CN109652113A - 油气水三相分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油气水三相分离装置，包括水平放置的罐体，靠近罐体的第一端的顶部开设有供混合油气水进入的入口，罐体的底部由罐体的第一端至罐体的第二端依次设有油堰板和水堰板；油堰板和水堰板将罐体内部由罐体的第一端至罐体的第二端依次分隔为混合油气水室、油室和水室，油室的底部开设有供油流出的出油口，水室底部开设有供水流出的出水口，靠近罐体的第二端的顶部开设有供气流出的出气口；罐体的内连通管将混合油气水室和水室连通；油室和水室中均设有液位检测组件和密度检测装置。本发明提供的油气水三相分离装置可以快速分离油气水，提高分离效率和分离效果，避免罐体内部产生排污及维修死角。

Description

油气水三相分离装置

技术领域

本发明涉及油气生产及油气水分离技术领域，尤其涉及一种油气水三相分离装置。

背景技术

在油气田生产过程中，直接采出的原油采出液中包含大量的水和天然气，在运输和使用前需要进行脱水和脱气处理，处理后的净化原油和天然气作为产品分别外输，而分离出的水可以作为油井的回注水循环利用。目前国内外油田一般采用重力沉降方式进行油气水三相分离处理，利用卧式分离器基于油、气、水三相物质的密度差异完成三者的分离。

图1是现有技术中的油气水三相分离装置的结构示意图。现有的油气水分离装置主要包括水平放置分离器罐1，罐体1内竖直设置了油堰板2和水堰板3，油堰板2高度低于水堰板3的高度，通过油堰板2和水堰板3将罐体1分为混合油气水室4、油室5和水室6，其中油室5的底部设有出油口7，水室6的底部设有出水口8，罐体1的顶部设有出气口9，三个腔室中还设有液位计。油气水从罐体1入口进入后，依次流过混合油气水室4→油堰板2→油室5→水堰板3→水室6，混合油气水中的气密度最小，漂浮在罐体1的顶部并由出气口9流出；水的密度小于油的密度，油漂浮在水的上面并越过油堰板2进入油室5，由于水堰板3的高度高于油堰板2的高度，因此油不会通过水堰板3进入水室6，油最终通过出油口7流出；水经由油室5底部的暗道流入水室6，经过出水口8流出，完成油气水的分离。

然而该油气水分离装置中，水是通过位于油室底部的暗道进入水室，长期使用水浸渍后，暗道内壁会被腐蚀，严重时造成油气泄露。而暗道所处位置的间隙狭小，也不便于操作人员检修。该装置也无法确定出油口和出水口的打开时间，造成分离后的油和水密度常常达不到使用标准，未达标的油或水还会造成下一生产流程中罐体的污染。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种油气水三相分离装置，其可以快速分离油气水，提高分离效率和分离效果，避免罐体内部产生排污及维修死角。

本发明提供的油气水三相分离装置，用于分离原油的混合油气水中的油、水和气，包括水平放置的罐体，靠近罐体的第一端的顶部开设有供混合油气水进入的入口，罐体的底部由罐体的第一端至罐体的第二端依次设有油堰板和水堰板，油堰板和水堰板的底部与罐体的底部紧密贴合，油堰板的高度低于水堰板的高度。

油堰板和水堰板将罐体内部由罐体的第一端至罐体的第二端依次分隔为混合油气水室、油室和水室，油室的底部开设有供油流出的出油口，水室底部开设有供水流出的出水口，靠近罐体的第二端的顶部开设有供气流出的出气口。

油堰板底部开设有第一连通孔，水堰板底部开设有第二连通孔，第一连通孔和第二连通孔之间可拆卸地连接有内连通管，内连通管用于将混合油气水室和水室连通。油室和水室中均设有液位检测组件和密度检测装置。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，液位检测组件包括第一液位检测装置和第二液位检测装置，第一液位检测装置和第二液位检测装置检测的液位检测原理不同。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，第一液位检测装置是双法兰液位计，第二液位检测装置是磁翻板液位计。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，第一液位检测装置和第二液位检测装置均包括上取压口和下取压口，第一液位检测装置和第二液位检测装置的下取压口位于同一水平面，第一液位检测装置的上取压口高度高于第二液位检测装置的上取压口高度。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，还包括稳流组件，稳流组件设置在混合油气水室的底部，稳流组件位于入口所在竖直方向的靠近罐体的第二端一侧。

