CN113908625B - 气液分离装置及气液分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气液分离装置及气液分离系统，包括具有进料口、出气口和出液口的筒体，出气口的位置高于出液口，浮子包括浮体和位于浮体上部的塞堵结构，浮体为空心圆柱状结构，具有与筒体配合的沿上下方向延伸的导向面，出气口位于筒体顶部，且筒体内壁上具有沿上下方向延伸的导向配合面，浮子能够在导向面与导向配合面的配合下在筒体内导向移动，且导向面和导向配合面中至少一个由沿筒体和浮子周向间隔布置的多个面组成，以在浮子与筒体之间形成供气体向上或者液体向下通过的通道，浮子在其导向行程内具有通过塞堵结构堵塞所述出气口的塞堵位，以及向下运动解除对出气口堵塞的解堵位，该方案能够防止液体从出气口排出，并确保浮子不会卡死。

Description

气液分离装置及气液分离系统

技术领域

本发明涉及一种气液分离装置及气液分离系统。

背景技术

实际的工业生产中，常涉及气液分离需求，如油田的采油生产中，为提高单井产量及采收率，常常会向采油井内注氮气和二氧化碳，如此，在放喷和开抽生产时，会产出大量的气液混合物，即，氮气、二氧化碳和原油的混合物，为得到原油，还需要进行气液分离。

现有技术中多采用气液分离装置来进行气液分离，传统的气液分离装置包括罐体，罐体上连接进料管、出气管和出液管，其中，出气管在罐体上的接口的位置位于罐体顶部，出液管在罐体上接口的位置位于罐体的底部，气液混合物经进料管进入罐体内，液体在重力作用下向罐底沉积并经出液管流出，气体则经出气管流出。

而实际情况是，油井所产出的气液混合物的气液比例并不稳定，实时地在产生变化，有时所产出的气液混合物的气体含量较大，有时所产出的气液混合物的液体含量较大，有时甚至仅产出液体，对于后两种情况，容易出现因罐体内的液体无法经出液管及时排出而从出气管排出的情况，导致原油浪费和污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液分离装置，以解决现有技术中气液分离装置在液体无法经出液管及时排出时会出现液体从出气管排出的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用上述气液分离装置的气液分离系统。

为实现上述目的，本发明所提供的气液分离装置的技术方案是：

一种气液分离装置，包括筒体，具有工作腔，围成工作腔的筒壁上具有进料口、出气口和出液口，所述进料口用于供气液混合物进入所述工作腔内，所述出气口的位置高于所述出液口的位置，所述气液分离装置还包括浮子，包括浮体和位于浮体上部的塞堵结构，所述浮体为空心圆柱状结构，具有与所述筒体配合的沿上下方向延伸的导向面，所述出气口位于筒体顶部，且筒体内壁上具有沿上下方向延伸的导向配合面，浮子能够在导向面与导向配合面的配合下在筒体内导向移动，且所述导向面和所述导向配合面中至少一个由沿筒体和浮子周向间隔布置的多个面组成，以在浮子与筒体之间形成供气体向上或者液体向下通过的通道，所述浮子在其导向行程内具有通过塞堵结构堵塞所述出气口的塞堵位，以及向下运动解除对出气口堵塞的解堵位。

有益效果是：气液混合物经进料口进入筒体的工作腔内，液体在重力作用下下沉并经出液口排出，密度较低的气体则从出气口排出，当经进料口进入工作腔内的气液混合物中液体所占组份较大的时，工作腔内的液面会上升，当液面上升至一定高度时，浮子受到浮力上升并通过塞堵结构塞堵出气口，防止液体经出液口排出，与此同时，浮子的浮体自身具有导向配合面，并通过导向配合面直接与筒体内壁上的导向配合面配合，使得浮子在上下运动的过程中不易卡组，确保气液分离装置具有可靠的工作性能。

