專利名稱：一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣液兩相分離技術，具體地說是一種利用離心沉降原理將氣液兩相中具有不同密度的相進行快速分離的機械分離技術即虹吸式旋流氣液兩相分離裝置。
背景技術：
目前，氣液兩相分離技術一般來說需要離心式旋流氣液兩相分離裝置，這是一種帶有傾斜向下切向入口及氣體、液體出口的管狀式分離裝置，結(jié)構見附圖2。工作時，氣液混合物由切向入口進入分離裝置主分離筒并產(chǎn)生旋流流動，氣液混合物在離心力、浮力和重力的綜合作用下分離出氣液兩相，液體流向器壁并作螺旋形向下運動，經(jīng)穩(wěn)定后從底部液向出口流出；氣體流向中心，向上運動并從氣相出口逸出。離心式旋流氣液兩相分離裝置雖然解決了常規(guī)分離器存在體大、笨重、投資高等缺點。由于油田單井產(chǎn)液情況比較復雜，產(chǎn)液量從每天幾十立方至上千立方不等，產(chǎn)液粘度、含水率大小不一，氣液比隨時變化，且離心式旋流氣液兩相分離裝置液封結(jié)構相對比較簡單，受氣液兩相實際條件的影響較大。氣液兩相局部條件的變化，都會引起分離效果的重大起伏，限制了離心式旋流氣液兩相分離裝置的使用范圍，它只適用于產(chǎn)液穩(wěn)定的油井。對于壓力變化較大、產(chǎn)液量變化較大的油井來說，分離器內(nèi)液位的控制對分離效果的影響是主要因素。有鑒于此，針對上述問題，很有必要在離心式旋流氣液兩相分離裝置的基礎上，利用虹吸式原理，提出一種設計合理且有效改善上述缺失的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，利用氣液兩相的密度不同，在離心力、浮力和重力的共同作用下分離出氣液兩相；再利用虹吸式原理，根據(jù)氣液兩相壓力、流量的變化自動調(diào)節(jié)氣液兩相工作液位和出口流量，從而控制氣液兩相分離效果。與單一的離心式旋流氣液兩相分離裝置相比，具有自動調(diào)節(jié)氣液兩相分離、分離過程穩(wěn)定、分離效果好、分離效率高等特點。為了達成上述目的，本實用新型提供了一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，該裝置為左右并列的雙管結(jié)構并且通過上端的上連通管和下端的下連通管連接成一體；其中左管主要為錐筒體分離傘并且連接有氣液入口管，右管則主要為輔助分離筒，在輔助分離筒上設置有液位調(diào)節(jié)裝置。所述輔助分離筒上還設置有絲網(wǎng)分離器，并且該絲網(wǎng)分離器位于液位調(diào)節(jié)裝置的上方。所述錐筒體分離傘上設置有液面顯示裝置并且通過管道連接至輔助分離筒；所述液位調(diào)節(jié)裝置為一個上下兩端為錐形的筒體結(jié)構。所述入口管分為與錐筒體分離傘相互平行且連通的垂直上升入口管、與錐筒體分離傘連通的下傾斜入口管、兩端分別連通垂直上升入口管和下傾斜入口管的傾斜上升入口管；所述傾斜上升入口管與下傾斜入口管相互平行。所述錐筒體分離傘和下傾斜入口管之間還設置有入口變形管。所述液位調(diào)節(jié)裝置上方的輔助分離筒上設置有氣相出口管；所述液位調(diào)節(jié)裝置下方的輔助分離筒上設置有液相出口管。所述上連通管上設置有放空管；所述下連通管上連接有排污管。所述左右并列的雙管結(jié)構氣液兩相分離裝置固定在裝置支座上。相較于現(xiàn)有技術，本實用新型具有自動調(diào)節(jié)氣液兩相分離、分離過程穩(wěn)定、分離效果好、分離效率高等特點。在應用已經(jīng)成熟的離心式旋流氣液兩相分離裝置的基礎上，進行了工藝和結(jié)構上的改進，編制了虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的工藝計算軟件，采用雙管結(jié)構，利用上、下連通管將雙管連接，液相流穩(wěn)定區(qū)放在了下連通管及分離裝置的另一側(cè)， 相對加長了液相流穩(wěn)定區(qū)的長度，減小了主分離筒體的高度，增加了液位調(diào)節(jié)裝置。虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的工藝計算軟件可以根據(jù)氣相兩相的實際工況條件計算虹吸式旋流氣液兩相分離裝置各部位的尺寸，確保虹吸式旋流氣液兩相分離裝置在油井產(chǎn)液在壓力、產(chǎn)液量變化較大的情況下，平穩(wěn)運行和連續(xù)生產(chǎn)。虹吸式旋流氣液兩相分離裝置采用了離心式旋流氣液兩相分離裝置的離心旋流分離原理，保留了離心式旋流氣液兩相分離裝置高效的分離主體結(jié)構。