表面与旋流分离器的内壁形成气相分离腔；内锥下端设置有切向流道，所述切向流道设置有至少四个，油相出口管的下端伸入油相分离腔内，油相分离腔设置在气相分离腔与水固分离腔之间；水固分离腔下端设置有集固室，集固室的侧壁上设置有水相出口管，水相出口管位于水固分离腔内的一端设置有油核稳定体。
2.根据权利要求1所述的一种四相旋流分离器，其特征是：所述油核稳定体的一端采用双锥结构，另一端为细长圆柱结构。
3.根据权利要求1所述的一种四相旋流分离器，其特征是：所述集固室内设置有两个插板槽，两个插板槽内分别设置有上层插板和下层插板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811476638.7A CN109382223A (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种四相旋流分离器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811476638.7A CN109382223A (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种四相旋流分离器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109382223A true CN109382223A (zh) | 2019-02-26 |
Family
ID=65429885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811476638.7A Pending CN109382223A (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种四相旋流分离器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109382223A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111535794A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-14 | 海南儋州雅惠科技有限公司 | 一种油田产出液井场泥、气、油、水分离装置 |
| CN112774879A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 东北石油大学 | 一种自动清蜡立式多相一体化旋流分离装置 |
| CN114681964A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 分离结构和清洁装置 |
| CN114917706A (zh) * | 2021-02-03 | 2022-08-19 | 中国石油天然气集团有限公司 | 多级旋流聚结循环氢脱烃器 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1974024A (zh) * | 2006-12-29 | 2007-06-06 | 中国石油大学(华东) | 一种级联式旋流分离装置 |
| CN202064929U (zh) * | 2011-01-27 | 2011-12-07 | 中国石油天然气集团公司 | 原油除砂用动态水力旋流器 |
| CN102847618A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 东北石油大学 | 一种二次分离旋流器 |
| CN102886316A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-23 | 东北石油大学 | 一种用于三相介质分离的水力旋流器 |
| CN203916929U (zh) * | 2014-04-28 | 2014-11-05 | 深圳科力迩科技有限公司 | 一种旋流式多相分离器 |
| RU2579079C1 (ru) * | 2014-10-03 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Генерация Финанс" | Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор |
| CN106076671A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 东北石油大学 | 一种新型脱油除砂旋流分离装置 |
| CN209452059U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-10-01 | 沈阳环境科学研究院 | 一种四相旋流分离器 |
-
2018
- 2018-12-05 CN CN201811476638.7A patent/CN109382223A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1974024A (zh) * | 2006-12-29 | 2007-06-06 | 中国石油大学(华东) | 一种级联式旋流分离装置 |
| CN202064929U (zh) * | 2011-01-27 | 2011-12-07 | 中国石油天然气集团公司 | 原油除砂用动态水力旋流器 |
| CN102847618A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-02 | 东北石油大学 | 一种二次分离旋流器 |
| CN102886316A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-23 | 东北石油大学 | 一种用于三相介质分离的水力旋流器 |
| CN203916929U (zh) * | 2014-04-28 | 2014-11-05 | 深圳科力迩科技有限公司 | 一种旋流式多相分离器 |
| RU2579079C1 (ru) * | 2014-10-03 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Генерация Финанс" | Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор |
| US20160096129A1 (en) * | 2014-10-03 | 2016-04-07 | Iurii KOCHUBEI | Uniflow Centrifugal Gas-Liquid Separator |
| CN106076671A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 东北石油大学 | 一种新型脱油除砂旋流分离装置 |
| CN209452059U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-10-01 | 沈阳环境科学研究院 | 一种四相旋流分离器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111535794A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-14 | 海南儋州雅惠科技有限公司 | 一种油田产出液井场泥、气、油、水分离装置 |
| CN112774879A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 东北石油大学 | 一种自动清蜡立式多相一体化旋流分离装置 |
| CN114681964A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 分离结构和清洁装置 |
| CN114681964B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-08-29 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 分离结构和清洁装置 |
| CN114917706A (zh) * | 2021-02-03 | 2022-08-19 | 中国石油天然气集团有限公司 | 多级旋流聚结循环氢脱烃器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109382223A (zh) | 一种四相旋流分离器 | |
| CN101146584B (zh) | 用于分离液体/液体/气体/固体混合物的分离器 | |
| CN102847618B (zh) | 一种二次分离旋流器 | |
| CN106076671B (zh) | 一种脱油除砂旋流分离装置 | |
| CN102225382B (zh) | 一种溢流管壁孔式集油曲线形旋流器 | |
| CN101983779B (zh) | 同向出流倒锥式旋流分离器 | |
| CN201389497Y (zh) | 内锥式液液分离水力旋流器 | |
| CN105664538B (zh) | 一种多级变径螺旋油水分离器 | |
| CN102886316B (zh) | 一种用于三相介质分离的水力旋流器 | |
| CN207463471U (zh) | 一种脱气除油水力聚结装置 | |
| CN209452059U (zh) | 一种四相旋流分离器 | |
| CN102225381B (zh) | 一种同向出流内孔式旋流分离器 | |
| GB2486910A (en) | Apparatus for controlling fluid flow | |
| CN107252742A (zh) | 一种脱气除油水力聚结装置 | |
| CN105498987A (zh) | 三相分离旋流器 | |
| CN109290075B (zh) | 基于粒径选择的水力旋流分离装置 | |
| CN103338827A (zh) | 用于井下应用的两个不可混合的流体相的分离 | |
| CN206246114U (zh) | 一种高含水油井产液就地分水装置 | |
| CN104492585A (zh) | 一种煤岩组分重液旋流分离的方法 | |
| CN209020596U (zh) | 一种下部双出口型三相旋流分离器 | |
| CN102716819B (zh) | 一种变截面多叶片导流式内锥型分离器 | |
| CN105435489A (zh) | 带微通道的旋流加强型立式油水分离装置及方法 | |
| CN110159246A (zh) | 井下多级旋流聚结油水分离装置 | |
| CN205628328U (zh) | 一种气油水三相旋流分离装置 | |
| CN110433571A (zh) | 一种管道式油气水分离与污水处理装置及应用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |