專利名稱：一種氣油水三相分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣、油、水分離處理的技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種應(yīng)用在氣油水三相分離 工藝中，采用旋流法分離氣液、重力法分離氣液油，而最終實(shí)現(xiàn)三相分離的氣油水三相 分離裝置。
背景技術(shù)：
石油、天然氣生產(chǎn)過程中的含油水是來自石油、天然氣開采、加工、提煉、儲(chǔ)存及 運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，含油水水質(zhì)成分復(fù)雜，既有原油，又有各種雜質(zhì)以及后續(xù)生產(chǎn)加工過 程中添加的化學(xué)藥劑和一些微生物。
一般含油水中油存在的物理狀態(tài)大致可分為五種浮油、分散油、乳化油、溶解油 和固體附著油，通常多以上述幾種物理狀態(tài)并存。而通常采用的物理處理法主要包括重 力法、離心法、氣浮法、過濾法和膜分離法等。
其中的氣浮法，是預(yù)先在含油水中通入氣體，使含油水成為水-氣-油滴三相混合體 系，由于大量的微細(xì)氣泡從水中析出而粘附在懸浮顆粒(即油滴)上，使懸浮顆粒(即 油滴)的整體密度小于水而易與水發(fā)生分離，從而達(dá)到油水分離的目的。
如專利號(hào)為ZL200520003944.0 (公告號(hào)為CN2764456Y)的中國實(shí)用新型專利《帶 氣浮裝置的三相分離器》就公開了一種采用氣浮法、重力法相結(jié)合的三相分離裝置。該 三相分離裝置是在傳統(tǒng)三相分離器的基礎(chǔ)上增設(shè)了溶氣釋放器和溶氣發(fā)生器，其具體技 術(shù)手段是通過傳統(tǒng)的三相分離器、依靠重力法而實(shí)現(xiàn)氣、油、水的分離；在三相分離 器中設(shè)置溶氣釋放器和與其相連通的溶氣發(fā)生器，通過溶氣發(fā)生器從三相分離器中吸入 水和氣，并經(jīng)過溶氣水管以及溶氣釋放器，將溶氣液體噴入到三相分離器內(nèi)，以氣泡助 油滴上浮，也即依靠氣浮法而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氣、油、水的分離。
而現(xiàn)有的溶氣釋放器，其基本工作原理是通過射流孔和環(huán)形間隙形成高速射流、 渦流，瞬間降壓消能釋氣。各種釋放器均裝在氣浮分離裝置內(nèi)部，因釋放器會(huì)經(jīng)常發(fā)生 堵塞，需要增加外能清洗系統(tǒng)，有時(shí)需要整個(gè)氣浮分離裝置停止運(yùn)行，將釋放器放空后 才能檢修，維護(hù)操作復(fù)雜、麻煩，而且還影響生產(chǎn)效率。因此，采用釋放器的三相分離 裝置，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。
另一方面，傳統(tǒng)的三相分離器僅依靠重力而自然地實(shí)現(xiàn)氣、油、水的分離，最后輸 出的水中含油量還是較高，分離效果不夠理想，而且體積龐大，不是十分適用于海底油井的海上平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種不采用溶氣釋放器、 溶氣發(fā)生器而使得檢修維護(hù)工作更加省力、方便的氣油水三相分離裝置，該氣油水三相 分離裝置對(duì)于相同的原油處理量，能夠縮小臥式罐體的體積，還能使氣、油、水分離效 果更為理想。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該氣油水三相分離裝置，包括有一 柱狀旋流式氣液分離器和一臥式三相分離器，其中，所述的柱狀旋流式氣液分離器包括 柱狀筒體，該柱狀筒體側(cè)壁的上部、中部、下部分別設(shè)置有出氣管、原油進(jìn)入管、出液 管，所述原油進(jìn)入管的連接端相對(duì)柱狀筒體傾斜向下，并與柱狀筒體的側(cè)壁相切，其特 征在于
所述的臥式三相分離器包括臥式罐體，該臥式罐體內(nèi)、向右側(cè)偏離地豎立有一擋板， 該擋板將罐體內(nèi)部分隔成位于其左側(cè)的相對(duì)較大的集液區(qū)(重力分離區(qū))和位于其右側(cè)的 相對(duì)較小的集油區(qū)，該擋板頂部與罐體頂部之間留有間距，同時(shí)，該臥式罐體在靠近左 側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有液體輸入管，該臥式罐體在靠近右側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有排油 管，該臥式罐體位于所述擋板左側(cè)的底部上設(shè)置有排水管，該臥式罐體的頂部連通有一 向上凸出的集氣包，該集氣包頂部具有排氣管，其中，所述旋流式氣液分離器中的出液 管末端與該液體輸入管相連通，而所述旋流式氣液分離器中的出氣管末端與該集氣包相 連通。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述臥式罐體上的液體輸入管可以具有向臥式罐體底部延伸的延 伸部，所述臥式罐體底部在正對(duì)液體輸入管延伸部的末端開口的位置設(shè)置有一雷達(dá)形穩(wěn)
流板，并且，在該液體輸入管的延伸部與該穩(wěn)流板之間還設(shè)置有一個(gè)俯臥式L型多孔板， 該L型多孔板的橫向部分和豎直部分的邊沿分別與臥式罐體的內(nèi)壁相銜接，該雷達(dá)形穩(wěn) 流板可防止輸入到罐體內(nèi)的液體直接沖擊罐體底部，由于原油在柱狀筒體旋流的時(shí)候， 流體的流速是變化不穩(wěn)定，雷達(dá)形穩(wěn)流板配合L型多孔板的設(shè)計(jì)，能減緩流速，減少對(duì) 集液區(qū)中液體的沖擊，使含油水(即液體)在臥式罐體的分布更加均勻，從而使含油水(即 液體)在臥式罐體內(nèi)的氣、油、水分離更加充分。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述臥式罐體的底部位于排水管的上方可以設(shè)置有一兩側(cè)橫向貫 通的罩蓋，如此設(shè)計(jì)，可以保證位于集液區(qū)底部的水流能向排水管流出，而防止因排水 速度過快使得位于排水管開口上方的水流連同油滴一起進(jìn)入排水管內(nèi)，有助于提高氣、 油、水分離效果。
為確保水相及時(shí)安全輸出及計(jì)量，可以在所述排水管上安裝液位控制閥，并且在臥 式罐體內(nèi)安裝至少一對(duì)液位計(jì)和物位計(jì)，以便可以通過罐體集液區(qū)的液位來控制水相輸出管中的流量大小，還可以隨時(shí)觀察油水界面的情況。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述排油管可以具有向臥式罐體底部彎折延伸的延伸部，如此設(shè) 計(jì)，可以保證位于集油區(qū)底部已經(jīng)穩(wěn)定的油能從排油管收集而排出罐體之外，保證排油 的純度，容易達(dá)標(biāo)。
為方便沖洗臥式罐體，能對(duì)罐體定期進(jìn)行清洗，所述臥式罐體的底部還可以開設(shè)有 沖刷口和排污管，該排污管可以在所述擋板兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，針對(duì)含氣比例相對(duì)較高的氣液混合物，為使該旋流式氣液分離器 具有較好的分離效果，在所述原油進(jìn)入管可以呈倒L型，該原油進(jìn)入管的豎直部分末端 開口向下，該原油進(jìn)入管的橫向部分末端就與柱狀筒體的側(cè)壁相切而相連通。
由于油田采出的原油不可避免的會(huì)帶有固體懸浮物，在進(jìn)行氣液分離時(shí)，固體懸浮 物會(huì)跟隨氣液混合物一起在柱狀筒體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，大部分固體懸浮 物會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)的流體向下運(yùn)行，繼而聚集在柱狀筒體的底部，因此，可以在所述的柱狀 筒體的底部開設(shè)一出污管，這樣聚集在柱狀筒體底部的固體懸浮物就可從該排污口排出 筒體之外，從而實(shí)現(xiàn)氣、液、固三相分離。
由于在柱狀筒體內(nèi)的氣液混合物需高速旋轉(zhuǎn)，并需具有一定的壓力，為便于安裝自 動(dòng)控制運(yùn)行所需的傳感器，實(shí)現(xiàn)氣液分離器的自動(dòng)控制運(yùn)行，在所述柱狀筒體上還可以 設(shè)置有液位變送器引壓接管、溫度變送引壓接管和壓力表接管，其中，液位變送器引壓 接管包括分別設(shè)置在柱狀筒體上部和下部的上下兩個(gè)液位變送器引壓接管，所述溫度變 送引壓接管設(shè)置在所述柱狀筒體上部的位置，所述壓力表接管則設(shè)置在所述柱狀筒體側(cè) 壁上、位于原有輸入管上方的位置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過結(jié)合柱狀旋流式氣液分離器和臥式三相 分離器，首先利用柱狀旋流式氣液分離器對(duì)原油中的氣相和油相進(jìn)行初步的分離，為臥 