作为进一步地改进，所述浮子至少部分位于进料口以下。

有益效果是：浮子至少部分位于进料口以下，能够避免筒体内液面升高时没过进料口而导致经进料口进入的气体被注入筒体内已沉降形成的液体内。

作为进一步地改进，所述筒体内具有挡止结构，用于与所述浮子的底部挡止配合，所述挡止结构的位置高于出液口。

有益效果是：挡止结构与浮子的底部挡止配合，使得浮子底部的最低位置依旧高于所述出液口，这样就在浮子与筒体底部之间形成一个储液空间，且出液口与储液空间连通，由于经进料口进入工作腔内的液体需经过浮子与筒体之间的通道才能向下流动，长时间工作通道内不免会粘附液体或其他杂物，当经进料口进入工作腔内的气液混合物中液体所占组份较大时，液体流过通道的速度会增大，而储液空间的设置使得流速较大的液体顺畅流过流道，保证气液分离系统的正常运行。

作为进一步地改进，所述挡止结构位于工作腔的中上部。

有益效果是：使得储液空间具有足够大的空间，进而确保更多较高流速的液体能够经流道流下。

作为进一步地改进，在与所述挡止结构挡止配合时，浮子在水平方向上与所述进料口正对，使得经进料口进入工作腔内的气液混合物能够冲击在浮子上。

有益效果是：浮子与进液口正对，当气液混合物经进料口进入工作腔内后，能够冲击在浮子上，利用液体在浮子上的粘附提高气液分离的效率。

作为进一步地改进，所述塞堵结构为通过连杆固定在浮体上的阀芯，所述连杆的直径小于浮体的直径，浮子的连杆与所述进料口正对。

有益效果是：浮子利用直径较小的连杆与进料口正对，避免浮子对气液混合物向工作腔内的进入造成阻碍。

作为进一步地改进，所述出气口为锥型口，所述塞堵结构为锥型的阀芯。

有益效果是：锥型配合能够实现自动对中，如此，利用阀芯与出气口的配合来反过来对浮子的向上运动进行导正，即，接续导向面和导向配合面对浮子进行导向，进一步确保浮子不会歪斜卡死。

作为进一步地改进，所述筒体的顶部具有在上下方向上加厚的加厚结构，浮体为圆筒状结构所述出气口开设在加厚结构上。

有益效果是：设置加厚结构，使得出气口具有更大的尺寸，确保阀芯和出气口具有更大的配合量，实现更加可靠的封堵。

作为进一步地改进，所述筒体的内壁面上具有多条沿筒体周向间隔布置的凸筋，所述各凸筋的朝向筒体中心的端面构成所述导向配合面。

有益效果是：采用凸筋实现更加稳定可靠的导向。

为解决上述技术问题，本发明中的气液分离系统采用如下技术方案：

一种气液分离系统，包括筒体，具有工作腔，围成工作腔的筒壁上具有进料口、出气口和出液口，所述进料口用于供气液混合物进入所述工作腔内，所述出气口的位置高于所述出液口的位置，所述气液分离装置还包括浮子，包括浮体和位于浮体上部的塞堵结构，所述浮体为空心圆柱状结构，具有与所述筒体配合的沿上下方向延伸的导向面，所述出气口位于筒体顶部，且筒体内壁上具有沿上下方向延伸的导向配合面，浮子能够在导向面与导向配合面的配合下在筒体内导向移动，且所述导向面和所述导向配合面中至少一个由沿筒体和浮子周向间隔布置的多个面组成，以在浮子与筒体之间形成供气体向上或者液体向下通过的通道，所述浮子在其导向行程内具有通过塞堵结构堵塞所述出气口的塞堵位，以及向下运动解除对出气口堵塞的解堵位，进料管路与所述进料口连通，出液管路与所述出液口连通，出气管路与所述出气口连通。

有益效果是：气液混合物经进料口进入筒体的工作腔内，液体在重力作用下下沉并经出液口排出，密度较低的气体则从出气口排出，当经进料口进入工作腔内的气液混合物中液体所占组份较大的时，工作腔内的液面会上升，当液面上升至一定高度时，浮子受到浮力上升并通过塞堵结构塞堵出气口，防止液体经出液口排出，与此同时，浮子的浮体自身具有导向配合面，并通过导向配合面直接与筒体内壁上的导向配合面配合，使得浮子在上下运动的过程中不易卡组，确保气液分离系统具有可靠的工作性能。

