多级复合消泡协同增强型CO2驱油采出液气液分离装置

本发明涉及气液分离设备，具体涉及的是一种多级复合消泡协同增强型co2驱油采出液气液分离装置。

背景技术：

1、在油田开采过程中，尤其是油田开发中后期，采油井普遍面临采出液伴随二氧化碳泡沫导致的气泡问题，以及消泡不完全等特点。二氧化碳液体在采出过程中，受压力影响变成二氧化碳泡沫，易造成分离效率低下、气相回收不充分等问题，不仅降低油气井采收率，还可能因节流调控精度不足导致设备故障，影响开采连续性。

2、为解决井口气液分离难题，中国专利文献 cn202521348816.3，其设计了一种气液旋流分离装置，通过气体逸散管与阻隔板的组合机构，搭配内部回流管安装滤网，提高了气泡分离的可靠性。但该方案缺乏动态消泡装置设计，未对难以分离的气泡进行二次处理，导致气液分离效率不高；且气体循环过程中气相仅通过单一逸散管排出，存在回收不充分等问题。中国专利文献 cn202521153895.2，其设计了一种气液分离器，通过过滤网与u型排出管组合结构，安装有进入管与u型排出管，u型排出管一侧的下端安装有过滤网，拆装维修方便，在稳定工况下具备一定分离可靠性。但该方案未进行自循环处理与动态滤网安装，且依赖单一路径流转与单一排气结构，易产生气液二次夹带与气相滞留，分离纯度与回收效率有限。

3、同时，现有井口分离装置普遍存在水资源浪费严重、分离效率不高等缺陷。部分装置为提升分离效率，结构中使用大量水资源进行分离，但未做到水资源自循环利用，且未针对温水来源进行模块化设计，热水需从外部输入；大部分分离装置都未进行静态与动态消泡的共同设置，单一的分离装置不能对气泡进行有效的分离。

4、因此，亟需一种集成自循环与高效分离功能、结构紧凑的井口气液分离装置，以解决现有技术中分离效率不高、气相回收不充分、水资源使用严重等问题，满足高含气井的开采需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供多级复合消泡协同增强型co2驱油采出液气液分离装置，这种多级复合消泡协同增强型co2驱油采出液气液分离装置用于解决现有技术中分离效率不高、气相回收不充分、水资源使用严重的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种多级复合消泡协同增强型co2驱油采出液气液分离装置包括旋流分离罐，旋流分离罐由下至上分隔为底部罐、旋流分离腔、气相罐和热水罐，旋流分离腔上端设置双切向入口，热水罐内设置加热丝，与热水罐连通的射流消泡器设置于旋流分离腔的顶部，旋流分离腔与气相罐通过第一级静态消泡器相通，旋流分离腔内设置中心轴，中心轴通过设置于旋流分离罐下方的电机驱动，中心轴上至少设置二级动态消泡器，每级动态消泡器下方设置一级静态消泡器，动态消泡器包括多个呈水平辐射式环绕安装于中心轴外的消泡叶片，每个消泡叶片均匀设置若干消泡孔，每个消泡叶片通过上连接圈和下连接圈与中心轴连接，各级静态消泡器均为固定为且具有若干消泡孔，旋流分离腔与底部罐通过设置于旋流分离腔底板的一级静态消泡器连通，多相混合液依次经过多孔消泡与射流消泡处理，形成射流消泡、静态消泡、动态消泡的分级消泡路径；底部罐设置折流挡板，底部罐上部设置出油口，下部设置出水口，底部罐的一个出水口通过泵机和自循环管连接热水罐，在逐级消泡和旋流分离的同时，实现水资源自循环利用。

3、上述方案中中心轴的上端设置第一级动态消泡器，第一级动态消泡器下方设置第二级静态消泡器，第二级静态消泡器为具有若干消泡孔的圆形板，圆形板将旋流分离腔分隔为二个腔体，二个腔体通过圆形板的若干消泡孔相通，第二级静态消泡器与旋流分离腔底板之间的中心轴上设置第二级动态消泡器，第二级动态消泡器下方设置第三级静态消泡器，第三级静态消泡器为下端口开放的筒体，筒体上具有若干消泡孔，第三级静态消泡器固定于旋流分离腔底板的中心孔上面，该中心孔下面固定第一折流挡板，第一折流挡板为两端开放的筒体，第三级静态消泡器与第一折流挡板内径相等且同轴，经过第二级动态消泡器消泡后的流体只能通过第三级静态消泡器消泡后，才进入到底部罐中。

4、上述方案中底部罐的罐底设置第二折流挡板，第一折流挡板下端口伸入到同轴设置的第二折流挡板中。

5、上述方案中热水罐和气相罐之间的隔板为气相罐的罐顶，气相罐和旋流分离腔之间的隔板为气相罐的罐底，第一级静态消泡器为两端开放的筒体，筒体上具有若干消泡孔，第一级静态消泡器上端口通过气相罐的罐顶封闭，第一级静态消泡器下端口固定于气相罐的罐底的中心孔处，来自旋流分离腔的流体只能通过第一级静态消泡器消泡后才进入气相罐中，并从气相罐的出气口排出。

