CN207076175U - 一种基于浮子阀原理的气液分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于浮子阀原理的气液分离装置，包括气液分离罐和设置在气液分离罐侧壁上的进液口，在气液分离罐下端设置有出液口，在气液分离罐上端设置有出气口，在气液分离罐内侧设置有浮子阀，在浮子阀下方设置有锥形密封座，浮子阀通过导向杆与锥形密封座相连接，在导向杆上端设置有与导向杆同轴的调压弹簧，气液分离罐内液体浮力小于浮子阀的重力和调压弹簧的弹力和时，锥形密封座能够将出液口封闭。本实用新型通过浮子阀浮力与重力和弹力之间的平衡关系，实现气相、液相分离。

Description

一种基于浮子阀原理的气液分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于浮子阀原理的气液分离装置。

背景技术

随着科技的发展。对石油机械的要求越来越高，工作效率、环境保护都成为关注的重点，因此钻井液振动筛的发展成为关键。新型的负压钻井液振动筛中，气液分离是技术核心也是难点。气液分离装置是分流结构中的关键结构，随着石油行业的发展，气液分离装置的应用越来越广泛。在负压钻井液振动筛中，钻井液和部分空气能够透筛，一起进入柔性负压软管。由于负压钻井液振动筛在工作的过程中，柔性负压管、气液分离装置以及真空发生装置串联，真空发生装置持续抽压，液体和空气将从筛面持续进入气液分离器。

发明内容

本实用新型的目的在于：为了实现负压钻井液振动筛系统气相、液相分离，本实用新型提供一种基于浮子阀原理的气液分离装置。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于浮子阀原理的气液分离装置，包括气液分离罐和设置在气液分离罐侧壁上的进液口，在气液分离罐下端设置有出液口，在气液分离罐上端设置有出气口，在气液分离罐内侧设置有浮子阀，在浮子阀下方设置有锥形密封座，浮子阀通过导向杆与锥形密封座相连接，在导向杆上端设置有与导向杆同轴的调压弹簧，气液分离罐内液体浮力小于浮子阀的重力和调压弹簧的弹力和时锥形密封座能够将出液口封闭，气液分离罐内液体浮力大于浮子阀的重力和调压弹簧的弹力时，锥形密封座能够将出液口开启。

负压振动筛开始工作以后，真空发生器开始通过真空负压控制系统以及柔性负压管向筛网抽压，在筛网上下两面形成压差，将筛网上部的钻井液和部分空气同时抽入柔性负压管，从进液口进入气液分离罐中。浮子阀与锥形密封座固定，并通过导向杆与调压弹簧相连。在工作过程中，调压弹簧起到辅助调节重力和浮力之间的平衡，以及缓冲的功能。随着钻井液的持续流入，当浮子阀所受浮力大于自身重力与调压弹簧弹力之和时，浮子阀浮起，带动锥形密封座上抬，打开出液口，液体从出液口流出；随着钻井液的逐渐排出，当浮子阀所受浮力小于自身重力与调压弹簧弹力之和时，浮子阀落下，带动锥形密封座再次密封出液口。气体从出气口排出。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型通过采用设置在气液分离罐内的浮子阀，使浮子阀与下部的锥形密封座相配合，通过浮子阀带动锥形密封座纵向移动过程中，带动锥形密封座使气液分离罐的出液口封闭或开启，实现气液分离；通过采用导向杆上方的调压弹簧，使调压弹簧对浮子阀的移动进行控制，避免浮子阀出现瞬时剧烈振动，使浮子阀的移动更加稳定，同时，利用液体的浮力与浮子阀重力和调压弹簧的相互平衡关系，使气液分离罐实现气相、液相分离。

可选的，为更好的实现本实用新型，锥形密封座下端设置有密封本体，密封本体的直径由上向下逐渐减小使其形成倒椎体结构。通过采用呈倒锥体形状的密封本体，使液体的浮力小于浮子阀的重力与弹簧的弹力之和时，呈倒锥体结构的密封本体插接在出液口，具有更好的密封效果。反之，液体的浮力大于浮子阀的重力与弹簧的弹力之和时，具有一定的倒流效果，使液体能够逐渐排出。

可选的，为更好的实现本实用新型，在气液分离罐上端面上设置有与导向杆同轴的罩体，浮子阀上浮时导向杆上端能够伸入罩体内侧。通过设置罩体，能够使导向杆在浮子阀的作用下上移过程中，导向杆插接在罩体内侧，实现导向杆的定位，浮子阀保持稳定的纵向移动轨迹。

可选的，为更好的实现本实用新型，调压弹簧上端贴合在罩体顶部。通过使调压弹簧上端安装在罩体内侧，能够方便使调压弹簧、罩体以及导向杆实现同轴，同时使导向杆起到限定浮子阀移动轨迹的效果。