作为进一步地改进，所述浮子至少部分位于进料以下。

有益效果是：浮子至少部分位于进料口以下，能够避免筒体内液面升高时没过进料口而导致经进料口进入的气体被注入筒体内已沉降形成的液体内。

作为进一步地改进，所述筒体内具有挡止结构，用于与所述浮子的底部挡止配合，所述挡止结构的位置高于出液口。

有益效果是：挡止结构与浮子的底部挡止配合，使得浮子底部的最低位置依旧高于所述出液口，这样就在浮子与筒体底部之间形成一个储液空间，且出液口与储液空间连通，由于经进料口进入工作腔内的液体需经过浮子与筒体之间的通道才能向下流动，长时间工作通道内不免会粘附液体或其他杂物，当经进料口进入工作腔内的气液混合物中液体所占组份较大时，液体流过通道的速度会增大，而储液空间的设置使得流速较大的液体顺畅流过流道，对流道形成冲刷实现自清洁。

作为进一步地改进，所述挡止结构位于工作腔的中上部。

有益效果是：使得储液空间具有足够大的空间，进而确保更多较高流速的液体能够经流道流下。

作为进一步地改进，在与所述挡止结构挡止配合时，浮子在水平方向上与所述进料口正对，使得经进料口进入工作腔内的气液混合物能够冲击在浮子上。

有益效果是：浮子与进液口正对，当气液混合物经进料口进入工作腔内后，能够冲击在浮子上，利用液体在浮子上的粘附提高气液分离的效率。

作为进一步地改进，所述塞堵结构为通过连杆固定在浮体上的阀芯，所述连杆的直径小于浮体的直径，浮子的连杆与所述进料口正对。

有益效果是：浮子利用直径较小的连杆与进料口正对，避免浮子对气液混合物向工作腔内的进入造成阻碍。

作为进一步地改进，所述出气口为锥型口，所述塞堵结构为锥型的阀芯。

有益效果是：锥型配合能够实现自动对中，如此，利用阀芯与出气口的配合来反过来对浮子的向上运动进行导正，即，接续导向面和导向配合面对浮子进行导向，进一步确保浮子不会歪斜卡死。

作为进一步地改进，所述筒体的顶部具有在上下方向上加厚的加厚结构，浮体为圆筒状结构所述出气口开设在加厚结构上。

有益效果是：设置加厚结构，使得出气口具有更大的尺寸，确保阀芯和出气口具有更大的配合量，实现更加可靠的封堵。

作为进一步地改进，所述筒体的内壁面上具有多条沿筒体周向间隔布置的凸筋，所述各凸筋的朝向筒体中心的端面构成所述导向配合面。

有益效果是：采用凸筋实现更加稳定可靠的导向。

附图说明

图1为本发明中气液分离系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明中气液分离系统实施例一的剖视结构示意图；

图3为本发明中气液分离系统实施例一的未示出浮子时的剖视结构示意图；

图4为图3中的C处的局部放大图；

图5为图3中B向剖视图；

图6为图2中A向剖视图；

附图标记说明：

1、进料管路；2、出液管路；3、出气管路；4、筒体；5、浮体；6、连杆；7、阀芯；8、阀座；9、凸筋；10、挡板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的气液分离系统的具体实施例1，本实施例中以气液混合物中的液体为原油为例对本发明中的气液分离系统的结构和工作方式进行介绍，具体如下：

如图1所示，气液分离系统包括气液分离装置，以及与气液分离装置连通的进料管路1、出液管路2和出气管路3。

其中，如图2所示，气液分离装置包括筒体4和设置在筒体4内的浮子，其中，筒体4具有工作腔，围成工作腔的筒壁上开设有与工作腔连通的进料口、出液口和出气口，进料管路1通过进料口与工作腔连通，以将待分离的气液混合物输送至工作腔内，出液管路2通过出液口与工作腔连通，使得工作腔内沉积的液体能够经出液管路2排出，出气管路3经出气口与工作腔连通，使得工作腔内的气体能够经出气管路3排出。浮子设置在工作腔。

