CN219808975U - 一种高效液气分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效液气分离装置，属于钻井设备技术领域。包括分离器本体，所述分离器本体上设置有进液口、排气口和排液口，进液口处连接有进液管，其特征在于：分离器内部设置有旋转分离机构、锥形分离机构和塔式分离机构；进液管的喷口朝向所述旋转分离机构中的叶片；所述锥形分离机构为带有中间通道的漏斗形结构，其表面设置有若干条贯穿的切割缝；所述塔式分离机构包括层层间隔布置形成阶梯状结构的若干圆环片。本实用新型通过内部不同的分离机构控制钻井液进行四种模式的混合分离，从而提高分离效率，实现彻底有效地分离出钻井液中的游离气体，减少残余有害气体。

Description

一种高效液气分离装置

技术领域

本实用新型涉及液气分离领域，具体涉及一种高效液气分离装置。

背景技术

液气分离器是气侵钻井液初级脱气的设备，主要作用是用于分离钻井液中的大量游离气体（包括有毒气体，比如硫化氢等），避免气体被钻井液夹带从而造成严重后果。液气分离器按压力可划分为常压和压力自控式两种。液气分离器气侵钻井液从分离器进液口切线进入分离器内，顺内壁落在一系列内挡板上，碰撞、增大暴露表面积，向下流动，造成紊流状态，使气体与钻井液分离。游离气体通过罐顶的气体出口排出，排气管长度由现场确定及配备，并引到安全处，而脱气后的钻井液排入循环罐。

现有技术中，专利CN207485389U公开了一种液气分离器，其技术方案为：一种液气分离器，包括筒体，筒体的上部开有排气口，下部开有排液口，其特征在于：所述筒体内固定有支架和分离罩，所述支架上装有轴承座，轴承座内贯穿有转轴，转轴的下端固定有转子，所述转子包括外罩和设置在外罩内的叶片，所述分离罩设置于转子外侧，所述筒体上开有进液口，进液口上固定有进液弯管，所述进液弯管伸入分离罩，进液弯管的管口斜向上朝向叶片。本实用新型能够实现三次液气分离，将含气泥浆中的气体彻底分离，具有液气分离效率高，分离效果好的特点。

上述专利中的液气分离器虽然具备一定的液气分离功能，但由于其结构设计的局限性，无法进一步的提高液气分离效率和效果。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中的液气分离装置存在的分离效率较低、分离效果不佳的问题，提出了一种高效液气分离装置，该分离装置可以进一步的提高液气分离效率和分离效果。

为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种高效液气分离装置，包括分离器本体，所述分离器本体上设置有进液口、排气口和排液口，进液口处连接有进液管，其特征在于：分离器内部设置有旋转分离机构、锥形分离机构和塔式分离机构；进液管的喷口朝向所述旋转分离机构中的叶片；所述锥形分离机构为带有中间通道的漏斗形结构，其表面设置有若干条贯穿的切割缝；所述塔式分离机构包括层层间隔布置形成阶梯状结构的若干圆环片。

进一步的，所述旋转分离机构、锥形分离机构和塔式分离机构在分离器内部按从上到下的顺序间隔固定设置。

进一步的，所述旋转分离机构包括分离罩、进液仓、连接轴和叶片，所述分离罩固定设置，其下方设置有安装支架；所述进液仓设置在分离罩上，连接轴下端固定在安装支架上，连接轴上转动连接有轴套，所述叶片与所述轴套固定连接。

进一步的，所述叶片包括同步旋转的扇叶和转盘，所述扇叶位于进液仓内，受钻井液的驱使绕连接轴转动；所述转盘同轴连接于扇叶下方，进液仓的底部设置有开口，钻井液从所述开口流至转盘的盘面，被转盘激散在分离罩内壁上。