式罐體中油相的分離提供一個(gè)很好的分層，最終提高三相的計(jì)量，減少各相的不確定度， 具體的說，原油進(jìn)入旋流式氣液分離器前的液體流動(dòng)形式主要是氣泡流、分層流、段塞 流、環(huán)狀流和霧狀流等比較復(fù)雜的流體，所以在柱狀筒體先進(jìn)行氣液分離，減少了氣泡 流、分層流、段塞流等提供一種相對(duì)原油較緩和的液流進(jìn)入到臥式罐體中，為臥式三相 分離器中的分離油相和水相提供一個(gè)很好的條件，而旋流式氣液分離器對(duì)原油初步的分 離，改善了臥式三相分離器的分離性能，在臥式罐體中平穩(wěn)的液流為液相分層的效果提 供一個(gè)很好的分離環(huán)境，分離出氣相后，臥式罐體的集液區(qū)的液位提高，而且在集液區(qū) 液體停留的時(shí)間變長(zhǎng)，自然液體分層的時(shí)間加長(zhǎng)，提高了臥式三相分離器的處理能力和 分離效果能力；
臥式三相分離器通過重力法將混合液中的少量的氣相、油相、水相進(jìn)行分離，在臥 式罐體頂部設(shè)置集氣包，使得氣體有一個(gè)單獨(dú)的匯集空間，如此就可減小氣體在臥式罐 體頂部的占據(jù)空間，實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于相同的原油處理量，臥式罐體的體積可減小三分之一，非常適用于海洋平臺(tái)之上；
本發(fā)明的三相分離裝置擯棄了溶氣釋放器、溶氣發(fā)生器，使得檢修維護(hù)工作更加省 力、方便的氣油水三相分離裝置，還能提高氣相的計(jì)量，使氣、油、水分離效果更為理 想。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中柱狀旋流式氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中臥式三相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖視)； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中臥式三相分離器的剖視圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的工藝流程圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中柱狀旋流式氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 實(shí)施例一
如圖1 圖4所示，該氣油水三相分離裝置，包括有一柱狀旋流式氣液分離器A和 一與柱狀旋流式氣液分離器A相連通的臥式三相分離器B;
其中，所述的柱狀旋流式氣液分離器A包括柱狀筒體1 ，該柱狀筒體1側(cè)壁的上部、 中部、下部、底部分別設(shè)置有與柱狀筒體1內(nèi)部相連通的出氣管11、原油進(jìn)入管12、 出液管13、出污管14，所述原油進(jìn)入管12的連接端相對(duì)柱狀筒體1傾斜向下，并與柱 狀筒體l的側(cè)壁相切；
在所述柱狀筒體1上還設(shè)置有兩個(gè)液位變送器引壓接管15、 一個(gè)溫度變送引壓接 管16和一個(gè)壓力表接管17，其中，兩個(gè)液位變送器引壓接管15包括分別設(shè)置在柱狀筒 體1上部和下部，所述溫度變送引壓接管16設(shè)置在所述柱狀筒體1上部的位置，所述 壓力表接管17則設(shè)置在所述柱狀筒體1側(cè)壁上、位于原有輸入管14上方的位置；
所述的臥式三相分離器B包括臥式罐體2，該臥式罐體2內(nèi)、向右側(cè)偏離地豎立有 一擋板3，該擋板3將臥式罐體2內(nèi)部分隔成位于其左側(cè)的相對(duì)較大的集液區(qū)Bl和位 于其右側(cè)的相對(duì)較小的集油區(qū)B2，該擋板3頂部與臥式罐體2頂部之間留有間距；
同時(shí)，該臥式罐體2在靠近左側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有液體輸入管21，該臥式罐體2 在靠近右側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有排油管22，該臥式罐體2位于所述擋板3左側(cè)的底部上 設(shè)置有排水管23，所述臥式罐體2的底部還開設(shè)有兩個(gè)沖刷口 24和三個(gè)排污管25;
7該臥式罐體2的頂部連通有一向上凸出的集氣包4，該集氣包4頂部具有開口向上 的排氣管41;
其中，所述旋流式氣液分離器A中的出液管13末端與該液體輸入管21相連通， 而所述旋流式氣液分離器A中的出氣管11末端與該集氣包4通過入氣接管42相連通；
