專利名稱：用于分離油水氣混合物的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以分離壓力把油水氣混合物分離成其組分的設(shè)備。
背景技術(shù)：
這種分離設(shè)備通常包括一供料管道以及多個互連的分離器容器，該供料管道設(shè)有減壓閥，以允許在正常操作期間把混合物的壓力從高壓降低到分離壓力。分離器容器足夠大以得到好的分離。
這種分離設(shè)備的缺點是在停止運轉(zhuǎn)的情況下，分離器容器必須騰空。為此，分離設(shè)備應(yīng)該與包括喇叭口(flare)的卸壓及減壓系統(tǒng)連接，使得蒸氣和液體可引導到喇叭口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分離設(shè)備，該分離設(shè)備沒有分離器容器，但包括管子，使得設(shè)備具有小的容積(inventory)，并且因此不需要卸壓及減壓系統(tǒng)。
按照本發(fā)明，提供了一種用于分離從油井產(chǎn)出的油水氣混合物的設(shè)備，所述設(shè)備包括-用于把所述混合物分離成基本無液體的氣流以及基本無氣體的液流的第一在線分離器(in-line separator)，所述第一在線分離器設(shè)有把所述混合物供到所述第一在線分離器的進口管道；-用于把所述液流分離成基本無水的油流和基本無油的水流的第二在線分離器，所述第二在線分離器設(shè)有把所述液流供到所述第二在線分離器的進口管道；其中每個在線分離器包括用于分離供到所述在線分離器的相應(yīng)的流體流的一個室，所述室具有與所述在線分離器的相應(yīng)的進口管道的內(nèi)徑基本相等的內(nèi)徑。
所述室中的流體流的分離可基于重力、離心力或重力與離心力的結(jié)合而進行。但是優(yōu)選地，所述室是一個旋流室，所述旋流室具有使供到所述在線分離器的相應(yīng)的流體流產(chǎn)生漩渦運動以便通過施加到所述流體流的離心力來分離流體流的裝置。
借助于旋流室的內(nèi)徑基本等于在線分離器的相應(yīng)進口管道的內(nèi)徑，使得設(shè)備的流體含量(稱作容積)不明顯大于設(shè)備管線的內(nèi)容積。因此在暫時關(guān)閉設(shè)備時，在設(shè)備中不存在大量的氣體。結(jié)果在這種關(guān)閉期間，不需要從設(shè)備釋放內(nèi)壓，因此不需要從設(shè)備向外擴張任何剩余的氣體。另外，由于在線分離器的直徑與設(shè)備的管線的直徑是相當?shù)?，所以分離器可以按管線規(guī)則設(shè)計，而不是如普通分離器那樣按容器規(guī)則設(shè)計。這意味著本發(fā)明的設(shè)備比包括普通的基于重力的分離器的普通設(shè)備明顯地輕。
在海上油井的情形下，優(yōu)選地是設(shè)備設(shè)置在海底，因而避免需要海洋平臺來處理產(chǎn)出的碳氫化合物流體。
合適地，所述設(shè)備裝在一個滑道上，所述滑道設(shè)有用于升起滑道和運送滑道的裝置。這種安排允許在從一個井生產(chǎn)碳氫化合物流體已降到這樣一個水平，即進一步生產(chǎn)不再是經(jīng)濟的時候，允許將設(shè)備從一個井移到另一個井。
優(yōu)選地，所述第一在線分離器的進口管道與生產(chǎn)碳氫化合物流體的一口單井流體連通。這種安排允許設(shè)備很輕，并且避免需要提供把來自不同的井的碳氫化合物流體混合起來的混合設(shè)備。


下面參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，附圖中圖1示意地且是不按比例地示出本發(fā)明的陸上實施例；和圖2示意地且是不按比例地示出本發(fā)明的海底實施例。
具體實施例方式
現(xiàn)在參見圖1，圖1示意地示出了用于以分離壓力把油水氣混合物分離成為其組分的一個陸上分離設(shè)備1。
分離設(shè)備1包括第一在線分離器2，該第一在線分離器2用于從混合物分離氣體以得到基本無氣體的液體以及具有減少的液體含量的氣體。該第一在線分離器2具有適于與供料導管5連接的進口3以及分別用于氣體和液體的分開的出口7和9。
分離設(shè)備1還包括從第一在線分離器2的氣體出口7移走具有減少的液體含量的氣體的裝置10。
分離設(shè)備1還包括第二在線分離器12，該第二在線分離器12用于從基本無氣體的液體分離水以得到基本無油的水以及基本無水的油。該第二在線分離器12具有與第一在線分離器2的液體出口9流體連通的進口15，以及分別用于水和油的分開的水出口18和油出口19。
分離設(shè)備1還包括用于從第二在線分離器12的水出口18和油出口19移走基本無油的水和基本無水的油的分離裝置25和27。