进一步的，所述转盘的上表面设置有螺旋叶片，沿转盘边缘一圈均匀设置有若干打散瓦片，所述打散瓦片的弧形开口朝向斜下方。

进一步的，所述切割缝沿锥形分离机构的母线方向呈放射状布置，在锥形分离机构的表面设置有若干条与所述切割缝交叉的肋条。

进一步的，所述塔式分离机构还包括支撑架，所述支撑架固定设置在分离器内部，若干个所述的圆环片固定连接在所述支撑架上，且圆环片的外径从上到下依次增加。

进一步的，所述排气口设置在分离器本体的顶部，排气口处连接有排气管，排液口设置在分离器本体的底部。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

碰撞分离：含气钻井液通过管线从分离器的进液口进入分离器内部，并通过进液管的喷口喷在进液仓内的叶片上，叶片转动将钻井液碰散，分离出一部分气体从分离器本体顶部的排气口排出；

激散分离：碰散的钻井液在惯性的作用下反弹冲向转子顶部，在转子顶部的环形空间和转子一起高速旋转，然后在离心力和重力的作用下沿着转子内壁与转子一起高速旋转下行，最终被转子沿切线方向均匀地抛洒在旋转分离机构的分离罩内壁上，激散为细微颗粒；

薄膜分离：细微颗粒附着在分离罩的内壁上并在重力的作用下脱离旋转分离机构，形成自由落体的液膜。由于自由落体的液膜速度越来越快，液膜被拉扯得越来越薄，钻井液中所含的气体从液膜内外两侧逸出，从分离器顶部的排气口排出；

切割分离：钻井液落入锥形分离机构构中，被锥形分离机构表面的切割缝切割成片状液膜，汇集后落到锥形分离机构下部的塔式分离机构。塔式分离机构将钻井液再次切割成层层相套的桶状薄膜。通过锥形分离机构及塔式分离机构的连续作用，钻井液中所含的残余气体最终被分离。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的分离装置，将钻井液通过进液管引入分离器内，利用钻井液的动能做功，通过内部不同的分离机构控制钻井液进行四种模式的混合分离，从而提高分离效率；本装置能够彻底有效地分离出钻井液中的游离气体，减少残余有害气体；

2、本实用新型的分离装置，其内部设置旋转分离机构，含气钻井液通过进液管的喷口喷在进液仓内的叶片上，叶片转动将钻井液碰散，分离出一部分气体，随后在离心力和重力的作用下沿着转子内壁与转子一起高速旋转下行，最终被转子沿切线方向均匀地抛洒在分离罩内壁上，激散为细微颗粒；

3、本实用新型的分离装置，在旋转分离机构的下方设置有锥形分离机构，旋转分离机构用于承接从分离罩的内壁上自由落体的液膜，其中的大部分从锥形分离机构的中间通道流过，其余的经过锥形分离机构上的切割缝被切割成更薄的片状液膜，进一步分离出游离气体；

4、本实用新型的分离装置，在锥形分离机构的表面设置有若干条与切割缝交叉的肋条，肋条可以延长钻井液的停留时间，让液膜更多地通过切割缝被切割成更薄的片状液膜；

5、本实用新型的分离装置，在锥形分离机构的下方设置有塔式分离机构，塔式分离机构的阶梯层状结构将钻井液再次切割成层层相套的桶状薄膜，钻井液液膜被拉扯得越来越薄，直至钻井液中所含的残余气体最终被分离。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图2为本实用新型螺旋分离机构的内部结构示意图；

图3为本实用新型所述锥形分离机构的结构示意图；

图4为本实用新型所述塔式分离机构的结构示意图；

其中，

1、分离器本体，2、旋转分离机构，3、锥形分离机构，4、塔式分离机构，5、进液口，6、排气口，7、排液口，8、进液仓，9、分离罩，10、轴套，11、连接轴，12、叶片，13、扇叶，14、转盘，15、打散瓦片，16、中间通道，17、切割缝，18、圆环片，19、安装支架，20、支撑架，21、肋条，22、进液管，23、螺旋叶片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、 “安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实施例为最基本的实施方式。