可选的，为更好的实现本实用新型，气液分离罐的下端面呈内径逐渐减小的倾斜结构使其底部呈V形结构，出液口位于该V形结构中部。当液体沿着出液口排出时，液体能够充分在气液分离罐内沿着其内侧端面向出液口流动，液体流动阻力更小，在出液口打开时，液体能快速流出，气液分离罐内部液面调整更加快速，液体能够稳定外排。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图

附图标记：1.进液口，2.气液分离罐，3.浮子阀，4.调压弹簧，5.出气口，6.出液口，7.锥形密封座，8.导向杆，9.密封本体，10.罩体。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在授权公告号为CN203585507U的实用新型专利中公开了一种气液固三相分离器的浮子平衡自动排液阀，用于解决现有油气田开采领域的自动排液系统结构复杂、成本高昂、维护困难等问题。该实用新型包括浮子，所述浮子的下端连接有阀芯，所述阀芯与设置在气液固三相分离器内的阀座的排液口配合，所述浮子、阀芯与排液口的中心在同一竖直轴线上；所述浮子或者阀芯配设有用于限制浮子或者阀芯上下运动的导向件，具有结构简单，不需附加其他装置变能够实现连续、自动排液的特点。为了实现对浮子移动的控制，该实用新型中采用导向件对浮子的侧面进行固定，浮子的纵向移动轨迹固定，在导向件的作用下，浮子不能水平移动，但是由于浮子纵向移动范围没有限制，阀体内部液面快速变化时，浮子会随着液面瞬间快速变化，阀体内部液面不稳定。

由于负压钻井液振动筛在工作的过程中，柔性负压管、气液分离装置以及真空发生装置串联，真空发生器持续抽压，液体将从筛面持续进入气液分离器。因此，气液分离器需要同时起到一个密封隔离的作用，从而使得整个系统能稳定持续工作。新型的负压钻井液振动筛中，气液分离是技术核心也是难点。普通的重力分离器等设备无法有效保证整个负压系统的稳定性，甚至可能发生将钻井液吸收到真空发生器的现象，不但损坏真空发生器而且影响钻井液振动筛的工作。

为了克服分离器的上述缺点，提出来基于浮子阀原理的气液分离器。如图1所示，本实用新型提供一种基于浮子阀原理的气液分离装置，包括气液分离罐2和设置在气液分离罐2侧壁上的进液口1，在气液分离罐2下端设置有出液口6，在气液分离罐2上端设置有出气口5，在气液分离罐2内侧设置有浮子阀3，在浮子阀3下方设置有锥形密封座7，浮子阀3通过导向杆8与锥形密封座7相连接，在导向杆8上端设置有与导向杆8同轴的调压弹簧4，气液分离罐2内液体浮力小于浮子阀3的重力和调压弹簧4的弹力和时锥形密封座7能够将出液口6封闭，气液分离罐2内液体浮力大于浮子阀3的重力和调压弹簧4的弹力时，锥形密封座7能够将出液口6开启。在安装时，使进液口与柔性负压管相连接，通过真空发生器将钻井液和气体抽入气液分离罐2中。

随着钻井液的持续流入，当浮子阀所受浮力大于自身重力及调压弹簧弹力之和时，浮子阀浮起，浮子阀带动导向杆及锥形密封座7向上移动，此时出液口打开，液体从出液口6流出；随着钻井液的逐渐排出，当浮子阀所受浮力小于自身重力及调压弹簧弹力之和时，浮子阀落下，浮子阀带动导向杆下移，导向杆带动锥形密封座下移时再次密封出液口，将气体从出气口5被抽出。调压弹簧4可以起到辅助控制的作用，利用其弹性力作用能够保证浮子阀不会剧烈上下运动，使整个系统更加稳定。

本实用新型基于浮子阀原理的气液分离装置，利用浮子阀重力与浮力之前的平衡关系实现气液分离，由于浮子阀的存在，浮子阀的重力以及调压弹簧的弹力作用，使两者与液体存在一个相互作用力的临界值，这个临界值即对应着相应的液位，将该液位作为基准面，液面高于该基准面时，浮子阀上浮，液位等于或低于该基准面时，浮子阀下方的锥形密封座将出液口封闭，浮子阀和弹簧组合，能够实现使气液分离罐内的液体液面保持在基准面及基准面上下小范围浮动的效果，使气液分离罐内的液面不能剧烈变化，保持气液分离罐内的负压稳定，避免钻井液被吸收到真空发生器，相应地实现气液分离的效果，使整个系统能够稳定运行。本实用新型能够起到密封隔离的作用，保证负压钻井液振动筛的稳定运行，利用纵向截面呈锥形的锥形密封座，能够使钻井液的流速减缓，进一步确保系统的持续稳定。