在線分離器的一個實例是雙管水平油水分離器，如在由H BBradley，SPE編的“石油工程手冊(Petroleum EngineeringHandbook)”中所說明的。
分離設(shè)備1與供料導管5連接，導管5從地下巖層33中的井31的井口30延伸出。井口30設(shè)有合適的封井閥35。
在圖1所示的實施例中，第二在線分離器12的進口15與第一在線分離器2的流體出口9直接流體連通。
在另一個實施例中，分離設(shè)備1還包括在線反乳化器(未示出)，反乳化器具有與第一在線分離器的液體出口直接流體連通的進口以及與第二在線分離器的進口直接流體連通的出口。在線反乳化器的一個實例是靜電或超聲聚結(jié)器。
用于移走具有減少的液體含量的氣體的裝置10適合于是一個非密封壓縮機40。非密封壓縮機40和它的電動機41一起布置在一個封閉的殼體45中。壓縮機40具有一吸氣端46，吸氣端46借助管道47與第一在線分離器2的氣體出口7連接。壓縮機40還有與管線49連接的排氣端48。在正常工作中，壓縮機40把氣體壓力從分離壓力升高到管線壓力。
用于移走基本無油的水的裝置25是一個密封的水泵，該泵是布置在封閉的殼體52中的泵50。泵50具有吸入端53和排出端56。吸入端53通過管道57與第二在線分離器12的水出口18直接流體連通?；緹o油的水通過管道59送出到合適的儲存地(未示出)，管道59與排出端56連接?；蛘?，水送入到注水井以把水注入到地下水庫。
用于移走基本無水的油的裝置27是一個封閉的油泵，該泵是布置在封閉的殼體62中的泵60。泵60具有吸入端63和排出端66。吸入端63通過管道67與第二在線分離器12的油出口19直接流體連通?；緹o水的油通過管道69排入到合適的儲存及處理設(shè)備(未示出)。
合適地，按照本發(fā)明的設(shè)備還包括一減壓閥(未示出)，用來把混合物的壓力從高壓降到分離壓力，減壓閥布置在供料導管5和第一在線分離器2的進口3之間。合適地，減壓閥是過壓保護系統(tǒng)的一部分，如國際專利申請公開No.03/038,325所說明的。這種過壓保護系統(tǒng)包括在減壓閥和低壓流體處理系統(tǒng)之間延伸的一管道段；設(shè)有布置在管道段中的致動器的截流閥；在管道段中的截流閥的各側(cè)各設(shè)一個的壓力傳感器；與致動器及壓力傳感器連通、并在探測到管道段中有高壓時產(chǎn)生一個信號的安全控制系統(tǒng)；以及用于檢查截流閥和壓力傳感器并與致動器、壓力傳感器及安全控制系統(tǒng)連通的自診斷系統(tǒng)，當該自診斷系統(tǒng)探測到截流閥或壓力傳感器或兩者中有故障時，它會產(chǎn)生一個信號。
可以理解本發(fā)明的設(shè)備也可以在海上使用，例如用于海洋平臺上。但是，由于本發(fā)明的分離設(shè)備不需要有喇叭口，所以它可以合適地在海底上用于一個水下井口。
現(xiàn)在參見圖2，圖2示意地示出了用于以分離壓力把油水氣的混合物分離成其組分的海底設(shè)備201。用于以分離壓力分離油水氣混合物的海底設(shè)備位于低于海面271的海底270。
分離設(shè)備201包括用于從混合物分離氣體以得到基本無氣的液體和具有減少的液體含量的氣體的第一在線分離器202。第一在線分離器202具有適于與供料管道205連接的進口203以及分別用于氣體和液體的分開的出口207和209。
分離設(shè)備201還包括用于從第一在線分離器202的氣體出口207移走具有減少的液體含量的氣體的裝置210。
分離設(shè)備201還包括用于從基本無氣體的液體分離水以得到基本無油的水及基本無水的油的第二在線分離器212。第二在線分離器212具有與第一在線分離器202的液體出口209流體連通的進口215以及分別用于水和油的分開的水出口218和油出口219。
分離設(shè)備201還包括用于從第二在線分離器212的水出口218和油出口219移走基本無油的水和基本無水的油的分離裝置225、227。
在線分離器的一個實例是一個雙管水平油水分離器，如在由H BBradley，SPE編輯的“石油工程手冊(Petroleum EngineeringHandbook)”中所說明的。
分離設(shè)備201與供料導管205連接，供料導管205從地下巖層233中的井231的井口230延伸出。井口230設(shè)有合適的封井閥235。
在圖2所示的實施例中，第二在線分離器212的進口215與第一在線分離器202的液體出口209直接流體連通。
在另一個實施例中，設(shè)備201還包括一個在線反乳化器(未示出)，反乳化器具有與第一在線分離器的液體出口直接流體連通的進口及與第二在線分離器的進口直接流體連通的出口。在線反乳化器的一個實例是靜電或超聲聚結(jié)器。