稳流组件包括静流挡板和波纹板组，静流挡板和波纹板组的板面均与罐体的长度方向垂直，静流挡板设置在靠近罐体的第一端一侧，波纹板组设置在靠近罐体的第二端一侧。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，该油气水三相分离装置还包括雾水收集装置，雾水收集装置设置在混合油气水室的顶部且位于稳流组件所在竖直方向的靠近罐体的第二端一侧，雾水收集装置的底部高度低于稳流组件的顶部高度。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，波纹板组贴设在雾水收集装置的靠近罐体的第一端的一侧，波纹板组的底部与雾水收集装置的底部位于同一水平面。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，内连通管的位于水室内的端部连接有竖直设置的伸缩管，伸缩管的管口位于竖直方向的高度可调。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，混合油气水室底部开设有多个排污口，多个排污口沿罐体的长度方向间隔设置。

排污口、出水口和出油口上均设有切断阀。

出气口上设有雾水收集装置。

在上述的油气水三相分离装置中，可选的是，入口位于罐体的内部一侧的端部连接有折弯管，折弯管的管口朝向罐体的第一端方向弯折。

本发明提供的油气水三相分离装置，基于油气水三相物质的密度差异，通过油堰板和水堰板快速分离油、水和气。通过在油室底部设置内连通管，将混合油气水室和水室连通，便于被分离的水进入水室，避免其长期停留在油室底部，造成油室底部腐蚀加剧。内连通管在维修过程中，便于更换，减小了该油气水三相分离装置的维修难度和维修成本。通过在油室和水室内部设置液位检测组件和密度检测装置，用于快速精确的确定待输出的油和水的密度是否达到输出标准，以提高该油气水三相分离装置的分离效果。通过在出气口处设置雾水收集装置，提高了输出气的纯度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的油气水三相分离装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的油气水三相分离装置的结构示意图。

附图标记说明：

1，10-罐体；

11-第一端；

12-第二端；

2，13-油堰板；

3，14-水堰板；

15-入口；

9，16-出气口；

4，20-混合油气水室；

5，30-油室；

6，40-水室；

50-内连通管；

60-液位检测组件；

70-密度检测装置；

80-稳流组件；

90-雾水收集装置

100-人孔；

21-排污口；

7，31-出油口；

8，41-出水口；

51-伸缩管；

61-第一液位检测装置；

62-第二液位检测装置；

81-静流挡板；

82-波纹板组；

151-折弯管；

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，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图2是本发明实施例提供的油气水三相分离装置的结构示意图。如图2所示，本发明的实施例一提供一种油气水三相分离装置，用于分离原油的混合油气水中的油、水和气。目前用于原油中油气水的分离的装置主要是基于油气水三相物质的密度差异，通过加压、静置和分离方法完成的，其中需要让位于装置底部的水从油室经过暗道进入水室，通过水堰板将油室内的油和水室中的水分隔。其中由于水经由暗道进入水室，因此暗道长期被水浸渍后易被腐蚀，并且暗道处于罐体的油室底部，空间狭小并不利于操作人员维修。并且在该油气水三相分离装置中，位于油室底部的出油口以及位于水室底部的出水口，两者的开启时间无法确定，当开启过早罐体内油水分离达不到标准，外输的油和水纯度较低。目前是根据经验确定开启时间，油气水三相分离装置的分离精度较低。

为了克服上述缺陷，本实施例提供的油气水三相分离装置包括水平放置的罐体10，靠近罐体10的第一端11的顶部开设有供混合油气水进入的入口15，罐体10的底部由罐体10的第一端11至罐体10的第二端12依次设有油堰板13和水堰板14，油堰板13和水堰板14的底部与罐体10的底部紧密贴合，油堰板13的高度低于水堰板14的高度。需要说明的是，油堰板13和水堰板14可以是平面板体结构，两者可以根据罐体10内的压力、湿度以及酸碱度等要求选用金属材料或无机材料制备。由于油堰板13是阻隔混合油气水和油，而水堰板14是阻隔油和水，因此两者可以选用上述材料中的相同材料制备，也可以选用上述材料中不同的材料制备。为保证油堰板13和水堰板14对混合油气水、油以及水的分隔效果，油堰板13和水堰板14的底部与罐体10的底部紧密贴合。若油堰板13和水堰板14与罐体10均为金属材料制备时，其可以通过焊接连接；若油堰板13和水堰板14为非金属材料制备时，其余罐体10可通过卡接或粘接连接，在连接处可通过设置密封件提高连接密封性。