與離心式旋流氣液兩相分離裝置相比，虹吸式旋流氣液兩相分離裝置設計變化如下1、利用虹吸式原理，采用雙管結(jié)構，利用上、下連通管將雙管連接，液相流穩(wěn)定區(qū)放在了下連通管及分離裝置的另一側(cè)，相對加長了液相流穩(wěn)定區(qū)的長度，減小了主分離筒體的高度，且減少了液相流中的氣相含量。主分離筒體高度的降低可以節(jié)省高度空間。2、將絲網(wǎng)分離器放在了分離裝置的另一側(cè)，在氣相流速度和重力的作用下，絲網(wǎng)分離器中凝結(jié)的小液滴會加快向下移動而形成大小液滴快速滴下，減小了絲網(wǎng)分離器中液滴的存量，減小了分離裝置的整體壓降，使氣相流速加快，提高了氣相的潔凈度；3、增設了液位調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過詳細的工藝計算確定分離裝置內(nèi)需要控制的液封高度，精確計算液位調(diào)節(jié)裝置的重量和浮力，確定液位調(diào)節(jié)裝置的連接尺寸。虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的液位調(diào)節(jié)裝置對于壓力變化較大、產(chǎn)液量變化較大的油井非常重要，它利用分離裝置內(nèi)液位的變化精確控制離心式旋流氣液兩相分離裝置內(nèi)的液封高度分離裝置內(nèi)液位的變化會引起液位調(diào)節(jié)裝置的上下起浮，在液相流量大時， 輔助分離筒內(nèi)液位上升，液位調(diào)節(jié)裝置的上浮，帶動氣相通道流通面積減小，直至氣相通道完全封閉，同時液相通道流通面積增大，液相通道壓力增大，液相流量加大；在氣相流量大時，輔助分離筒內(nèi)液位下降，液位調(diào)節(jié)裝置的下浮，帶動液相通道流通面積減小，直至液相通道完全封閉，同時氣相通道流通面積增大，氣相通道壓力增大，氣相流量加大。避免出現(xiàn) 當液相流量特別大時，液相在氣相出口管中排出和當氣相流量特別大時，氣相在液相出口管中排出的兩種極端現(xiàn)象。液位調(diào)節(jié)裝置，實現(xiàn)了油井產(chǎn)液在壓力、產(chǎn)液量變化較大的情況下，分離裝置的高效連續(xù)分離。4、改變了入口管結(jié)構設計入口管與油井來液連接部位更靠近分離裝置，以節(jié)省現(xiàn)場空間。[0023]5、改變了液面顯示裝置氣相連接管的位置設置液面顯示裝置的目的是要精確顯示主分離筒內(nèi)液位的變化，而主分離筒內(nèi)氣相流與輔助分離筒內(nèi)氣相流相比，輔助分離筒內(nèi)氣相流更穩(wěn)定，且壓力基本一致，因此將氣相連接管的位置放在了輔助分離筒氣相通道上，可以保證液面顯示裝置工作更穩(wěn)定。6、液位調(diào)節(jié)裝置筒體采用了錐體結(jié)構設計虹吸式旋流氣液兩相分離裝置整體結(jié)構仍為管狀，液位調(diào)節(jié)裝置筒體與輔助筒體管徑不一致。若采用平板結(jié)構，在內(nèi)壓作用下， 由于管徑變化太大，存在較大的應力集中，結(jié)構受力不好，導致平板結(jié)構厚度顯著增大；若采用封頭結(jié)構，存在小封頭上開大孔現(xiàn)象，封頭強度嚴重削弱，且在小筒體連接端存在應力集中。因此，液位調(diào)節(jié)裝置筒體與輔助筒體連接采用了錐體結(jié)構設計消除了結(jié)構設計中的應力集中。7、編制了虹吸式旋流氣液兩相分離裝置工藝計算軟件虹吸式旋流氣液兩相分離裝置工藝計算軟件可以完成入口管結(jié)構計算、入口噴嘴計算、分離器直徑計算、分離器液滴區(qū)高度計算、分離器入口分流區(qū)高度計算、分離器旋渦區(qū)高度計算、分離器氣泡區(qū)高度計算、雙管壓力平衡計算及輔助筒體內(nèi)液封高度的計算、液位調(diào)節(jié)裝置尺寸計算與分離器出口管計算等。通過工藝計算，讓虹吸式旋流氣液兩相分離裝置結(jié)構設計更合理。

圖1為本實用新型一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的結(jié)構圖；圖2為現(xiàn)有技術的離心式旋流氣液兩相分離裝置的結(jié)構圖。圖中1、排污管；2、裝置支座；3、垂直上升入口管；4、傾斜上升入口管；5、下傾斜入口管；6、入口變形管；7、錐筒體分離傘；8、上連通管；9、放空管；10、絲網(wǎng)分離器；11、氣相出口管；12、輔助分離筒；13、液位調(diào)節(jié)裝置；14、液相出口管；15、下連通管；16、液面顯示裝置；17、正常工作時液面位置；XI.垂直入口管，X2.下傾斜入口管，X3.入口變形管，X4.錐筒體分離傘，X5.絲網(wǎng)分離器，X6.氣相出口管，X7.主分離筒體，X8.液面顯示裝置，X9.液相出口管，X10.排污管，XII.裝置支腿。