用于移走具有減少的液體含量的氣體的裝置210適合于是一個非密封壓縮機240。非密封壓縮機240和它的電動機241一起布置在一個封閉的殼體245中。壓縮機240具有一吸氣端246，吸氣端246借助管道247與第一在線分離器202的氣體出口207連接。壓縮機240還有與管線249連接的排氣端248。在正常工作中，壓縮機240把氣體壓力從分離壓力升高到管線壓力。
用于移走基本無油的水的裝置225是一個密封的水泵，該泵是布置在封閉的殼體252中的泵250。泵250具有吸入端253和排出端256。吸入端253通過管道257與第二在線分離器212的水出口218直接流體連通。基本無油的水通過管道259送出到合適的儲存地(未示出)，管道259與排出端256連接?；蛘?，水送入到注水井以把水注入到地下水庫。
用于移走基本無水的油的裝置227是一個封閉的油泵，該泵是布置在封閉的殼體262中的泵260。泵260具有吸入端263和排出端266。吸入端263通過管道267與第二在線分離器212的油出口219直接流體連通?；緹o水的油通過管道269排入到合適的儲存及處理設(shè)施(未示出)。
本發(fā)明的海底實施例包括一個附加的特點，這就是所述設(shè)備還包括具有第一進口281、第二進口282和單一出口283的集流管280。非密封壓縮機210的排氣端248與集流管280的第一進口281流體連通，而封閉的油泵227的排出端266與第二進口282直接流體連通。集流管280具有流出到一個管線(未示出)的一個出口283。該管線運送油和氣的組合流。集流管280的優(yōu)點是僅需要單一的管線把碳氫化合物運送到海岸，在那里分離油和氣。
為了從氣體中除去可冷凝的成分，如水和C3+組分，使得氣體的露點低于由海底條件確定的溫度，分離設(shè)備適合于還包括一個氣體調(diào)節(jié)裝置。該氣體調(diào)節(jié)裝置適合于是一個超聲氣體調(diào)節(jié)裝置，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撰寫的特稿中所說明的。
氣體調(diào)節(jié)裝置可布置在用于移走具有減少的液體含量的氣體的裝置210的上游或下游。在上游布置中(如附圖標記為290u的虛線所示)，氣體調(diào)節(jié)裝置的進口與第一在線分離器202的氣體出口207直接流體連通，而出口與壓縮機240的吸氣端246直接流體連通。另外，在這一情形下，壓縮機240的排氣端248與集流管280的第一進口281直接流體連通。由氣體調(diào)節(jié)裝置290u分離出的液體通過一個管道(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(如附圖標記為290d的虛線所示)，氣體調(diào)節(jié)裝置的進口與壓縮機240的排氣端248直接流體連通，而氣體調(diào)節(jié)裝置的出口與集流管280的第一進口281直接流體連通。在這一情形下，第一在線分離器202的氣體出口207與壓縮機240的吸氣端246直接流體連通。由氣體調(diào)節(jié)裝置290d分離出的液體通過一管道(未示出)流到從水泵250的排出端256延伸的管道259中。
在圖2所示的實施例中，第二在線分離器212的進口215與第一在線分離器202的液體出口209直接流體連通。或者，所述設(shè)備201還包括一個在線反乳化器(未示出)，在線反乳化器具有與第一在線分離器202的液體出口209直接流體連通的進口以及與第二在線分離器212的進口215直接流體連通的出口。
合適地，按照本發(fā)明的設(shè)備還包括一減壓閥(未示出)，用來把混合物的壓力從高壓降到分離壓力，減壓閥布置在供料導管205和第一在線分離器202的進口203之間。合適地，減壓閥是如國際專利申請公開No.03/038,325所說明的過壓保護系統(tǒng)的一部分。這種過壓保護系統(tǒng)包括在減壓閥和低壓流體處理系統(tǒng)之間延伸的一管道段；設(shè)有布置在管道段中的致動器的截流閥；在管道段中的截流閥的各側(cè)各設(shè)一個的壓力傳感器；與致動器及壓力傳感器連通并在探測到管道段中有高壓時產(chǎn)生一個信號的安全控制系統(tǒng)；以及用于檢查截流閥和壓力傳感器并與致動器、壓力傳感器以及安全控制系統(tǒng)連通的自診斷系統(tǒng)，該自診斷系統(tǒng)在探測到截流閥或壓力傳感器或兩者中有故障時產(chǎn)生一個信號。
如上所述，按照本發(fā)明的設(shè)備與一個井口連接。但是，替換地，該設(shè)備可與一個收集站連接，在該收集站中來自幾個井的流體結(jié)合到一起。
權(quán)利要求
