CN111965265A - 气液分离装置及方法、原油萃取系统以及原油检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油化工设备技术领域，涉及一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置，包括：壳体、至少两个流体通入管线、液体引流管线和液体收集器；壳体具有流体进口、气体出口、液体出口、冷凝介质入口和冷凝介质出口；至少两个流体通入管线和液体引流管线位于壳体内部；所有的流体通入管线依次连通，每个流体通入管线与水平面的夹角均大于0°且小于或等于90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线的上端连通，至少两个流体通入管线中的第一个流体通入管线的上端与流体进口连通，最后一个流体通入管线的上端与气体出口连通；液体引流管线的下端、液体出口和液体收集器依次连通。该气液分离装置能够在高压的条件下快速实现气液分离。
Description
技术领域
本发明属于石油化工设备技术领域，更具体地，涉及一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置及气液分离方法、原油萃取系统以及原油检测系统。
背景技术
原油的高温高压物性(PVT)参数用途十分广泛，是油藏模拟和油藏工程计算必不可少的资料，是研究油藏驱动类型、计算油藏储量、确定油田开发方式的基础。
油气田的开发与开采的实践表明，除了纯气藏以外，凝析气藏和油藏的开发、开采及地面工艺都会经历油气中烃类组分的相互溶解和分离、物态转换等流体相态变化现象。因此，油气藏在开采前的流体相态研究是油气藏开发的基础。
目前对于流体相态实验的研究主要采用高温高压PVT釜，流体相态的差异分离实验过程中的产出气分离大都采用常压下玻璃锥形瓶来进行分离。由于锥形瓶空间狭小，且处于常压状态，分离效果较差，流体降温后产生的大量液态轻烃滞留，导致流体气油比，以及相关一些物性参数测量存在较大误差。另外，对于注气过程中的多次接触实验，对于注入气对原油的萃取抽提能力至关重要。对于多次接触过程中，气相组成及性质的变化也是采用上述的分离方法进行，对于注入气抽提原油轻烃组成及其性质的测定影响非常大。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温高压流体实现快速气液分离的高压气体抽提原油轻烃所得流体的分离装置及方法、原油萃取系统以及原油检测系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置，所述气液分离装置包括：壳体、至少两个流体通入管线、液体引流管线、以及液体收集器；
所述壳体具有流体进口、气体出口、液体出口、冷凝介质入口、以及冷凝介质出口；
所述至少两个流体通入管线和液体引流管线位于所述壳体内部；
所述至少两个流体通入管线中的所有的流体通入管线依次连通，每个流体通入管线与水平面的夹角均大于0°且小于或等于90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线的上端连通，所述至少两个流体通入管线中的第一个流体通入管线的上端与流体进口连通，最后一个流体通入管线的上端与气体出口连通；
所述液体引流管线的下端、所述液体出口、以及所述液体收集器依次连通。
具体地，所述气液分离装置还包括真空泵，所述真空泵与所述至少两个流体通入管线连通；
所述至少两个流体通入管线中的每个流体通入管线与水平面的夹角均为90°。
具体地，所述壳体具有底座，所述底座为实体结构；所述底座内设置有至少一个V型槽，每个V型槽具有两个通孔，并且所有的通孔均位于所述底座的上表面上；
每一流体通入管线均与一个所述通孔连接，并且每个V型槽的两个所述通孔分别与至少两个流体通入管线中的相邻两个流体通入管线密封连接；
所述液体引流管线为至少一个，所有的所述液体引流管线均设置在所述底座的内部，并且位于所述至少一个V型槽的下方，一个液体引流管线与一个V型槽的底部连通。
具体地，所述气液分离装置还包括至少一个三通管，所述液体引流管线为至少一个，每个所述三通管对应两个所述流体通入管线和一个液体引流管线。
具体地，所述三通管为Y型三通管。
具体地，所述流体进口和所述气体出口均位于所述壳体的顶部；
所述液体出口位于所述壳体的底部；
所述冷凝介质入口和所述冷凝介质出口分别位于所述壳体相对的侧壁上。
具体地，所述冷凝介质入口与冷凝介质出口通过外部管线直接连通，并且在连通所述冷凝介质入口与冷凝介质出口的管线上设置有循环泵。
具体地，所述液体收集器的侧壁上具有可视化窗口和刻度。