如图2所示，浮子包括浮体5和塞堵结构，浮体5为空心圆柱状结构，塞堵结构为通过连杆6连接在浮体5上的阀芯7。本实施例中，阀芯7与连杆6之间以及连杆6与浮体5之间均为螺纹旋装，使得塞堵结构能够更换维修。出气口设置在筒体4顶部，具体的，筒体4顶部具有加厚结构，本实施例中，加厚结构为设置在筒体4顶部的阀座8，阀座8具有一定的厚度，出气口为开设在阀座8上的锥型气口，对应的，阀芯7也为锥型。在其他实施例中，出气口还可以为半球形，对应的，阀芯为球形或者半球形。在其他实施例中，可在筒体成型时直接在筒体顶部成型出加厚部分来构成加厚结构。

如图3和图4所示，筒体4内壁上具有沿其轴向间隔布置的多个凸筋9，相邻两凸筋9之间的间隔形成流道，如图5和图6所示。浮体5为圆筒状结构，其外圆周面作为导向面与各个凸筋9的朝向筒体4中心的端面导向配合，使得浮子能够筒体4内上下导向移动，自然地，各个凸筋9的朝向筒体4中心的端面共同构成与导向面配合的导向配合面。

如图4和图5所示，筒体4内还设置有横置在工作腔内的挡板10，挡板10作为挡止结构与浮子的下端挡止配合。在其他实施例中，挡止结构还可以为设置在筒体4内壁上的凸起。本实施例中，挡止结构位于工作腔的中上部，且挡止结构与进料口之间的距离小于浮子自身的高度，如此，使得浮子部分位于进料口和出液口之间，一方面避免筒体4内液面升高时没过进料口而导致经进料口进入的气体被注入筒体4内已沉降形成的液体内，同时还使得浮子的连杆6与进料口正对，当气液混合物经进料口进入工作腔内后，能够冲击在浮子上，利用液体在浮子上的粘附提高气液分离的效率。本实施例中，由于连杆6的直径小于浮体5，选用连杆6与进料口正对，避免浮子对气液混合物向工作腔内的进入造成阻碍。当然，在其他实施例中，还可以选择浮子的其他部分与进料口正对，当然，挡止结构的位置还可以更低，以使浮子与挡止结构配合时，浮子整体低于进料口。

本实施例中，挡止结构与筒体4底部之间的距离远大于浮子自身的高度，即，挡止结构下侧具有较大的储液空间，工作时，气液混合物经进料口进入筒体4的工作腔内，其中，液体在重力作用下下沉，经凸筋9之间流道向下流，并最终通过出液口排出，气体则经出气口排出，当经进料口进入工作腔内的气液混合物中液体所占组份较大的时，位于凸筋9上侧的工作腔内的液面会上升，当液面上升至一定高度时，浮子受到浮力上升并通过塞堵结构塞堵出气口，达到塞堵位，防止液体经出气口排出，当液面回落回落后，浮子能够回到解堵位，使出气口处于打开状态。

此过程中，因为浮体5自身具有导向配合面，并通过导向配合面直接与筒体4内壁上的导向配合面配合，尤其是导向配合面由为由多个分开布置的面组合而成，减小了浮子与筒体4之间的摩擦力，使得浮子在上下运动的过程中不易卡阻，确保气液分离装置具有可靠的工作性能。另外，分离的对象原油浓稠度较大，且内部含有杂质，分离出的原油液体经凸筋9之间的流道流下，尽可能地避免浓稠的原油及其内部杂质在导向面和导向配合面上粘附过多而影响浮子的正常导向移动。另外，由于液体经过凸筋9之间的流道向下流，在液体所占组份较大的气液混合物进入工作腔内后，凸筋9以上部分的液面升高，促使流经流道的液体的流速增大，而浮子下侧较大的储液空间上侧的空腔部分使得流道内液体能够以较快的速度流下，保证气液分离装置的可靠运行。