1.一種用于分離從油井產(chǎn)出的油水氣混合物的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于把所述混合物分離成基本無液體的氣流以及基本無氣體的液流的第一在線分離器，所述第一在線分離器設(shè)有把所述混合物供到所述第一在線分離器的進口管道；用于把所述液流分離成基本無水的油流和基本無油的水流的第二在線分離器，所述第二在線分離器設(shè)有把所述液流供到所述第二在線分離器的進口管道；其中每個在線分離器包括用于分離供到所述在線分離器的相應(yīng)的流體流的室，所述室具有與所述在線分離器的相應(yīng)的進口管道的內(nèi)徑基本相等的內(nèi)徑。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，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線分離器的相應(yīng)的流體流產(chǎn)生漩渦運動以便通過施加到所述流體流的離心力來分離所述流體流的裝置。
3.按照權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，所述第二在線分離器通過其進口管道與所述第一在線分離器直接流體連通。
4.按照權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，所述第二在線分離器的進口管道設(shè)有在線反乳化器，所述在線反乳化器設(shè)有與所述第一在線分離器直接流體連通的進口以及與所述第二在線分離器直接流體連通的出口。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括用于從所述設(shè)備移走所述氣流的裝置，所述用于移走氣流的裝置包括用于把氣流的壓力升高到管線壓力的非密封壓縮機，所述壓縮機具有與所述第一在線分離器的一氣體出口流體連通的吸氣端。
6.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于，還包括用于從所述設(shè)備移走油流的裝置，所述用于移走油流的裝置包括密封油泵，所述密封油泵具有與所述第二在線分離器的一油出口流體連通的吸入端。
7.按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，還包括集流管，所述集流管具有與所述非密封壓縮機的一排氣端流體連通的第一進口、與所述密封油泵的一排出端流體連通的第二進口、以及與用于接收來自所述設(shè)備的油和氣的一遠程設(shè)備流體連通的單一出口。
8.按照權(quán)利要求1-7中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，還包括用于從所述設(shè)備移走水流的裝置，所述用于移走水流的裝置包括一個密封水泵，所述水泵具有與所述第二在線分離器的一水出口流體連通的吸入端。
9.按照權(quán)利要求1-8中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，還包括減壓閥，所述減壓閥用于把所述混合物的壓力從高壓降低到分離壓力，所述減壓閥布置在所述的井和所述第一在線分離器的一混合物進口之間。
10.按照權(quán)利要求1-9中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備設(shè)置在海底上。
11.按照權(quán)利要求1-10中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備安裝在滑道上，所述滑道設(shè)有用于升起和運送滑道的裝置。
12.按照權(quán)利要求1-11中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一在線分離器的進口管道與用于生產(chǎn)碳氫化合物流體的一口單井流體連通。
13.參見附圖的、基本如上所述的設(shè)備。
全文摘要
一種用于分離從油井產(chǎn)出的油水氣混合物的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于把所述混合物分離成基本無液體的氣流以及基本無氣體的液流的第一在線分離器，所述第一在線分離器設(shè)有把所述混合物供到所述第一在線分離器的進口管道；用于把所述液流分離成基本無水的油流和基本無油的水流的第二在線分離器，所述第二在線分離器設(shè)有把所述液流供到所述第二在線分離器的進口管道。每個在線分離器包括用于分離供到所述在線分離器的相應(yīng)的流體流的一個室，所述室具有與所述在線分離器的相應(yīng)的進口管道的內(nèi)徑基本相等的內(nèi)徑。
文檔編號B01D17/02GK1988942SQ200580025366
公開日2007年6月27日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者T·C·克拉韋爾 申請人:國際殼牌研究有限公司