具体地，所述气液分离装置还包括：气量计，所述气量计与所述气体出口连通。
本发明还提供一种原油萃取系统，所述原油萃取系统包括：原油萃取装置和上述的气液分离装置；
所述原油萃取装置与所述流体进口连通。
本发明还提供一种原油检测系统，所述原油检测系统包括：上述的气液分离装置以及液相色谱系统，所述液相色谱系统用于检测所述液体收集器中的液体。
本发明还提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离方法，所述方法在上述的气液分离装置中进行，所述方法包括以下步骤：
冷凝介质从所述冷凝介质入口进入所述壳体内，随之从所述冷凝介质出口流出；
高压气体抽提原油轻烃所得流体从所述流体进口进入所述至少两个流体通入管线中，并且依次通过每一个流体通入管线，在流动过程中，所述高压气体抽提原油轻烃所得流体与冷凝介质发生热交换，温度下降，其中原油轻烃冷凝液化，向下流入所述引流管线，从所述液体液出口排出，随继进入所述液体收集器收集，气体从所述气体出口排出。
本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置能够在高压的条件下快速实现高温高压流体的气液分离。
本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置能够直接读取分离后的液体的体积。
本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置能够快速获知分离后的气体的体积。
本发明提供的原油萃取系统能够在高压的条件下快速实现高温高压流体的气液分离。
本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离方法能够快速实现高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明提供的一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置的示意图。
图2示出了本发明提供的另一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置的示意图。
图3示出了本发明提供的一种原油检测系统的示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置。请参见图1，图1示出了本发明提供的一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置的示意图。如图1所示，该气液分离装置包括：壳体1、至少两个流体通入管线2、液体引流管线3、以及液体收集器4；壳体1具有流体进口101、气体出口102、液体出口103、冷凝介质入口104、以及冷凝介质出口105；至少两个流体通入管线2和液体引流管线3位于壳体1内部；至少两个流体通入管线2中的所有的流体通入管线依次连通，每个流体通入管线与水平面的夹角均大于0°且小于或等于90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线3的上端连通，至少两个流体通入管线2中的第一个流体通入管线的上端与流体进口101连通，最后一个流体通入管线的上端与气体出口102连通；液体引流管线3的下端、液体出口103、以及液体收集器4依次连通。
本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置的工作原理是：
如图1的下方箭头所示，冷凝介质，如水或乙二醇等，从冷凝介质入口104进入壳体1内，之后从冷凝介质出口105流出，如图1的上方箭头所示，高压气体抽提原油轻烃所得流体，如注入气与原油的轻质组分等，从流体进口101进入至少两个流体通入管线2中，在此过程中，与至少两个流体通入管线2中的高温高压流体与冷凝介质发生热交换，原油轻烃发生冷凝液化，变为液体，由于每个流体通入管线与水平面的夹角均大于0°且小于或等于90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线3的上端连通，因此，液体顺利进入引流管线3，经液体出口103流入液体收集器4，高温高压流体中没有发生液化的部分，即气体，从气体出口102排出。由此可知，本发明提供的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置能够在高压的条件下快速实现高温高压流体的气液分离。