具體實施方式
有關本實用新型的詳細說明及技術內(nèi)容，配合附圖說明如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。根據(jù)圖1所示，一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，該裝置為左右并列的雙管結(jié)構并且通過上端的上連通管8和下端的下連通管15連接成一體；液相流穩(wěn)定區(qū)放在了下連通管及分離裝置的另一側(cè)，相對加長了液相流穩(wěn)定區(qū)的長度，減小了主分離筒體的高度， 且減少了液相流中的氣相含量。主分離筒體高度的降低可以節(jié)省高度空間。其中左管主要為錐筒體分離傘7并且連接有氣液入口管，右管則主要為輔助分離筒12，在輔助分離筒上設置有液位調(diào)節(jié)裝置13。增設了液位調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過詳細的工藝計算確定分離裝置內(nèi)需要控制的液封高度，精確計算液位調(diào)節(jié)裝置的重量和浮力，確定液位調(diào)節(jié)裝置的連接尺寸。虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的液位調(diào)節(jié)裝置對于壓力變化較大、產(chǎn)液量變化較大的油井非常重要，它利用分離裝置內(nèi)液位的變化精確控制離心式旋流氣液兩相分離裝置內(nèi)的液封高度分離裝置內(nèi)液位的變化會引起液位調(diào)節(jié)裝置的上下起浮，在液相流量大時，輔助分離筒內(nèi)液位上升，液位調(diào)節(jié)裝置的上浮，帶動氣相通道流通面積減小，直至氣相通道完全封閉， 同時液相通道流通面積增大，液相通道壓力增大，液相流量加大；在氣相流量大時，輔助分離筒內(nèi)液位下降，液位調(diào)節(jié)裝置的下浮，帶動液相通道流通面積減小，直至液相通道完全封閉，同時氣相通道流通面積增大，氣相通道壓力增大，氣相流量加大。避免出現(xiàn)當液相流量特別大時，液相在氣相出口管中排出和當氣相流量特別大時，氣相在液相出口管中排出的兩種極端現(xiàn)象。液位調(diào)節(jié)裝置，實現(xiàn)了油井產(chǎn)液在壓力、產(chǎn)液量變化較大的情況下，分離裝置的高效連續(xù)分離。液位調(diào)節(jié)裝置13為一個上下兩端為錐形的筒體結(jié)構。液位調(diào)節(jié)裝置筒體采用了錐體結(jié)構設計虹吸式旋流氣液兩相分離裝置整體結(jié)構仍為管狀，液位調(diào)節(jié)裝置筒體與輔助筒體管徑不一致。若采用平板結(jié)構，在內(nèi)壓作用下，由于管徑變化太大，存在較大的應力集中，結(jié)構受力不好，導致平板結(jié)構厚度顯著增大；若采用封頭結(jié)構，存在小封頭上開大孔現(xiàn)象，封頭強度嚴重削弱，且在小筒體連接端存在應力集中。因此，液位調(diào)節(jié)裝置筒體與輔助筒體連接采用了錐體結(jié)構設計消除了結(jié)構設計中的應力集中。錐筒體分離傘7上設置有液面顯示裝置16并且通過管道連接至輔助分離筒12 ； 改變了液面顯示裝置氣相連接管的位置設置液面顯示裝置的目的是要精確顯示主分離筒內(nèi)液位的變化，而主分離筒內(nèi)氣相流與輔助分離筒內(nèi)氣相流相比，輔助分離筒內(nèi)氣相流更穩(wěn)定，且壓力基本一致，因此將氣相連接管的位置放在了輔助分離筒氣相通道上，可以保證液面顯示裝置工作更穩(wěn)定。輔助分離筒12上還設置有絲網(wǎng)分離器10，并且該絲網(wǎng)分離器位于液位調(diào)節(jié)裝置 13的上方。將絲網(wǎng)分離器放在了分離裝置的另一側(cè)，在氣相流速度和重力的作用下，絲網(wǎng)分離器中凝結(jié)的小液滴會加快向下移動而形成大小液滴快速滴下，減小了絲網(wǎng)分離器中液滴的存量，減小了分離裝置的整體壓降，使氣相流速加快，提高了氣相的潔凈度。入口管分為與錐筒體分離傘相互平行且連通的垂直上升入口管3、與錐筒體分離傘連通的下傾斜入口管5、兩端分別連通垂直上升入口管和下傾斜入口管的傾斜上升入口管4 ；所述傾斜上升入口管與下傾斜入口管相互平行。所述錐筒體分離傘和下傾斜入口管之間還設置有入口變形管6。改變了入口管結(jié)構設計入口管與油井來液連接部位更靠近分離裝置，以節(jié)省現(xiàn)場空間。液位調(diào)節(jié)裝置上方的輔助分離筒上設置有氣相出口管11 ；所述所述液位調(diào)節(jié)裝置下方的輔助分離筒上設置有液相出口管14。上連通管上設置有放空管9 ；所述下連通管上連接有排污管1。