需要指出的是，油堰板13和水堰板14之间存在一定的高度差，且油堰板13低于水堰板14，这样设置的原因是：油漂浮在水上部，水被油堰板13阻挡，而位于水上部的油可经过油堰板13。而水堰板14较高，油无法再通过水堰板14，因此两者配合使用达到分离油和水的目的。两者之间的高度差可以调节油与水的分离效果。

具体的，油堰板13和水堰板14将罐体10内部由罐体10的第一端11至罐体10的第二端12依次分隔为混合油气水室20、油室30和水室40，油室30的底部开设有供油流出的出油口31，水室40底部开设有供水流出的出水口41，靠近罐体10的第二端12的顶部开设有供气流出的出气口16。

油堰板13底部开设有第一连通孔，水堰板14底部开设有第二连通孔，第一连通孔和第二连通孔之间可拆卸地连接有内连通管50，内连通管50用于将混合油气水室20和水室40连通。

需要说明的是，出水口41和出油口31分别设置在水室40和油室30的底部，而出气口16位于靠近罐体10第二端12的顶部，这样可以保证油和水内的气被充分脱出，增加了气的分离时间，提高了气的分离效果。

前端压力阀门调节后，随着压力温度的降低，当混合油气水由罐体10第一端11的入口15进入罐体10后，压力降低温度升高，气从混合油气水中分离出，漂浮在罐体10的顶部。脱除气后的混合油水在该压力作用下，朝向罐体10第二端12的方向移动。油经过油堰板13后进入油室30内，水经由内连通管50由油室30底部穿过进入水室40，通过水堰板14分割水和油。其中在本实施例中，内连通管50为一条设置在油室30底部的管路，在实际的使用中，还可以根据分离需求，增加该内连通管50的数量，当内连通管50为多条时，其可以并列设置在油室30的底部。其中内连通管50与第一连通孔和第二连通孔可以是焊接连接，保证了内连通管50连接处的密封性；其也可以是卡接或粘接连接等可拆卸的连接，便于后期内连通管50的检修和更换。

进一步地，油室30和水室40中均设有液位检测组件60和密度检测装置70。液位检测组件60可以用于检测各个时刻下油和水的液位，密度检测装置70可以用于检测油和水的密度。由于油水分离过程中，由于油混入水或水混入油后，造成油和水的密度改变，因此在该油气水三相分离装置工作时，为确定油室30中的油和水室40中的水是否达到外输标准，以确定该出油口31和出水口41可被打开进行油和水的外输，可首先通过液位检测组件60确定油室30在满液位状态的静压P_1A、零液位状态下的静压P_1B、满液位和零液位之间的高度差计算ΔH₁，通过公式(1)确定油室30内油的密度ρ₁。相同地，通过液位检测组件60确定水室40在满液位状态的静压P_2A、零液位状态下的静压P_2B、满液位和零液位之间的高度差计算ΔH₂，通过公式(1)确定水室40内水的密度ρ₂。

其中，ρ为待测油或水的密度，单位为Kg/m³。P_A为油室30或水室40满液位状态下的静压，单位为Pa，在计算过程中可以用P_1A和P_2A替换。P_B为油室30或水室40零液位状态下的静压，单位为Pa，在计算过程中可以用P_1B和P_2B替换。g为重力加速度，单位为N/kg，通常取值为9.8。ΔH为零液位和满液位的垂直高度差，单位为m，在计算过程中可以用ΔH₁和ΔH₂替换。

通过上述计算过程，可以得到油或水的密度计算值，为保证该油或水的密度计算值的准确度，进一步通过密度检测装置70进行检测，获得油或水密度的检测值，利用密度检测值对密度计算值进行校准，最终得到准确的油或水的密度值。若该油或水的密度值符合外输标准，则打开出油口31和出水口41，对油和水进行外输，保证得到的油和水的分离纯度能达到预设要求。

具体的，液位检测组件60包括第一液位检测装置61和第二液位检测装置62，第一液位检测装置61和第二液位检测装置62检测的液位检测原理不同。需要说明的是，为保证液位检测组件60的检测精度，其中设置有两种检测原理不同的液位检测装置，通过不同的原理检测得到的液位不会受到罐体10内部温度，湿度或混合油气水的注入速度等各种变化因素的影响。