本发明的高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置还包括真空泵，真空泵与至少两个流体通入管线连通，用于对气液分离装置中的至少两个流体通入管线、液体引流管线以及液体收集器进行真空处理。
请继续参见图1，在流体进口101、气体出口102、液体出口103、冷凝介质入口104、以及冷凝介质出口105处均设置有阀门X。其中，流体进口101和气体出口102处的阀门优选为高压阀门。
在本发明中，至少两个流体通入管线可以为4-8个，依次连接，形成一条迂回管线。相邻的流体通入管线之间的距离相等，在壳体1内均匀分布，冷凝介质在壳体1内流动的过程中，与每一个流体通入管线的接触面积和几率相同，以确保对高温高压气体的换热冷却效果。
在本发明中，流体通入管线需要满足国家标准GB150-1998《钢制压力容器》的要求，优选地，流体通入管线可以由哈氏合金制成。流体通入管线的总长度可以为80-120mm，例如100mm，直径可以为3mm，管壁厚可以为1mm，流体通入管线的耐压性能为-0.1MPa～100MPa，耐温性能为-100℃～200℃。
至少两个流体通入管线2中的每个流体通入管线与水平面的夹角均为90°，使冷凝的液体快速向下运动，流入液体引流管线3中，随后进入液体收集器4内。
液体收集器的侧壁上具有可视化窗口和刻度。可视化窗口和刻度用于观察收集的液体的体积。该液体收集器可承受一定的压强，可视化窗口可以由金刚石制成。本领域技术人员可以根据实际情况设计液体收集器的容积和精度，例如该液体收集器的容积为10-20ml，精度为0.1ml。本领域技术人员可以直接读取液体收集器中的液体的体积，也可以通过称量实验前后的液体收集器的质量，获知液体的质量，进而获知液体的密度。
在本发明中，流体通入管线与引流管线可以采用以下连接方式：
第一种连接方式：请继续参见图1，壳体1具有底座106，底座106为实体结构；底座106内设置有至少一个V型槽5，每个V型槽具有两个通孔，并且所有的通孔均位于底座106的上表面上；每一流体通入管线均与一个所述通孔连接，并且每个V型槽的两个所述通孔分别与至少两个流体通入管线2中的相邻两个流体通入管线密封连接；液体引流管线3为至少一个，所有的液体引流管线3均设置在底座106的内部，并且位于至少一个V型槽5的下方，一个液体引流管线3与一个V型槽5的底部连通。
如图1所示，8个流体通入管线2从左至右依次为第一流体通入管线、第二流体通入管线、第三流体通入管线、第四流体通入管线、第五流体通入管线、第六流体通入管线、第七流体通入管线、以及第八流体通入管线；4个V型槽5从左至右依次为第一V型槽、第二V型槽、第三V型槽、以及第四V型槽；4个液体引流管线3从左至右依次为第一液体引流管线、第二液体引流管线、第三液体引流管线、以及第四液体引流管线。其中，第一流体通入管线和第二流体通入管线分别与第一V型槽的两个通孔连通，第一V型槽的底部与第一液体引流管线连通；第三流体通入管线和第四流体通入管线分别与第二V型槽的两个通孔连通，第二V型槽的底部与第二液体引流管线连通；第五流体通入管线和第六流体通入管线分别与第三V型槽的两个通孔连通，第三V型槽的底部与第三液体引流管线连通；第七流体通入管线和第八流体通入管线分别与第四V型槽的两个通孔连通，第四V型槽的底部与第四液体引流管线连通。
需要说明的是，在流体通入管线与引流管线的第一种连接方式中，可以将液体引流管线埋设在V型槽与液体出口103连通的通道内，也可以将该连通通道作为液体引流管线。
该V型槽可以为下端连通的两个通道，也可以为锥形的空心结构。
第二种连接方式：请参见图2，图2示出了本发明提供的另一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置的示意图，其中仅示出壳体、至少两个流体通入管线、以及液体引流管线。如图2所示，该气液分离装置还包括至少一个三通管6，液体引流管线3为至少一个，每个三通管对应两个流体通入管线2和一个液体引流管线3。如图2所示，6个流体通入管线2从左至右依次为第一个流体通入管线、第二个流体通入管线、第三个流体通入管线、第四个流体通入管线、第五个流体通入管线、以及第六个流体通入管线；第二个流体通入管线的上端与第三个流体通入管线的上端通过二通管7连通；第四个流体通入管线的上端与第五个流体通入管线的上端通过二通管7连通；3个三通管6从左至右依次为第一三通管、第二三通管、以及第三三通管；3个液体引流管线3从左至右依次为第一液体引流管线、第二液体引流管线、以及第三液体引流管线。其中，第一流体通入管线和第二流体通入管线分别与第一三通管连通，第一三通管与第一液体引流管线连通；第三流体通入管线和第四流体通入管线分别与第二三通管连通，第二三通管与第二液体引流管线连通；第五流体通入管线和第六流体通入管线分别与第三三通管连通，第三三通管与第三液体引流管线连通。进一步地，三通管为Y型三通管，对液体起到导流作用。
