CN112156565A

CN112156565A - 一种段塞流捕集器的捕雾装置

Info

Publication number: CN112156565A
Application number: CN202010964077.6A
Authority: CN
Inventors: 仇晨; 宋成举
Original assignee: Zhejiang Jiayun Energy Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Jiayun Energy Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-01-01

Abstract

本发明公开了一种段塞流捕集器的捕雾装置，涉及油田气处理设备领域，其主要包括螺旋流道，所述螺旋流道的入口通过处理气流道与段塞流捕集器连通，所述螺旋流道的中心处设置有净化气出口。通过采用上述技术方案，处理气在进入到螺旋流道之后，密度相对较大的液相就会在离心力的作用下被甩到螺旋流道的外侧壁上，并在外侧壁上逐渐聚集起来形成液滴。此时，液滴就会在重力的作用下，顺着螺旋流道的外侧壁下降至底部，并沿着螺旋流道的底部流回至分离器中。这样相较于传统的捕雾设备而言，不仅所需占用的空间减少了，同时除雾效率也有了一定的提升。

Description

一种段塞流捕集器的捕雾装置

技术领域

本发明涉及油气田作业设备领域，特别涉及一种段塞流捕集器的捕雾装置。

背景技术

在油气田开采过程中，由于受到很多因素的约束，例如地形、清管作业、以及流体动力等，油气混输的管道往往会产生段塞流。而发生段塞流时，气体和液体交替在管道中流动，充满整个管道面积的液塞会被气团分割，气团下方沿管道流动的是分层液膜。

当管道内呈现段塞流时，管道的压力、气液的瞬时流量都有很大的波动，管道会有很强烈的震动，会对下游的操作及设备造成较大的影响。而且，如果气相大量带液，会对天然气处理厂的后续生产工艺：脱水装置、增压装置带来较大的生产隐患，严重时天然气脱水装置还需停工更换滤芯，不然容易造成压缩机带液，造成压缩机的损坏，甚至出现严重的安全事故。

因此，在有可能产生段塞流捕集器的工艺中，很多企业采用了段塞流捕集器这种工艺设备，进行气液分离。然而，传统的段塞流捕集器往往会设置最后一道分离液滴的设备，例如公开号为CN203239312U的中国专利公开了一种容器式段塞流捕集器系统，包括卧式圆筒形的段塞流捕集器和竖直设置的圆筒形的段塞流气液预分离器，特点是段塞流气液预分离器内上端设置有段塞流缓冲器，段塞流气液预分离器的侧壁设置有向下一定倾角的进料管路，段塞流气液预分离器的上端与段塞流捕集器的上端通过气相连接管路连通，段塞流气液预分离器的下端与所述的段塞流捕集器的下端通过液相连接管路连通，段塞流捕集器的上端设置有气相出口管路，段塞流捕集器的下端设置有液相出口管路。虽然，其能够在保证收集段塞流来液的同时，减少段塞流对气液和油水分离的影响，并极大减少段塞流捕集器尺寸，不影响油气田的正常生产。

但是，段塞流捕集器与气相连接管路的连接处设置有捕雾器，其内部采用的是丝网结构，不仅地面积大、易堵塞、不便于拆装，而且流体层间分布也较为不均匀，从而使得其应用成本较高，并影响液滴分离效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种段塞流捕集器的捕雾装置，其不仅占用空间较少，同时其能够高效地将气液进行分离，降低了天然气对后续处理设备或使用设备造成影响的可能性。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种段塞流捕集器的捕雾装置，包括螺旋流道，所述螺旋流道的入口通过处理气流道与段塞流捕集器连通，所述螺旋流道的中心处设置有净化气出口。

通过采用上述技术方案，处理气在进入到螺旋流道之后，密度相对较大的液相就会在离心力的作用下被甩到螺旋流道的外侧壁上，并在外侧壁上逐渐聚集起来形成液滴。此时，液滴就会在重力的作用下，顺着螺旋流道的外侧壁下降至底部，并沿着螺旋流道的底部流回至捕集器中。这样相较于传统的捕雾设备而言，不仅所占用的空间减少了，同时除雾效率也有了一定的提升。

优选为，所述处理气流道的一侧壁与所述入口的外侧壁相对接，并且与入口的外侧壁相切，所述处理气流道的另一侧壁与所述入口的内侧壁之间通过导流板相连接，并且所述导流板与所述入口的内侧壁相切。