所述臥式罐體2上的液體輸入管21具有向臥式罐體1底部延伸的延伸部21a，其 末端開口朝向臥式罐體1底部并與罐體2底部保持一段間距，所述臥式罐體2底部在正 對(duì)液體輸入管21延伸部21a的末端開口的位置設(shè)置有一雷達(dá)形穩(wěn)流板5，并且，在該液 體輸入管21的延伸部21a與該穩(wěn)流板5之間還設(shè)置有一個(gè)俯臥式L型多孔板6，該L 型多孔板6的橫向部分和豎直部分的邊沿分別與臥式罐體1的內(nèi)壁相銜接；
所述臥式罐體2側(cè)壁中央開設(shè)有兩個(gè)檢修口 8;
所述臥式罐體2的底部位于排水管23的上方設(shè)置有一兩側(cè)橫向貫通的罩蓋7;
所述排水管23上安裝有一液位控制閥(圖中未示出)，在所述臥式罐體2內(nèi)安裝有 兩對(duì)液位計(jì)m和物位計(jì)n;
所述排油管22具有向臥式罐體1底部彎折延伸的延伸部2a，其末端開口朝向臥式 罐體2底部并與罐體2底部保持一段間距。
這種氣油水三相分離裝置的工作原理如下
原油從原油進(jìn)入管12切向入口進(jìn)入柱狀筒體1后，形成的旋流產(chǎn)生比重力高出許 多倍的離心力，氣液相的比重不同，所受離心力的差別很大，在柱狀筒體l里，由于旋 轉(zhuǎn)，重力、離心力和浮力聯(lián)合作用下將氣體和液體分離，而液體沿徑向被推向外側(cè)，并 向下由出液管排出而進(jìn)入到臥式罐體中，而氣相則運(yùn)動(dòng)到中心，并向上氣體由出氣管排 出到臥式三相分離器B中的集氣包內(nèi)；通過旋流式氣液分離器A的液面控制，提高了 混合物分離及減少了氣相中液滴的含量，減少了不確定度的影響，提高氣相的計(jì)量；在 旋流式氣液分離器A中液面遠(yuǎn)低于入口，且液體以渦流的形式由入口下落到漩渦當(dāng)中， 通過對(duì)臥式罐體2里的液面控制來調(diào)節(jié)柱狀筒體1分離器的液面，從而有效地控制旋流 中氣相中所帶的液滴和旋流液中所帶的氣體。
從柱狀筒體1輸出的含油水經(jīng)過液體輸入管21進(jìn)入到臥式罐體2內(nèi)，由于油相和 水相的密度不同，運(yùn)用重力沉降的原理，油相將會(huì)浮在上面，而水相將沉降在下面，在 臥式罐體2的集液區(qū)Bl有足夠的空間使游離的水沉降到底部形成水層，水層的上面是 油層和含有較小水滴的乳狀油層，上層的油相將會(huì)溢過擋板進(jìn)入到集油區(qū)B2，最后從 排油管排出臥式罐體2夕卜，而水相則分離出來沉于集液區(qū)Bl的底部，集油區(qū)B2的油 面是由液面控制器操縱出油閥控制恒定的高度，水從擋板3左側(cè)的排水管23排出，油 水界面控制器操縱液位控制閥的開度，使油水界面保持在規(guī)定的高度，而氣體通過重力 沉降，經(jīng)排氣管41排出。由于柱狀筒體1在高液旋轉(zhuǎn)分離過程中會(huì)產(chǎn)生些物狀霧且液體中含有少量的氣體， 在臥式罐體2內(nèi)的頂部會(huì)分離形成一層氣相，并自然地集中到臥式罐體2頂部的集氣包 4內(nèi)，同時(shí)，從柱狀筒體1分離出的氣相也通過出氣管11而集中到集氣包4內(nèi)，與臥式 罐體2內(nèi)產(chǎn)生的氣體一起從集氣包4頂部的排氣管41輸出并計(jì)量。
實(shí)施例二
如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別點(diǎn)在于所述原油進(jìn)入管12呈倒
L型，該原油進(jìn)入管12的豎直部分12a末端開口向下，該原油進(jìn)入管12的橫向部分12b 末端就與所述柱狀筒體1的側(cè)壁相切。
權(quán)利要求
1、一種氣油水三相分離裝置，包括有一柱狀旋流式氣液分離器(A)和一臥式三相分離器(B)，其中，所述的柱狀旋流式氣液分離器(A)包括柱狀筒體(1)，該柱狀筒體(1)側(cè)壁的上部、中部、下部分別設(shè)置有出氣管(11)、原油進(jìn)入管(12)、出液管(13)，所述原油進(jìn)入管(12)的連接端相對(duì)柱狀筒體(1)傾斜向下，并與柱狀筒體(1)的側(cè)壁相切，其特征在于所述的臥式三相分離器(B)包括臥式罐體(2)，該臥式罐體(2)內(nèi)、向右側(cè)偏離地豎立有一擋板(3)，該擋板(3)將臥式罐體(2)內(nèi)部分隔成位于其左側(cè)的相對(duì)較大的集液區(qū)(B1)和位于其右側(cè)的相對(duì)較小的集油區(qū)(B2)，該擋板(3)頂部與臥式罐體(2)頂部之間留有間距，同時(shí)，該臥式罐體(2)在靠近左側