实施例1：

为了提高密封性能，本实施例中，对锥形密封座进行了进一步改进，优选地，锥形密封座7下端设置有密封本体9，密封本体9的直径由上向下逐渐减小使其形成倒椎体结构。可以使密封本体与锥形密封座一体成型加工，使其上端外径等于锥形密封座下端面外径，使其下端外径小于锥形密封座下端外径，进而使其呈倒锥体结构。在锥形密封座纵向移动时，使密封本体能够嵌入在出液口内。

本实施例中，利用呈到锥形的密封本体，密封本体能够更好的贴合在出液口内侧，当锥形密封座上移时，密封本体从出液口部位上移，在锥形密封座的作用下，使瞬间流入气液分离罐内的液体受到阻挡，液体流速减缓，在呈到锥形的密封本体的作用下，液体能够沿着出液口边缘逐渐向出液口外部流出，具有良好的导流作用，流动更加均匀稳定。

实施例2：

为了提高导向杆的稳定性，本实施例中，优选地，在气液分离罐2上端面上设置有与导向杆8同轴的罩体10，浮子阀3上浮时导向杆8上端能够伸入罩体10内侧。本实施例中，将导向杆上端插接在罩体内，此时导向杆仅能够沿着罩体轴线方向移动，进而能够对导向杆的纵向移动轨迹进行限定，避免导向杆显示水平方向上的位移时锥形密封座的密封性能受到影响。

进一步优选地，本实施例中，调压弹簧4上端贴合在罩体10顶部。通过将调压弹簧安装在罩体内，能够使调压弹簧与导向杆形成稳定的同轴结构，方便对导向杆的位移进行限定，通过将调压弹簧与导向杆相互配合，并安装在罩体内侧，能够使弹簧与浮子阀相互配合实现调节浮子阀上浮或下沉，同时能够对浮子阀的运动进行缓冲，有助于增加系统的稳定性。

钻井液达到设计高度时，浮子阀受合力(浮力＞重力)作用向上运动，打开排液阀门排出钻井液，期间浮子阀受导向管弹簧调节，不会碰触箱顶；当液体排出后低于设计高度时，浮子阀受合力(浮力＜重力)作用向下运动，关闭排液阀门，实现气相、液相分离。

实施例3：

为了使气液分离罐内的液体能够稳定外排，本实施例中，优选地，气液分离罐2的下端面呈内径逐渐减小的倾斜结构使其底部呈V形结构，出液口6位于该V形结构中部。当液体进入气液分离罐内侧时，使液体能够沿着气液分离罐底部端面流动，液体在重力作用下沿着呈V形的端面向出液口方向流动时，其流动更加稳定，当液体沿着呈V形的气液分离罐下端面向出液口流动时，能够使其均匀的沿着倾斜端面匀速的从出液口排出，系统的稳定性更高。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于浮子阀原理的气液分离装置，包括气液分离罐(2)和设置在气液分离罐(2)侧壁上的进液口(1)，在气液分离罐(2)下端设置有出液口(6)，在气液分离罐(2)上端设置有出气口(5)，其特征在于：在气液分离罐(2)内侧设置有浮子阀(3)，在浮子阀(3)下方设置有锥形密封座(7)，浮子阀(3)通过导向杆(8)与锥形密封座(7)相连接，在导向杆(8)上端设置有与导向杆(8)同轴的调压弹簧(4)，气液分离罐(2)内液体浮力小于浮子阀(3)的重力和调压弹簧(4)的弹力和时锥形密封座(7)能够将出液口(6)封闭，气液分离罐(2)内液体浮力大于浮子阀(3)的重力和调压弹簧(4)的弹力时，锥形密封座(7)能够将出液口(6)开启。

2.根据权利要求1所述的一种基于浮子阀原理的气液分离装置，其特征在于：锥形密封座(7)下端设置有密封本体(9)，密封本体(9)的直径由上向下逐渐减小使其形成倒椎体结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于浮子阀原理的气液分离装置，其特征在于：在气液分离罐(2)上端面上设置有与导向杆(8)同轴的罩体(10)，浮子阀(3)上浮时导向杆(8)上端能够伸入罩体(10)内侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于浮子阀原理的气液分离装置，其特征在于：调压弹簧(4)上端贴合在罩体(10)顶部。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于浮子阀原理的气液分离装置，其特征在于：气液分离罐(2)的下端面呈内径逐渐减小的倾斜结构使其底部呈V形结构，出液口(6)位于该V形结构中部。