通过采用上述技术方案，这样能够保证处理气顺利地进入到螺旋流道中，从而有助于处理气在螺旋流道中有足够大的离心力，保证气液能够发生充分分离。

优选为，所述螺旋流道沿宽度方向设有若干与螺旋流道的内侧壁相平行的分流板，且相邻两分流板之间、分流板与内侧壁以及分流板与外侧壁之间的间距为3～5cm。

通过采用上述技术方案，若干分流板能够将进入到螺旋流道中的处理气分隔开来，从而每一分道中处理气处理的量就会相对减少，这样在离心作用下，处理气中的液滴更容易与分流板、内侧壁和外侧壁发生接触，从而有利于液滴依附在分流板、内侧壁或外侧壁上。

优选为，所述螺旋流道的两侧壁沿螺旋方向均匀分布有若干挡流板。

通过采用上述技术方案，处理气在螺旋流道中受到挡流板的阻挡时，其能够发生局部的涡流，这样更有利于液相吸附在螺旋流道的侧壁上，提高气液相的分离效率。

优选为，所述挡流板为T字形，所述挡流板与螺旋流道的侧壁之间形成凹槽，且所述缺凹槽与处理气流动方向相同或相背。

通过采用上述技术方案，当处理气经过凹槽的时候，其能够形成更为明显的涡流，从而也就进一步提升气液相分离的效率。

优选为，处理气的粒径中值为20um的最大流速

K为经验值0.23，ρ_l为液相密度，ρ_g为气相密度。

通过采用上述技术方案，粒径大于20um的液滴，其去除率能够保持在90％以上。

优选为，处理气的流量满足

其中S为入口的截面积。

通过采用上述技术方案，通过控制单位面积内流经的处理气，这样有利于处理气充分地与分流板以及螺旋流道的内侧壁和外侧壁进行接触，从而提高了处理气的气液分离效率。

优选为，所述入口的截面积为处理气流道的截面积的1/3。

通过采用上述技术方案，这样有助于处理气在进入到螺旋流道的过程中，流速迅速明显增大，从而提高了处理气发生紊流流态的程度，这样使得处理气中的液相能够充分地与螺旋流道的侧壁接触，从而依附在侧壁上。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、将处理气通入到螺旋流道中，这样在离心力作用下，液相就会附着在螺旋流道的侧壁上，并在重力作用下，流至螺旋流道底部，最终流回到分离器中，从而高效地实现了气液分离的效果；

2、挡流板的设置，能够使得处理气在螺旋流道的侧壁发生涡流，从而提高了气液分离的效率；

3、将入口的截面积设置为处理气流道的截面积的1/3，这样处理气在进入到螺旋流道的过程中，其流速会提升，从而提高了离心效果。

附图说明

图1为螺旋流道的剖视图。

图中，1、螺旋流道；11、入口；12、净化气出口；13、分流板；2、处理气流道；3、导流板；4、挡流板；41、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

一种段塞流捕集器的捕雾装置，包括螺旋流道1，螺旋流道1的侧面带有入口11，螺旋流道1的中心处带有净化气出口12。其中，入口11的朝向与入口11所在位置相切。处理气在进入到螺旋流道1之后，其就会螺旋流动产生离心力，此时密度大的液相就会被甩到螺旋流道1的侧壁上，并在重力作用下流至螺旋流道1的底部，并最终流回至段塞流捕集器中。

另外，该入口11与段塞流捕集器通过处理气流道2相连通，处理气流道2的朝向与入口11的朝向相同。并且，处理气流道2的一侧壁与入口11的外侧壁相连接，处理气流道2的另一侧通过导流板3与螺旋流道1相切。这样有助于净化气能够顺利地进入到螺旋流道1中，减少净化气从处理气流道2进入螺旋流道1过程中的机械能损失。

而且，此处入口11的截面积为处理气流道2的截面积的1/3，这样处理气在进入到螺旋流道1后，处理气能够发生明显的紊流流态，从而使得处理气中的液相能够充分地与螺旋流道1的侧壁发生接触，这样便于液相形成液滴依附在螺旋流道1的侧壁上。

再者，此处的螺旋流道1圈数为4.5圈，具体也可以根据实际情况来选择。并且，螺旋流道1的两侧壁沿着螺旋方向分布有若干挡流板4，具体数量可以根据实际情况来确定。另外，此处的挡流板4均为T字形的，且挡流板4与螺旋流道1的侧壁之间形成了凹槽41，凹槽41的槽口朝向于净化气流动正方向和反方向。这样净化气就会在凹槽中形成涡流，从而能够进一步提高液相在螺旋流道1的侧壁上形成液滴。