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有液體輸入管(21)，該臥式罐體(2)在靠近右側(cè)端部的側(cè)壁上設(shè)置有排油管(22)，該臥式罐體(2)位于所述擋板(3)左側(cè)的底部上設(shè)置有排水管(23)，該臥式罐體(2)的頂部連通有一向上凸出的集氣包(4)，該集氣包(4)頂部具有排氣管(41)，其中，所述旋流式氣液分離器(A)中的出液管(13)末端與該液體輸入管(21)相連通，而所述旋流式氣液分離器(A)中的出氣管(11)末端與該集氣包(4)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于所述臥式罐體(2)上 的液體輸入管(21)具有向臥式罐體(2)底部延伸的延伸部(21a)，所述臥式罐體(2)底部在正 對(duì)液體輸入管延伸部(21a)的末端開口的位置設(shè)置有一雷達(dá)形穩(wěn)流板(5)，并且，在該液體 輸入管的延伸部(21a)與該穩(wěn)流板(5)之間還設(shè)置有一個(gè)俯臥式L型多孔板(6)，該L型多 孔板(6)的橫向部分和豎直部分的邊沿分別與臥式罐體(2)的內(nèi)壁相銜接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于所述臥式罐體(2)的 底部位于排水管(23)的上方設(shè)置有一兩側(cè)橫向貫通的罩蓋(7)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于所述排水管(23)上 安裝有一液位控制閥，在所述臥式罐體(2)內(nèi)安裝有至少一對(duì)液位計(jì)(m)和物位計(jì)(n)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于所述排油管(23)具 有向臥式罐體(2)底部彎折延伸的延伸部(22a)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于所述臥式罐體(2)的 底部還開設(shè)有沖刷口(24)和排污管(25)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于: 所述原油進(jìn)入管(12)呈倒L型，該原油進(jìn)入管(12)的豎直部分(12a)末端開口向下，該原 油進(jìn)入管(12)的橫向部分(12b沐端就與所述柱狀筒體(l)的側(cè)壁相切。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于: 在所述的柱狀筒體(1)的底部開設(shè)一出污管(14)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的氣油水三相分離裝置，其特征在于-在所述柱狀筒體(1)上還設(shè)置有兩個(gè)液位變送器引壓接管(15)、溫度變送引壓接管(16)和 壓力表接管(17)，其中，兩個(gè)液位變送器引壓接管(15)包括分別設(shè)置在柱狀筒體(1)上部 和下部，所述溫度變送引壓接管(16)設(shè)置在所述柱狀筒體(1)上部的位置，所述壓力表接 管(17)則設(shè)置在所述柱狀筒體(1)側(cè)壁上、位于原有輸入管(12)上方的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣油水三相分離裝置，包括一柱狀旋流式氣液分離器(A)和一臥式三相分離器(B)，臥式三相分離器(B)包括豎立有擋板(3)的臥式罐體(2)，該擋板(3)將臥式罐體(2)內(nèi)部分隔成集液區(qū)(B1)和集油區(qū)(B2)，擋板(3)頂部與臥式罐體(2)頂部之間留有間距，臥式罐體(2)設(shè)置有液體輸入管(21)、排油管(22)、排水管(23)、集氣包(4)，旋流式氣液分離器(A)的出液管(13)與液體輸入管(21)相連通，而旋流式氣液分離器(A)的出氣管(11)與集氣包(4)相連通。臥式三相分離器通過重力法將混合液中的少量的氣相、油相、水相進(jìn)行分離，使得氣體有一個(gè)單獨(dú)的匯集空間，如此就可減小氣體在臥式罐體頂部的占據(jù)空間，對(duì)于相同的原油處理量，臥式罐體的體積可減小三分之一，非常適用于海洋平臺(tái)之上。
文檔編號(hào)B01D19/00GK101584945SQ20091009944
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者兵 葉, 欽 孫, 毅 洪, 王守波 申請(qǐng)人:寧波威瑞泰默賽多相流儀器設(shè)備有限公司;中國海洋石油總公司;中海石油研究中心