请参见图1和图2，流体进口101和气体出口102均位于壳体1的顶部；液体出口103位于壳体1的底部；冷凝介质入口104和冷凝介质出口105分别位于壳体1相对的侧壁上，顺利排出气体，收集液体，并且增强冷却效果。进一步地，冷凝介质入口104位于壳体1的下部，冷凝介质出口105位于壳体1的上部。
在本发明中，冷凝介质入口104与冷凝介质出口105通过管线连通，并且在连通冷凝介质入口104与冷凝介质出口105的管线上设置有循环泵，以循环利用冷凝介质，如0℃的水或乙二醇。
气液分离实验结束后，将气液分离装置的阀门放空，用石油醚和酒精分别清洗管线流程，最后用氮气吹干。
请继续参见图1，该气液分离装置还包括：气量计8，气量计8与气体出口102连通。在本发明的气液分离装置用于原油的流体相态实验，气量计8能够测量原油中的气态组分的体积，进一步换算成气态组分在原油中的含量。
本发明还提供一种原油萃取系统。该原油萃取系统包括：原油萃取装置和上述的气液分离装置；原油萃取装置与气液分离装置的流体进口连通。
本发明还提供一种原油检测系统。请参见图3，图3示出了本发明提供的一种原油检测系统的示意图。如图3所示，该原油检测系统包括：上述的气液分离装置以及液相色谱系统9，液相色谱系统9用于检测液体收集器4中的液体。
在本发明中，该原油检测系统还包括气相色谱系统10，气相色谱系统10与气量计8连通。
本发明还提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离方法。该方法在上述的气液分离装置中进行，该方法包括以下步骤：
冷凝介质从冷凝介质入口104进入壳体1内，随之从冷凝介质出口105流出。
高压气体抽提原油轻烃所得流体从流体进口101进入至少两个流体通入管线2中，并且依次通过每一个流体通入管线2，在流动过程中，高压气体抽提原油轻烃所得流体与冷凝介质发生热交换，温度下降，其中原油轻烃冷凝液化，向下流入引流管线3，从液体液出口103排出，随继由液体收集器4收集，气体从气体出口102排出。
在向至少两个流体通入管线2通入高压气体抽提原油轻烃所得流体之前，先使用真空泵对气液分离装置中的至少两个流体通入管线、液体引流管线以及液体收集器进行真空处理。
实施例1
本实施例提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置。请参见图2，该气液分离装置包括：壳体1、8个流体通入管线2、4个液体引流管线3、以及液体收集器4；壳体1具有流体进口101、气体出口102、液体出口103、冷凝介质入口104、冷凝介质出口105、以及底座106；流体进口101、气体出口102、液体出口103、冷凝介质入口104、以及冷凝介质出口105均设置有阀门X；底座106为半球型实体结构，底座106内设置有4个V型槽5，每个V型槽具有两个通孔，并且8个通孔均位于底座106的上表面上；每一流体通入管线均与一个所述通孔连接，并且每个V型槽的两个通孔分别与至少两个流体通入管线2中的相邻两个流体通入管线密封连接；8个流体通入管线2和4个液体引流管线3位于壳体1内部；8个流体通入管线2中的所有的流体通入管线依次连通，每个流体通入管线与水平面的夹角均为90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线3的上端连通，至少两个流体通入管线2中的第一个流体通入管线的上端与流体进口101连通，最后一个流体通入管线的上端与气体出口102连通；液体引流管线3的下端、液体出口103、以及液体收集器4依次连通。
实施例2
本实施例提供一种原油萃取系统。该原油萃取系统包括：原油萃取装置和上述的气液分离装置；原油萃取装置与气液分离装置的流体进口连通。
实施例3
本实施例提供一种原油检测系统。请参见图3，该原油检测系统包括：上述的气液分离装置、液相色谱系统9、以及气相色谱系统10，液相色谱系统9用于检测液体收集器4中的液体，气相色谱系统10与气量计8连通。
实施例4
本实施例提供一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离方法。该方法在上述的气液分离装置中进行，请参见图1，该方法包括以下步骤：
冷凝介质从冷凝介质入口104进入壳体1内，随之从冷凝介质出口105流出。