本发明所提供的气液分离系统的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，导向配合面由多个上下延伸的面组成，本实施例中，在浮体的外周面上设置沿其周向间隔布置的凸筋，使得导向面由沿浮子周向间隔设置的多个面组成，筒体的内壁面直接构成导向配合面。

本发明所提供的气液分离系统的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，浮子有部分位于进料口以下，本实施例中，浮子位于进料口和出液口之上，工作时，进入工作腔内的气液混合物中的气体经流道上溢并经出气口排出。

本发明所提供的气液分离系统的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，筒体内设置挡止结构，本实施例中，筒体内不再设置挡止结构。

本发明所提供的气液分离系统的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，筒体内设置凸筋，凸筋的端面组成导向配合面，本实施例中，筒体内设置多个凸柱，凸柱的端面构成导向配合面。

本发明中的气液分离装置的实施例：

气液分离装置的实施例即上述气液分离系统的实施例1至5的任一实施例中记载的气液分离系统的气液分离装置，此处不再具体说明。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气液分离装置，包括：

筒体（4），具有工作腔，围成工作腔的筒壁上具有进料口、出气口和出液口，所述进料口用于供气液混合物进入所述工作腔内，所述出气口的位置高于所述出液口的位置；

其特征是，所述气液分离装置还包括：

浮子，包括浮体（5）和位于浮体（5）上部的塞堵结构，所述浮体（5）为空心圆柱状结构，具有与所述筒体（4）配合的沿上下方向延伸的导向面；

所述出气口位于筒体（4）顶部，且筒体（4）内壁上具有沿上下方向延伸的导向配合面，浮子能够在导向面与导向配合面的配合下在筒体内导向移动，且所述导向面和所述导向配合面中至少一个由沿筒体（4）和浮子周向间隔布置的多个面组成，以在浮子与筒体（4）之间形成供气体向上或者液体向下通过的通道，所述浮子在其导向行程内具有通过塞堵结构堵塞所述出气口的塞堵位，以及向下运动解除对出气口堵塞的解堵位；

所述筒体（4）的内壁面上具有多条沿筒体周向间隔布置的凸筋（9），所述各凸筋（9）的朝向筒体（4）中心的端面构成所述导向配合面，所述浮体（5）的外周面构成所述导向面；或者，在浮体（5）的外周面上设置沿其周向间隔布置的凸筋，使得导向面由浮体（5）周向间隔设置的多个面组成，筒体（4）的内壁面直接构成导向配合面；

所述筒体（4）内具有挡止结构，用于与所述浮子的底部挡止配合，所述挡止结构的位置高于出液口，所述挡止结构位于工作腔的中上部，浮子与筒体（4）底部之间形成储液空间。

2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征是，所述浮子至少部分位于进料口以下，所述挡止结构为横置在工作腔内的挡板。

3.根据权利要求2所述的气液分离装置，其特征是，在与所述挡止结构挡止配合时，浮子在水平方向上与所述进料口正对，使得经进料口进入工作腔内的气液混合物能够冲击在浮子上。

4.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征是，在与所述挡止结构挡止配合时，浮子在水平方向上与所述进料口正对，使得经进料口进入工作腔内的气液混合物能够冲击在浮子上，所述挡止结构为横置在工作腔内的挡板。

5.根据权利要求3或4所述的气液分离装置，其特征是，所述塞堵结构为通过连杆（6）固定在浮体（5）上的阀芯（7），所述连杆（6）的直径小于浮体（5）的直径，浮子的连杆（6）与所述进料口正对。

6.根据权利要求1或2所述的气液分离装置，其特征是，所述出气口为锥型口，所述塞堵结构为锥型的阀芯（7）。

7.根据权利要求6所述的气液分离装置，其特征是，所述筒体（4）的顶部具有在上下方向上加厚的加厚结构，所述出气口开设在加厚结构上。

8.一种气液分离系统，包括：

气液分离装置，其特征是，所述气液分离装置为权利要求1-7任意一项所述的气液分离装置，所述气液分离系统还包括：

进料管路，与所述进料口连通；

出液管路，与所述出液口连通；

出气管路，与所述出气口连通。