本实施例提供了如图1所示的一种高效液气分离装置，包括分离器本体1，分离器本体1上设置有进液口5、排气口6和排液口7，进液口5处连接有进液管22。分离器内部设置有旋转分离机构2、锥形分离机构3和塔式分离机构4。进液管22的喷口朝向旋转分离机构2中的叶片12；锥形分离机构3为带有中间通道16的漏斗形结构，其表面设置有若干条贯穿的切割缝17；塔式分离机构4包括层层间隔布置形成阶梯状结构的若干圆环片18。优选的，排气口6设置在分离器本体1的顶部，排气口6处连接有排气管，排液口7设置在分离器本体1的底部。

本实用新型中的液气分离装置，将钻井液通过进液管22引入分离器内，利用钻井液的动能做功，通过内部不同的旋转分离机构2、锥形分离机构3和塔式分离机构4，控制钻井液进行四种模式的混合分离，从而提高分离效率，本装置能够彻底有效地分离出钻井液中的游离气体，减少残余有害气体。

实施例2

本实施例提供了如图1所示的一种高效液气分离装置，包括分离器本体1，分离器本体1为一个筒状的罐体，分离器本体1上设置有进液口5、排气口6和排液口7，进液口5处连接有进液管22，分离器内部设置有旋转分离机构2、锥形分离机构3和塔式分离机构4。优选的，旋转分离机构2、锥形分离机构3和塔式分离机构4在分离器内部按从上到下的顺序间隔固定设置。进液管22的喷口朝向旋转分离机构2中的叶片12。

如图2所示，旋转分离机构2包括分离罩9、进液仓8、连接轴11和叶片12，旋转分离机构2通过安装支架19固定在分离器内部，安装支架19呈十字结构与分离器固定连接，分离罩9固定连接在安装支架19上，进液仓8设置在分离罩9上，位于分离罩9的顶部位置，连接轴11下端固定在安装支架19上，上端伸入进液仓8内，连接轴11外转动连接有轴套10，叶片12与所述轴套10固定连接。

进一步的，叶片12包括同步旋转的扇叶13和转盘14，所述扇叶13位于进液仓8内，受钻井液的驱使绕连接轴11转动；转盘14同轴连接于扇叶13下方，进液仓8的底部设置有开口，钻井液从所述开口流至转盘14的盘面，被转盘14激散在分离罩9内壁上。

转盘14的上表面设置有螺旋叶片23，沿转盘14边缘一圈均匀设置有若干打散瓦片15，打散瓦片15的弧形开口朝向斜下方。从进液仓8底部流出的钻井液流入转盘14上，经螺旋叶片23甩出，转盘14边缘的打散瓦片15进一步将钻井液激散，达到更好的分离效果。

如图3所示，锥形分离机构3为带有中间通道16的漏斗形结构，其表面设置有若干条贯穿的长条形切割缝17。优选的，切割缝17沿锥形分离机构3的母线方向呈放射状布置。

进一步的，在锥形分离机构3的表面设置有若干条与切割缝17交叉的肋条21，肋条21呈抛物线型，且以锥形分离机构3的中间通道16为中心呈发射状布置。凸起的肋条21因为其抛物线形状的设计，可以增加钻井液在锥形分离机构3表面的停留时间，以使更多的钻井液能够经过切割缝17流下，实现被切割成更薄的片状液膜，达到更好的气液分离效果。

如图4所示，塔式分离机构4包括支撑架20，以及在支撑架20上层层间隔布置形成阶梯状结构的若干圆环片18。支撑架20固定设置在分离器内部，若干个圆环片18固定连接在所述支撑架20上，且圆环片18的外径从上到下依次增加。上下两个圆环片18之间留有空隙，钻井液液膜从锥形分离机构3掉落后，从最上层的圆环片18依次层层掉落，在这个过程中，每层圆环片18上的钻井液都从圆环片18的内外两侧流动，钻井液被层层切割成越来越薄的桶装薄膜，以实现游离气体的彻底分离。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