高压气体抽提原油轻烃所得流体从流体进口101进入至少两个流体通入管线2中，并且依次通过每一个流体通入管线2，在流动过程中，高压气体抽提原油轻烃所得流体与冷凝介质发生热交换，温度下降，其中原油轻烃冷凝液化，向下流入引流管线3，从液体液出口103排出，随继由液体收集器4收集，气体从气体出口102排出。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离装置包括：壳体(1)、至少两个流体通入管线(2)、液体引流管线(3)、以及液体收集器(4)；
所述壳体(1)具有流体进口(101)、气体出口(102)、液体出口(103)、冷凝介质入口(104)、以及冷凝介质出口(105)；
所述至少两个流体通入管线(2)和液体引流管线(3)位于所述壳体(1)内部；
所述至少两个流体通入管线(2)中的所有的流体通入管线依次连通，每个流体通入管线与水平面的夹角均大于0°且小于或等于90°，并且每个流体通入管线的下端均与液体引流管线(3)的上端连通，所述至少两个流体通入管线(2)中的第一个流体通入管线的上端与流体进口(101)连通，最后一个流体通入管线的上端与气体出口(102)连通；
所述液体引流管线(3)的下端、所述液体出口(103)、以及所述液体收集器(4)依次连通。
2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离装置还包括真空泵，所述真空泵与所述至少两个流体通入管线连通；
所述至少两个流体通入管线(2)中的每个流体通入管线与水平面的夹角均为90°。
3.根据权利要求1或2所述的气液分离装置，其特征在于，所述壳体(1)具有底座(106)，所述底座(106)为实体结构；所述底座(106)内设置有至少一个V型槽(5)，每个V型槽具有两个通孔，并且所有的通孔均位于所述底座(106)的上表面上；
每一流体通入管线均与一个所述通孔连接，并且每个V型槽的两个所述通孔分别与至少两个流体通入管线(2)中的相邻两个流体通入管线密封连接；
所述液体引流管线(3)为至少一个，所有的所述液体引流管线(3)均设置在所述底座(106)的内部，并且位于所述至少一个V型槽(5)的下方，一个液体引流管线(3)与一个V型槽(5)的底部连通。
4.根据权利要求1或2所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离装置还包括至少一个三通管，所述液体引流管线(3)为至少一个，每个所述三通管对应两个所述流体通入管线(2)和一个液体引流管线(3)；
优选地，所述三通管为Y型三通管。
5.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述流体进口(101)和所述气体出口(102)均位于所述壳体(1)的顶部；
所述液体出口(103)位于所述壳体(1)的底部；
所述冷凝介质入口(104)和所述冷凝介质出口(105)分别位于所述壳体(1)相对的侧壁上；
优选地，所述冷凝介质入口(104)与冷凝介质出口(105)通过外部管线直接连通，并且在连通所述冷凝介质入口(104)与冷凝介质出口(105)的管线上设置有循环泵。
6.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述液体收集器的侧壁上具有可视化窗口和刻度。
7.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离装置还包括：气量计(8)，所述气量计(8)与所述气体出口(102)连通。
8.一种原油萃取系统，其特征在于，所述原油萃取系统包括：原油萃取装置和权利要求1-7任一项所述的气液分离装置；
所述原油萃取装置与所述流体进口连通。
9.一种原油检测系统，其特征在于，所述原油检测系统包括：权利要求1-7任一项所述的气液分离装置以及液相色谱系统(9)，所述液相色谱系统(9)用于检测所述液体收集器(4)中的液体。
10.一种高压气体抽提原油轻烃所得流体的气液分离方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-7任一项所述的气液分离装置中进行，所述方法包括以下步骤：
冷凝介质从所述冷凝介质入口(104)进入所述壳体(1)内，随之从所述冷凝介质出口(105)流出；
高压气体抽提原油轻烃所得流体从所述流体进口(101)进入所述至少两个流体通入管线(2)中，并且依次通过每一个流体通入管线(2)，在流动过程中，所述高压气体抽提原油轻烃所得流体与冷凝介质发生热交换，温度下降，其中原油轻烃冷凝液化，向下流入所述引流管线(3)，从所述液体液出口(103)排出，随继进入所述液体收集器(4)收集，气体从所述气体出口(102)排出。
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