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Abstract

一种用于分离从油井产出的油水气混合物的设备，所述设备包括：用于把所述混合物分离成基本无液体的气流以及基本无气体的液流的第一在线分离器，所述第一在线分离器设有把所述混合物供到所述第一在线分离器的进口管道；用于把所述液流分离成基本无水的油流和基本无油的水流的第二在线分离器，所述第二在线分离器设有把所述液流供到所述第二在线分离器的进口管道。每个在线分离器包括用于分离供到所述在线分离器的相应的流体流的一个室，所述室具有与所述在线分离器的相应的进口管道的内径基本相等的内径。

Description

用于分离油水气混合物的设备
技术领域
本发明涉及用于以分离压力把油水气混合物分离成其组分的设备。
背景技术
这种分离设备通常包括一供料管道以及多个互连的分离器容器，该供料管道设有减压阀，以允许在正常操作期间把混合物的压力从高压降低到分离压力。分离器容器足够大以得到好的分离。
这种分离设备的缺点是在停止运转的情况下，分离器容器必须腾空。为此，分离设备应该与包括喇叭口(flare)的卸压及减压系统连接，使得蒸气和液体可引导到喇叭口。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离设备，该分离设备没有分离器容器，但包括管子，使得设备具有小的容积(inventory)，并且因此不需要卸压及减压系统。
按照本发明，提供了一种用于分离从油井产出的油水气混合物的设备，所述设备包括：
-用于把所述混合物分离成基本无液体的气流以及基本无气体的液流的第一在线分离器(in-line separator)，所述第一在线分离器设有把所述混合物供到所述第一在线分离器的进口管道；
-用于把所述液流分离成基本无水的油流和基本无油的水流的第二在线分离器，所述第二在线分离器设有把所述液流供到所述第二在线分离器的进口管道；
其中每个在线分离器包括用于分离供到所述在线分离器的相应的流体流的一个室，所述室具有与所述在线分离器的相应的进口管道的内径基本相等的内径。
所述室中的流体流的分离可基于重力、离心力或重力与离心力的结合而进行。但是优选地，所述室是一个旋流室，所述旋流室具有使供到所述在线分离器的相应的流体流产生漩涡运动以便通过施加到所述流体流的离心力来分离流体流的装置。
借助于旋流室的内径基本等于在线分离器的相应进口管道的内径，使得设备的流体含量(称作：容积)不明显大于设备管线的内容积。因此在暂时关闭设备时，在设备中不存在大量的气体。结果在这种关闭期间，不需要从设备释放内压，因此不需要从设备向外扩张任何剩余的气体。另外，由于在线分离器的直径与设备的管线的直径是相当的，所以分离器可以按管线规则设计，而不是如普通分离器那样按容器规则设计。这意味着本发明的设备比包括普通的基于重力的分离器的普通设备明显地轻。
在海上油井的情形下，优选地是设备设置在海底，因而避免需要海洋平台来处理产出的碳氢化合物流体。
合适地，所述设备装在一个滑道上，所述滑道设有用于升起滑道和运送滑道的装置。这种安排允许在从一个井生产碳氢化合物流体已降到这样一个水平，即进一步生产不再是经济的时候，允许将设备从一个井移到另一个井。
优选地，所述第一在线分离器的进口管道与生产碳氢化合物流体的一口单井流体连通。这种安排允许设备很轻，并且避免需要提供把来自不同的井的碳氢化合物流体混合起来的混合设备。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明，附图中：
图1示意地且是不按比例地示出本发明的陆上实施例；和
图2示意地且是不按比例地示出本发明的海底实施例。
具体实施方式
现在参见图1，图1示意地示出了用于以分离压力把油水气混合物分离成为其组分的一个陆上分离设备1。
分离设备1包括第一在线分离器2，该第一在线分离器2用于从混合物分离气体以得到基本无气体的液体以及具有减少的液体含量的气体。该第一在线分离器2具有适于与供料导管5连接的进口3以及分别用于气体和液体的分开的出口7和9。
分离设备1还包括从第一在线分离器2的气体出口7移走具有减少的液体含量的气体的装置10。