左右并列的雙管結(jié)構氣液兩相分離裝置固定在裝置支座2上。另外還編制了虹吸式旋流氣液兩相分離裝置工藝計算軟件虹吸式旋流氣液兩相分離裝置工藝計算軟件可以完成入口管結(jié)構計算、入口噴嘴計算、分離器直徑計算、分離器液滴區(qū)高度計算、分離器入口分流區(qū)高度計算、分離器旋渦區(qū)高度計算、分離器氣泡區(qū)高度計算、雙管壓力平衡計算及輔助筒體內(nèi)液封高度的計算、液位調(diào)節(jié)裝置尺寸計算與分離器出口管計算等。通過工藝計算，讓虹吸式旋流氣液兩相分離裝置結(jié)構設計更合理。本裝置制作前應采用根據(jù)虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的工藝計算軟件計算各部位的尺寸，然后進行虹吸式旋流氣液兩相分離裝置的結(jié)構設計和結(jié)構強度計算。本裝置制作時，應嚴格按設計施工圖紙進行制作，各部位尺寸一般精確到mm，應嚴格控制制作誤差?，F(xiàn)場安裝完畢，并接通流程后，觀察液面顯示裝置顯示的液位，通過調(diào)節(jié)氣相出口管或液相出口管的閥門將虹吸式旋流氣液兩相分離裝置工作液位高度調(diào)試到理論值，虹吸式旋流氣液兩相分離裝置將自動工作。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，非用以限定本實用新型的專利范圍，其他運用本實用新型的專利精神的等效變化，均應俱屬本實用新型的專利范圍。
權利要求1.一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，該裝置為左右并列的雙管結(jié)構并且通過上端的上連通管和下端的下連通管連接成一體；其中左管主要為錐筒體分離傘并且連接有氣液入口管，右管則主要為輔助分離筒，在輔助分離筒上設置有液位調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述輔助分離筒上還設置有絲網(wǎng)分離器，并且該絲網(wǎng)分離器位于液位調(diào)節(jié)裝置的上方。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述錐筒體分離傘上設置有液面顯示裝置并且通過管道連接至輔助分離筒；所述液位調(diào)節(jié)裝置為一個上下兩端為錐形的筒體結(jié)構。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述入口管分為與錐筒體分離傘相互平行且連通的垂直上升入口管、與錐筒體分離傘連通的下傾斜入口管、兩端分別連通垂直上升入口管和下傾斜入口管的傾斜上升入口管；所述傾斜上升入口管與下傾斜入口管相互平行。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述錐筒體分離傘和下傾斜入口管之間還設置有入口變形管。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述液位調(diào)節(jié)裝置上方的輔助分離筒上設置有氣相出口管；所述液位調(diào)節(jié)裝置下方的輔助分離筒上設置有液相出口管。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述上連通管上設置有放空管；所述下連通管上連接有排污管。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，其特征在于，所述左右并列的雙管結(jié)構氣液兩相分離裝置固定在裝置支座上。
專利摘要本實用新型提供一種虹吸式旋流氣液兩相分離裝置，該裝置為左右并列的雙管結(jié)構并且通過上端的上連通管和下端的下連通管連接成一體；其中左管主要為錐筒體分離傘并且連接有氣液入口管，右管則主要為輔助分離筒，在輔助分離筒上設置有液位調(diào)節(jié)裝置。利用氣液兩相的密度不同，在離心力、浮力和重力的共同作用下分離出氣液兩相；再利用虹吸式原理，根據(jù)氣液兩相壓力、流量的變化自動調(diào)節(jié)氣液兩相工作液位和出口流量，從而控制氣液兩相分離效果。與單一的離心式旋流氣液兩相分離裝置相比，具有自動調(diào)節(jié)氣液兩相分離、分離過程穩(wěn)定、分離效果好、分離效率高等特點。
文檔編號B01D19/00GK202223935SQ201220008329
公開日2012年5月23日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權日2012年1月10日
發(fā)明者姜俊榮, 曹永平 申請人:勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司