碰撞分离：含气钻井液通过管线从分离器的进液口5进入分离器内部，并通过进液管22的喷口喷在进液仓8内的叶片12上，叶片12转动将钻井液碰散，分离出一部分气体从分离器本体1顶部的排气口6排出；

激散分离：碰散的钻井液在惯性的作用下反弹冲向转子（叶片12和轴套10）顶部，在转子顶部的环形空间（进液仓8内）和转子一起高速旋转，然后在离心力和重力的作用下，沿着转子内壁与转子一起高速旋转下行，流入转盘14的盘面上，最终被转盘14沿切线方向均匀地抛洒在旋转分离机构2的分离罩9内壁上，激散为细微颗粒；

薄膜分离：细微颗粒附着在分离罩9的内壁上并在重力的作用下脱离旋转分离机构2，形成自由落体的液膜。由于自由落体的液膜速度越来越快，液膜被拉扯得越来越薄，钻井液中所含的气体从液膜内外两侧逸出，从分离器顶部的排气口6排出；

切割分离：钻井液落入锥形分离机构3构中，被锥形分离机构3表面的切割缝17切割成片状液膜，汇集后落到锥形分离机构3下部的塔式分离机构4。塔式分离机构4将钻井液再次切割成层层相套的桶状薄膜。通过锥形分离机构3及塔式分离机构4的连续作用，钻井液中所含的残余气体最终被分离。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效液气分离装置，包括分离器本体（1），所述分离器本体（1）上设置有进液口（5）、排气口（6）和排液口（7），进液口（5）处连接有进液管（22），其特征在于：分离器内部设置有旋转分离机构（2）、锥形分离机构（3）和塔式分离机构（4）；进液管（22）的喷口朝向所述旋转分离机构（2）中的叶片（12）；所述锥形分离机构（3）为带有中间通道（16）的漏斗形结构，其表面设置有若干条贯穿的切割缝（17）；所述塔式分离机构（4）包括层层间隔布置形成阶梯状结构的若干圆环片（18）。

2.根据权利要求1所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述旋转分离机构（2）、锥形分离机构（3）和塔式分离机构（4）在分离器内部按从上到下的顺序间隔固定设置。

3.根据权利要求1所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述旋转分离机构（2）包括分离罩（9）、进液仓（8）、连接轴（11）和叶片（12），所述分离罩（9）固定设置，其下方设置有安装支架（19）；所述进液仓（8）设置在分离罩（9）上，连接轴（11）下端固定在安装支架（19）上，连接轴（11）上转动连接有轴套（10），所述叶片（12）与所述轴套（10）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述叶片（12）包括同步旋转的扇叶（13）和转盘（14），所述扇叶（13）位于进液仓（8）内，受钻井液的驱使绕连接轴（11）转动；所述转盘（14）同轴连接于扇叶（13）下方，进液仓（8）的底部设置有开口，钻井液从所述开口流至转盘（14）的盘面，被转盘（14）激散在分离罩（9）内壁上。

5.根据权利要求4所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述转盘（14）的上表面设置有螺旋叶片（23），沿转盘（14）边缘一圈均匀设置有若干打散瓦片（15），所述打散瓦片（15）的弧形开口朝向斜下方。

6.根据权利要求1所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述切割缝（17）沿锥形分离机构（3）的母线方向呈放射状布置，在锥形分离机构（3）的表面设置有若干条与所述切割缝（17）交叉的肋条（21）。

7.根据权利要求1所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述塔式分离机构（4）还包括支撑架（20），所述支撑架（20）固定设置在分离器内部，若干个所述的圆环片（18）固定连接在所述支撑架（20）上，且圆环片（18）的外径从上到下依次增加。

8.根据权利要求1所述的一种高效液气分离装置，其特征在于，所述排气口（6）设置在分离器本体（1）的顶部，排气口（6）处连接有排气管，排液口（7）设置在分离器本体（1）的底部。