分离设备1还包括第二在线分离器12，该第二在线分离器12用于从基本无气体的液体分离水以得到基本无油的水以及基本无水的油。该第二在线分离器12具有与第一在线分离器2的液体出口9流体连通的进口15，以及分别用于水和油的分开的水出口18和油出口19。
分离设备1还包括用于从第二在线分离器12的水出口18和油出口19移走基本无油的水和基本无水的油的分离装置25和27。
在线分离器的一个实例是双管水平油水分离器，如在由H BBradley，SPE编的“石油工程手册(Petroleum EngineeringHandbook)”中所说明的。
分离设备1与供料导管5连接，导管5从地下岩层33中的井31的井口30延伸出。井口30设有合适的封井阀35。
在图1所示的实施例中，第二在线分离器12的进口15与第一在线分离器2的流体出口9直接流体连通。
在另一个实施例中，分离设备1还包括在线反乳化器(未示出)，反乳化器具有与第一在线分离器的液体出口直接流体连通的进口以及与第二在线分离器的进口直接流体连通的出口。在线反乳化器的一个实例是静电或超声聚结器。
用于移走具有减少的液体含量的气体的装置10适合于是一个非密封压缩机40。非密封压缩机40和它的电动机41一起布置在一个封闭的壳体45中。压缩机40具有一吸气端46，吸气端46借助管道47与第一在线分离器2的气体出口7连接。压缩机40还有与管线49连接的排气端48。在正常工作中，压缩机40把气体压力从分离压力升高到管线压力。
用于移走基本无油的水的装置25是一个密封的水泵，该泵是布置在封闭的壳体52中的泵50。泵50具有吸入端53和排出端56。吸入端53通过管道57与第二在线分离器12的水出口18直接流体连通。基本无油的水通过管道59送出到合适的储存地(未示出)，管道59与排出端56连接。或者，水送入到注水井以把水注入到地下水库。
用于移走基本无水的油的装置27是一个封闭的油泵，该泵是布置在封闭的壳体62中的泵60。泵60具有吸入端63和排出端66。吸入端63通过管道67与第二在线分离器12的油出口19直接流体连通。基本无水的油通过管道69排入到合适的储存及处理设备(未示出)。
合适地，按照本发明的设备还包括一减压阀(未示出)，用来把混合物的压力从高压降到分离压力，减压阀布置在供料导管5和第一在线分离器2的进口3之间。合适地，减压阀是过压保护系统的一部分，如国际专利申请公开No.03/038,325所说明的。这种过压保护系统包括：在减压阀和低压流体处理系统之间延伸的一管道段；设有布置在管道段中的致动器的截流阀；在管道段中的截流阀的各侧各设一个的压力传感器；与致动器及压力传感器连通、并在探测到管道段中有高压时产生一个信号的安全控制系统；以及用于检查截流阀和压力传感器并与致动器、压力传感器及安全控制系统连通的自诊断系统，当该自诊断系统探测到截流阀或压力传感器或两者中有故障时，它会产生一个信号。
可以理解本发明的设备也可以在海上使用，例如用于海洋平台上。但是，由于本发明的分离设备不需要有喇叭口，所以它可以合适地在海底上用于一个水下井口。
现在参见图2，图2示意地示出了用于以分离压力把油水气的混合物分离成其组分的海底设备201。用于以分离压力分离油水气混合物的海底设备位于低于海面271的海底270。
分离设备201包括用于从混合物分离气体以得到基本无气的液体和具有减少的液体含量的气体的第一在线分离器202。第一在线分离器202具有适于与供料管道205连接的进口203以及分别用于气体和液体的分开的出口207和209。
分离设备201还包括用于从第一在线分离器202的气体出口207移走具有减少的液体含量的气体的装置210。
分离设备201还包括用于从基本无气体的液体分离水以得到基本无油的水及基本无水的油的第二在线分离器212。第二在线分离器212具有与第一在线分离器202的液体出口209流体连通的进口215以及分别用于水和油的分开的水出口218和油出口219。
分离设备201还包括用于从第二在线分离器212的水出口218和油出口219移走基本无油的水和基本无水的油的分离装置225、227。