进一步地，该液位检测装置中可以包括远程就地控制装置，用于分别在就地和远程两种模式下，获取罐体10内的液位，提高了罐体10液位检测的灵活性和适应性。

具体的，第一液位检测装置61和第二液位检测装置62均包括上取压口和下取压口，第一液位检测装置61和第二液位检测装置62的下取压口位于同一水平面，第一液位检测装置61的上取压口高度高于第二液位检测装置62的上取压口高度。第一液位检测装置61是双法兰液位计，第二液位检测装置62是磁翻板液位计。需要说明的是，该油气水三相分离装置在现场应用时，双法兰液位计安装位置设定的准确性对得到实际的液位影响较大，当上、下取压点选取不当时，获得的显示液位为100％时，为罐体10内的实际液位很有可能达不到外输的要求。而油水混合后，在混合体内不同高度处的油分含量不同，造成了混合体内不同高度处的密度值具有一定的差别。因此，双法兰液位计上取压点高度高于磁翻板液位计的下取压口，是为得到准确的实际液位，提高液位计的测量量程，从而得到合理的液位范围。其中两个液位检测装置可以其中一个设置为就地检测使用，另一个作为远程检测使用，而磁翻板液位计作为就地检测液位计，通过两个液位计对比能及时发现并查找故障原因，避免产生测量误差。

具体的，该油气水三相分离装置还包括稳流组件80，稳流组件80设置在混合油气水室20的底部，稳流组件80位于入口15所在竖直方向的靠近罐体10的第二端12一侧。稳流组件80包括静流挡板81和波纹板组82，静流挡板81和波纹板组82的板面均与罐体10的长度方向垂直，静流挡板81设置在靠近罐体10的第一端11一侧，波纹板组82设置在靠近罐体10的第二端12一侧。

需要说明的是，该稳流组件80是设置在混合油气水室20的底部，并且位于入口15所在竖直方向的靠近罐体10的第二端12一侧。在混合油气水从入口15进入罐体10后，脱除了气的混合油水与稳流组件80接触，缓和了混合油水的流速，使其平稳的依次流经油堰板13和水堰板14，提高分离效果。并且稳流后的混合油水更有利于其中未脱除的气散出。其中波纹板组82包含多个重叠且间隔一定距离设置的翅片组成，翅片的延伸方向与混合油水的流动方向一致，混合油水由相邻翅片之间的间隙流过，由于流动间隙较小，因此流速较高的混合油水经过该波纹板组82后流速降低，流动形态更加平缓，利于混合油水中的油分和水分在重力作用下分层。

具体的，为提高气的分离纯度，该油气水三相分离装置还包括雾水收集装置90，雾水收集装置90设置在混合油气水室20的顶部且位于稳流组件80所在竖直方向的靠近罐体10的第二端12一侧，雾水收集装置90的底部高度低于稳流组件80的顶部高度。该雾水收集装置90能够吸并收集气中的油分和水分，将其设置在罐体10的顶部是保证其能够最大程度的接触漂浮在罐体10顶部的气。并且该雾水收集装置90的底部高度低于稳流组价的顶部高度，是为防止雾水收集装置90和稳流组件80之间存在高度差，气由该高度间隙中通过，进一步提高该气的分离程度。

进一步地，为缓和气的流速，波纹板组82贴设在雾水收集装置90的靠近罐体10的第一端11的一侧，波纹板组82的底部与雾水收集装置90的底部位于同一水平面。需要说明的是，流速较低的气与雾水收集装置90的接触时间相应较长，气中的油分和水分被雾水收集装置90脱除的更加彻底，气的纯度也就更高。

具体的，内连通管50的位于水室40内的端部连接有竖直设置的伸缩管51，伸缩管51的管口位于竖直方向的高度可调。通过调节伸缩管51的管口位于竖直方向上的高度，可以调节进入水室40的水高度，更加灵活的调节该油气水三相分离装置的分离过程。

入口15位于罐体10的内部一侧的端部连接有折弯管151，折弯管151的管口朝向罐体10的第一端11方向弯折。折弯管151可以对进入罐体10内的混合油气水起到减缓流速的作用，并且折弯管151的弯折方向是朝向罐体10的第一端11，使该混合油气水在罐体10的第一端11停留较多时间后再逐步接触油堰板13和水堰板14，增加了分离时间，提高了分离效果。

具体的，混合油气水室20底部开设有多个排污口21，多个排污口21沿罐体10的长度方向间隔设置。排污口21可以便于混合油气水室20内被分离后的污水及污物排出，多个排污口21可以增加污水及污物的流出速度，避免其在罐体10底部聚集沉积。排污口21、出水口41和出油口31上均设有切断阀，通过切断阀控制污水、水和油的排出。出气口16上设有雾水收集装置90，在出气口16上设置雾水收集装置90可以对气进一步纯化。