6、上述方案中旋流分离罐的罐底设置底部支架，旋流分离罐的罐底坐在底部支架上，泵机和电机位于旋流分离罐的下方。

7、上述方案中底部罐的出水口通过内部接水管连接机泵，机泵连接自循环管，自循环管连接热水罐。

8、上述方案中中心轴由第一中心轴和第二中心轴焊接为一体，第二中心轴与旋流分离罐罐底部之间设置上轴承、轴承保护壳连接和下轴承，第二中心轴位于罐体外部连接电机。

9、有益效果：

10、1、本发明中多级消泡器针对井口采出液中二氧化碳气泡密集且形状大小不固定难以分离的复杂工况，创新设计静态消泡与动态消泡加射流消泡以及进行弱旋分离组合的消泡形式，通过不同消泡模式的协同配合实现精准消泡。进液口为双切向入口，使液体可以在罐内形成弱旋。各级消泡板均布消泡孔，二氧化碳气泡进入旋流分离腔内首先需经过射流消泡器的热水散射消泡处理，射流消泡器采用全自动物理射流，通过重力及弹簧能量累积进行定量热水喷洒。同时动态消泡器在旋转过程中产生向下推力，使二氧化碳气泡通过动态消泡器消泡孔；静态消泡器进行二氧化碳气泡的进一步消泡，减少气泡的存在比例。依次穿插的消泡组合解决了现有消泡器中消泡不彻底、大量气泡难以分离、单一静态消泡器或单一动态消泡器的痛点。更重要的是增加了射流消泡器这一新型消泡方式，一定程度上加强了消泡效率，多种消泡方式和弱旋相配合避免气泡过多导致的分离不充分。

11、2、本发明为实现气液高效分离与热水充分回收，创新研发热水自循环与散射的协同结构。热水在热水罐内通过射流消泡器进行向下散射，射流消泡器将热水均匀喷洒到旋流分离腔内，通过高速液滴的冲击力消除泡沫，能够有效消除部分二氧化碳气泡；经过多重分离的液相水通过底部出水管进入泵机后，再通过自循环水管再次进入热水罐内，热水罐内的加热丝保证罐内水体温度一致，可以再次进入循环。该工艺无需外接举升、调控等辅助设备，可进行内部自循环，解决了热水来源问题及水资源重复利用问题，更具环保性和实用性，实现了内部水一体化循环利用，进一步强化了装置的实用性与可靠性。

12、3、本发明为集成多级消泡组合的消泡装置，气液混合物进入分离罐体时进入第一级分离组合，第一级分离组合包括顶部静态消泡器、中部静态消泡器、动态消泡器和射流消泡器。大量二氧化碳气泡在第一级分离组合时，首先由射流消泡器进行高速液滴的大体积气泡的射流消泡，同时动态消泡板旋转过程中进行消泡，生成向下的推力更方便消除气泡，接着混合液向下通过静态消泡器进行消泡；通过第一级分离组合后，气液混合物进入第二级分离组合，第二级分离组合包括动态消泡器和静态消泡器，动态消泡板在旋转过程中进行消泡，同时产生向下推力，使混合物向下进入静态消泡器消泡。第一级与第二级分离组合进行协同，能够更好的消除二氧化碳气泡，减少二氧化碳气泡存在使分离过程及分离结果不满意，通过多级组合消泡，更好的实现二氧化碳气泡分离。

13、4、本发明为集成射流消泡器、动静态消泡与水资源自循环利用组成的一体化消泡设备分离装置，实现节流与分离的深度协同，构建“逐级消泡-旋流分离-自循环利用”的完整流程。含气油水混合液经多孔消泡加射流消泡，完成由射流消泡-静态消泡-动态消泡的精准分离，使分离效率趋于稳定；随后射流消泡器使用的水资源通过自循环水管再次进入热水管进行加热，在进行加热后再次通过射流消泡器进行二氧化碳消泡。该工艺无需外接举升、调控等辅助设备，通过模块化装配实现一体化作业，同时简化作业工序、降低运维成本，解决了现有技术需分步作业、适配性窄、作业复杂度高的问题。且多级消泡加自循环结构的触发逻辑设计合理，确保消泡板逐级触发，避免卡堵，进一步强化了装置的实用性与可靠性。通过物理驱动的射流消泡器进行均匀、液滴大小一致且加热的消泡装置，这种新型二氧化碳气气泡分离装备强化分离效果与设备可靠性，一体化工艺实现协同作业，射流、动态、静态消泡三者相辅相成，既解决了现有技术分离效率低、水资源利用、抗工况波动能力弱的痛点，又显著提升油气井采收率，降低作业与运维成本，适配排水采气、同井注采等多种分离工艺，可广泛应用于高含气、工况波动大的采气井井口二氧化碳分离作业，显著提升油气井采收率与开采经济性。

14、5、本发明适用于采出液随着采出过程中低压导致的二氧化碳液体汽化产生的二氧化碳泡沫聚集、难以高效分离的情况，可实现气液两相介质的高效分离，适配排水采气、同井注采等多种开采工艺。