在线分离器的一个实例是一个双管水平油水分离器，如在由H BBradley，SPE编辑的“石油工程手册(Petroleum EngineeringHandbook)”中所说明的。
分离设备201与供料导管205连接，供料导管205从地下岩层233中的井231的井口230延伸出。井口230设有合适的封井阀235。
在图2所示的实施例中，第二在线分离器212的进口215与第一在线分离器202的液体出口209直接流体连通。
在另一个实施例中，设备201还包括一个在线反乳化器(未示出)，反乳化器具有与第一在线分离器的液体出口直接流体连通的进口及与第二在线分离器的进口直接流体连通的出口。在线反乳化器的一个实例是静电或超声聚结器。
用于移走具有减少的液体含量的气体的装置210适合于是一个非密封压缩机240。非密封压缩机240和它的电动机241一起布置在一个封闭的壳体245中。压缩机240具有一吸气端246，吸气端246借助管道247与第一在线分离器202的气体出口207连接。压缩机240还有与管线249连接的排气端248。在正常工作中，压缩机240把气体压力从分离压力升高到管线压力。
用于移走基本无油的水的装置225是一个密封的水泵，该泵是布置在封闭的壳体252中的泵250。泵250具有吸入端253和排出端256。吸入端253通过管道257与第二在线分离器212的水出口218直接流体连通。基本无油的水通过管道259送出到合适的储存地(未示出)，管道259与排出端256连接。或者，水送入到注水井以把水注入到地下水库。
用于移走基本无水的油的装置227是一个封闭的油泵，该泵是布置在封闭的壳体262中的泵260。泵260具有吸入端263和排出端266。吸入端263通过管道267与第二在线分离器212的油出口219直接流体连通。基本无水的油通过管道269排入到合适的储存及处理设施(未示出)。
本发明的海底实施例包括一个附加的特点，这就是所述设备还包括具有第一进口281、第二进口282和单一出口283的集流管280。非密封压缩机210的排气端248与集流管280的第一进口281流体连通，而封闭的油泵227的排出端266与第二进口282直接流体连通。集流管280具有流出到一个管线(未示出)的一个出口283。该管线运送油和气的组合流。集流管280的优点是仅需要单一的管线把碳氢化合物运送到海岸，在那里分离油和气。
为了从气体中除去可冷凝的成分，如水和C3 +组分，使得气体的露点低于由海底条件确定的温度，分离设备适合于还包括一个气体调节装置。该气体调节装置适合于是一个超声气体调节装置，如在2002年8月第223卷第8期的“World Oil(世界石油)”中由F Okimoto和J M Brouwer撰写的特稿中所说明的。
气体调节装置可布置在用于移走具有减少的液体含量的气体的装置210的上游或下游。在上游布置中(如附图标记为290u的虚线所示)，气体调节装置的进口与第一在线分离器202的气体出口207直接流体连通，而出口与压缩机240的吸气端246直接流体连通。另外，在这一情形下，压缩机240的排气端248与集流管280的第一进口281直接流体连通。由气体调节装置290u分离出的液体通过一个管道(未示出)流到通到水泵250的吸入端253的管道257中。在下游布置中(如附图标记为290d的虚线所示)，气体调节装置的进口与压缩机240的排气端248直接流体连通，而气体调节装置的出口与集流管280的第一进口281直接流体连通。在这一情形下，第一在线分离器202的气体出口207与压缩机240的吸气端246直接流体连通。由气体调节装置290d分离出的液体通过一管道(未示出)流到从水泵250的排出端256延伸的管道259中。
在图2所示的实施例中，第二在线分离器212的进口215与第一在线分离器202的液体出口209直接流体连通。或者，所述设备201还包括一个在线反乳化器(未示出)，在线反乳化器具有与第一在线分离器202的液体出口209直接流体连通的进口以及与第二在线分离器212的进口215直接流体连通的出口。