具体的，罐体10的第一端11、第二端12及顶部均开设有供操作人员进出的人孔100。便于维修人与进入罐体10内，对该油气水三相分离装置检修和维护。

本发明实施例提供的油气水三相分离装置，基于油气水三相物质的密度差异，通过油堰板13和水堰板14快速分离油、水和气。通过在油室30底部设置内连通管50，将混合油气水室20和水室40连通，便于被分离的水进入水室40，避免其长期停留在油室30底部，造成油室30底部腐蚀加剧。内连通管50在维修过程中，便于更换，减小了该油气水三相分离装置的维修难度和维修成本。通过在油室30和水室40内部设置液位检测组件60和密度检测装置70，用于快速精确的确定待输出的油和水的密度是否达到输出标准，以提高该油气水三相分离装置的分离效果。通过在出气口16处设置雾水收集装置90，提高了输出气的纯度。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种油气水三相分离装置，用于分离原油的混合油气水中的油、水和气，其特征在于，包括水平放置的罐体，靠近所述罐体的第一端的顶部开设有供混合油气水进入的入口，所述罐体的底部由所述罐体的第一端至所述罐体的第二端依次设有油堰板和水堰板，所述油堰板和所述水堰板的底部与所述罐体的底部紧密贴合，所述油堰板的高度低于所述水堰板的高度；

所述油堰板和所述水堰板将所述罐体内部由所述罐体的第一端至所述罐体的第二端依次分隔为混合油气水室、油室和水室，所述油室的底部开设有供油流出的出油口，所述水室底部开设有供水流出的出水口，靠近所述罐体的第二端的顶部开设有供气流出的出气口；

所述油堰板底部开设有第一连通孔，所述水堰板底部开设有第二连通孔，所述第一连通孔和所述第二连通孔之间可拆卸地连接有内连通管，所述内连通管用于将所述混合油气水室和所述水室连通；

所述油室和所述水室中均设有液位检测组件和密度检测装置。

2.根据权利要求1所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述液位检测组件包括第一液位检测装置和第二液位检测装置，所述第一液位检测装置和所述第二液位检测装置检测的液位检测原理不同。

3.根据权利要求2所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述第一液位检测装置是双法兰液位计，所述第二液位检测装置是磁翻板液位计。

4.根据权利要求3所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述第一液位检测装置和第二液位检测装置均包括上取压口和下取压口，所述第一液位检测装置和第二液位检测装置的下取压口位于同一水平面，所述第一液位检测装置的上取压口高度高于所述第二液位检测装置的上取压口高度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的油气水三相分离装置，其特征在于，还包括稳流组件，所述稳流组件设置在所述混合油气水室的底部，所述稳流组件位于所述入口所在竖直方向的靠近所述罐体的第二端一侧；

所述稳流组件包括静流挡板和波纹板组，所述静流挡板和所述波纹板组的板面均与所述罐体的长度方向垂直，所述静流挡板设置在靠近所述罐体的第一端一侧，所述波纹板组设置在靠近所述罐体的第二端一侧。

6.根据权利要求5所述的油气水三相分离装置，其特征在于，还包括雾水收集装置，所述雾水收集装置设置在所述混合油气水室的顶部且位于所述稳流组件所在竖直方向的靠近所述罐体的第二端一侧，所述雾水收集装置的底部高度低于所述稳流组件的顶部高度。

7.根据权利要求6所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述波纹板组贴设在所述雾水收集装置的靠近所述罐体的第一端的一侧，所述波纹板组的底部与所述雾水收集装置的底部位于同一水平面。

8.根据权利要求1-4任一项所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述内连通管的位于所述水室内的端部连接有竖直设置的伸缩管，所述伸缩管的管口位于竖直方向的高度可调。

9.根据权利要求6所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述混合油气水室底部开设有多个排污口，多个所述排污口沿所述罐体的长度方向间隔设置；

所述排污口、所述出水口和所述出油口上均设有切断阀；

所述出气口上设有所述雾水收集装置。

10.根据权利要求1-4任一项所述的油气水三相分离装置，其特征在于，所述入口位于所述罐体的内部一侧的端部连接有折弯管，所述折弯管的管口朝向所述罐体的第一端方向弯折。