最后，为了能够进一步提高气液分离的效率，此处的处理气的粒径中值为20um的最大流速

K为经验值0.23，ρ_l为液相密度，ρ_g为气相密度。处理气的流量满足

其中S为入口的截面积。

将标准大气压下，密度为0.7174kg/Nm³的天然气通入水中，之后收集鼓泡后的天然气，并将其以流量为Q_g＝3000m³/h输入到本申请的捕雾机构中，最后将天然气输送至收集罐中。

同时，根据本申请的内容以及结合表一中的数据，设计应用例一至应用例三，其中，入口截面积代号为S，20um的最大流速代号为Vt，螺旋流道的圈数代号为N，挡流板数量代号为n，分流板之间以及分流板与内外壁的间距代号为d，螺旋流道的入口与净化气出口的之间的压降代号为P，

表一

参数项目	S/m<sup>2</sup>	Vt/m/s	N/圈	n/个	d/cm	P/KPa
							应用例一	0.10	8.6	4.5	71	3	28
应用例二	0.20	8.6	5	79	4	29
							应用例三	0.30	8.6	6	94	5	27

收集1L鼓泡后的天然气，并将它的温度降至0℃并挤压至2个大气压，之后量取产生的水量；同理，将收集罐中的天然气，降温至0℃并挤压至2个大气压，之后量取产生的水量。计算得出经过捕雾装置后的除水率。结果如表二所示：

表二

从表二的结果可以看出，天然气经过本申请的捕雾装置处理之后，其除水率大于93％，并且捕雾装置的整体结构也较为简单，适合用于除去油气田中气体所携带的水分，从避免了空气压缩机发生损坏的可能性。

另外，根据应用例一至应用例三的操作步骤，并结合如下表三所记载的参数，设计对比例一至对比例三，

表三

参数项目	S/m<sup>2</sup>	Vt/m/s	N/圈	n/个	d/cm	P/KPa
							对比例一	0.05	8.6	4.5	71	3	28
对比例二	0.20	8.6	5	79	4	32
							对比例三	0.30	8.6	6	94	6	27

根据应用例一至应用例三的测试方式，对对比例一至对比例三的进行测试，测试结果如表四所示，

表四

总结：

1、从应用例一与对比例一的比较中可以看出，当处理气的流量满足

时，有助于保证除水率能够保持在较高水平；

2、从应用例二与对比例二的比较中可以看出，当压降控制在30KPa时，也有助于保证除水率能够保持在较高水平；

3、从应用例三与对比例三的比较中可以看出，当分流板之间以及分流板与内外壁的间距设置在3～5cm时，对于天然气也具有较高的除水效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：包括螺旋流道(1)，所述螺旋流道(1)的入口(11)通过处理气流道(2)与段塞流捕集器相连通，所述螺旋流道(1)的中心处连通设置有净化气出口(120)。

2.根据权利要求1所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述处理气流道(2)的一侧壁与所述入口(11)的外侧壁相切，所述处理气流道(2)的另一侧壁与所述入口(11)的内侧壁之间通过导流板(3)相连接，并且所述导流板(3)与所述入口(11)的内侧壁相切。

3.根据权利妖气2所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述螺旋流道(1)内设有若干与螺旋流道(1)的内侧壁相平行的分流板，且相邻两分流板之间、分流板与内侧壁以及分流板与外侧壁之间的间距为3～5cm。

4.根据权利要求3所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述螺旋流道(1)于自身两侧壁以及分流板的两侧面分别设有若干挡流板(3)。

5.根据权利要求4所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述挡流板(4)为T字形，所述挡流板(4)与螺旋流道(1)的侧壁之间形成凹槽(41)。

6.根据权利要求5所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：处理气的粒径中值为20um的最大流速

K为经验值0.23，ρ_l为液相密度，ρ_g为气相密度。

7.根据权利要求6所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：处理气的流量满足

其中S为入口的截面积。

8.根据权利要求2所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述入口(11)的截面积为处理气流道(2)的截面积的1/3。

9.根据权利要求1所述的一种段塞流捕集器的捕雾装置，其特征在于：所述螺旋流道(1)的入口(11)与净化气出口(120)的之间的压降小于30KPa。