合适地，按照本发明的设备还包括一减压阀(未示出)，用来把混合物的压力从高压降到分离压力，减压阀布置在供料导管205和第一在线分离器202的进口203之间。合适地，减压阀是如国际专利申请公开No.03/038,325所说明的过压保护系统的一部分。这种过压保护系统包括：在减压阀和低压流体处理系统之间延伸的一管道段；设有布置在管道段中的致动器的截流阀；在管道段中的截流阀的各侧各设一个的压力传感器；与致动器及压力传感器连通并在探测到管道段中有高压时产生一个信号的安全控制系统；以及用于检查截流阀和压力传感器并与致动器、压力传感器以及安全控制系统连通的自诊断系统，该自诊断系统在探测到截流阀或压力传感器或两者中有故障时产生一个信号。
如上所述，按照本发明的设备与一个井口连接。但是，替换地，该设备可与一个收集站连接，在该收集站中来自几个井的流体结合到一起。

Claims (13)

1.一种用于分离从油井产出的油水气混合物的设备，所述设备包括：
用于把所述混合物分离成基本无液体的气流以及基本无气体的液流的第一在线分离器，所述第一在线分离器设有把所述混合物供到所述第一在线分离器的进口管道；
用于把所述液流分离成基本无水的油流和基本无油的水流的第二在线分离器，所述第二在线分离器设有把所述液流供到所述第二在线分离器的进口管道；
其中每个在线分离器包括用于分离供到所述在线分离器的相应的流体流的室，所述室具有与所述在线分离器的相应的进口管道的内径基本相等的内径。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，所述室是旋流室，所述旋流室具有使供到所述在线分离器的相应的流体流产生漩涡运动以便通过施加到所述流体流的离心力来分离所述流体流的装置。
3.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，所述第二在线分离器通过其进口管道与所述第一在线分离器直接流体连通。
4.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，所述第二在线分离器的进口管道设有在线反乳化器，所述在线反乳化器设有与所述第一在线分离器直接流体连通的进口以及与所述第二在线分离器直接流体连通的出口。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于从所述设备移走所述气流的装置，所述用于移走气流的装置包括用于把气流的压力升高到管线压力的非密封压缩机，所述压缩机具有与所述第一在线分离器的一气体出口流体连通的吸气端。
6.按照权利要求5的设备，其特征在于，还包括用于从所述设备移走油流的装置，所述用于移走油流的装置包括密封油泵，所述密封油泵具有与所述第二在线分离器的一油出口流体连通的吸入端。
7.按照权利要求6的设备，其特征在于，还包括集流管，所述集流管具有与所述非密封压缩机的一排气端流体连通的第一进口、与所述密封油泵的一排出端流体连通的第二进口、以及与用于接收来自所述设备的油和气的一远程设备流体连通的单一出口。
8.按照权利要求1-7中任一项所述的设备，其特征在于，还包括用于从所述设备移走水流的装置，所述用于移走水流的装置包括一个密封水泵，所述水泵具有与所述第二在线分离器的一水出口流体连通的吸入端。
9.按照权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，还包括减压阀，所述减压阀用于把所述混合物的压力从高压降低到分离压力，所述减压阀布置在所述的井和所述第一在线分离器的一混合物进口之间。
10.按照权利要求1-9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备设置在海底上。
11.按照权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备安装在滑道上，所述滑道设有用于升起和运送滑道的装置。
12.按照权利要求1-11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一在线分离器的进口管道与用于生产碳氢化合物流体的一口单井流体连通。
13.参见附图的、基本如上所述的设备。
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