一种用于油田采出液的多相分离装置的制作方法

1.本发明属于油气田开发过程中油田采出液的预分离处理设备领域，具体涉及一种用于油田采出液的多相分离装置。


背景技术：

2.我国大部分油田随着几十年开发历程，油田采出液含水率不断提高，一方面，油田采出液及污水处理量急剧增加，给集输系统的一些工艺设备带来越来越大的运行负担，另一方面，高稠、高粘原油的开发，使得油、气、水、固分离难度增大，对三相分离设备的性能也提出了更高的要求。
3.现有的油田站场的三相分离设备由于设计理论与经验已经不能适应实际工况变化需求，往往使得三相分离设备与现场提供的实际操作参数不相适应，导致分离效率不佳，而且三相分离器属于压力容器，其本身也存在较高的操作风险，对此，t型管分离设备慢慢受到越来越多的重视，但目前为提高t型管分离设备的分离效率，往往会设置多级t型管串联的设备，如专利文件cn107050930a公开的油气水固四相分离的设备，其实质是将一级t型管和二级t型管串联在一起完成多种物相较高效率的分离，但此类设备的缺陷在于，t型管数量的增加导致设备占地面积增大、发生泄漏失效故障的几率增加，同时生产、运输、安装的设备初始成本也上升。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于油田采出液的多相分离装置，其采用旋流分离器和t型管分离器相结合的工艺流程实现油田采出液的预分离处理，而且对旋流分离器结构和t型管分离器结构均进行了细化的重新设计，克服了旋流分离器的短路流现象，大大提高了分离效果。
5.本发明采用的技术方案如下：一种用于油田采出液的多相分离装置，其特征在于，包括旋流分离模块和t型管分离模块两部分，所述旋流分离模块包括主旋流管和副旋流管，所述主旋流管设置有切向入口，所述切向入口连接油田采出液的来流管线，所述主旋流管内部设置有导流筒，所述导流筒向上穿出主旋流管上顶壁伸出所述主旋流管，所述导流筒向下延伸入主旋流管内部一定距离，其用于引导从切向入口进入主旋流管的油田采出液沿主旋流管内壁面和导流筒外壁面之间的环形空间旋流向下流动，所述导流筒内部同轴设置有溢流管，所述溢流管下端伸出所述导流筒的下端一段距离，所述溢流管上端伸出导流筒最上端，所述溢流管和所述导流筒之间留有环形过流间隙，所述环形过流间隙上端通过管道连接副旋流管入口，所述副旋流管的筒体内同轴心设置有排气芯管，所述排气芯管向上穿出副旋流管上顶壁以形成轻相流出口，所述副旋流管筒体内壁面与排气芯管外壁面之间的环形间隙内设置有导流叶片，所述副旋流管入口设置在导流叶片上方的副旋流管筒体上。
6.所述t型管分离模块包括在水平方位上从上至下依次设置的水平气相管、水平油
相管和水平水相管，所述水平气相管与所述水平油相管之间，以及所述水平油相管与所述水平水相管之间均通过多根竖向分离管连接，所述水平气相管和所述水平油相管之间的竖向分离管与所述水平油相管和所述水平水相管之间的竖向分离管以相互错开的方式设置；所述主旋流管的底部重相出口和所述副旋流管的底部重相出口均连通所述水平油相管的入口，所述主旋流管内溢流管的上部轻相出口连通所述水平气相管的入口，所述副旋流管内排气芯管的上部轻相出口也连通所述水平气相管的入口。
7.所述竖向分离管由外壳、轴心上升管、返流管和导叶构成，所述外壳由粗直径段、缩径段和细直径段依次连接组成，所述粗直径段连通水平方位上处于上方的水平气相管或水平油相管，所述细直径段连通水平方位上处于下方的水平油相管或水平水相管，所述返流管位于外壳的粗直径段内部且与外壳同轴设置，所述返流管的上端开口延伸入与所述粗直径段连通的水平气相管或水平油相管的水平中心线以上的位置，所述外壳和所述返流管之间的环形空隙内设置导叶，所述导叶对进入所述外壳的流体造旋形成弱旋流；所述轴心上升管位于外壳的细直径段内部并与外壳同轴设置，其底端连通与所述细直径段连通的水平油相管或水平水相管，所述轴心上升管的上端开口延伸入所述返流管底部开口内一定距离，且所述轴心上升管直径下于所述细直径段且小于所述返流管的直径。
8.所述轴心上升管外壁面上对应所述缩径段位置处还设置有引流装置，所述引流装置为梯形截面绕轴心上升管环绕成的环体结构，其与缩径段的内壁面之间留有一定间隙，所述引流装置用于将从所述外壳和所述返流管之间的环形空隙内流下的流体中重相组分引流向下，将流体中轻相组分引流向上流动会返流管内部。
9.本发明的优点在于：
10.1、主旋流管内设置导流筒和溢流管配合使用，导流筒对进入主旋流管内部流体导流，部分轻相的短路流通过导流筒和溢流管之间的环形过流间隙进入轴流式的副旋流管，在副旋流管内再次进行离心分离，有效降低了短路流现象对分离效率的负面影响，而且主旋流管在设计时不需要特殊考虑降低短路流的措施，因此在结构造型上可以设计为如何使离心力更强的结构形式，从而能够提高整体分离效率；
11.2、导流筒和溢流管之间的环形过流间隙的存在自身也能够降低主旋流管内短路流的现象，有益于分离效率的提高；
12.3、对t型管分离模块中竖向分离管进行了结构的改进设计，将烟囱分离效应与微旋流分离效应耦合在一起，强化了竖向分离管的分离效果，因此需要较少级数的t型管分离模块就可以达到优良的油田采出液预分离效果，有利于减少设备初始投资和站场内的设备占地面积，而且t型管分离模块的级数减少后，一定程度上可以减少出现故障的几率，降低了维修成本，提高了安全系数。
13.4、在竖向分离管内部设置轴心上升管，并在轴心上升管外壁面设置引流装置，在保留了竖向分离管烟囱分离效应的同时，避免了其与弱旋流分离效应的相互干扰，从而提高分离效率。
附图说明
14.图1是本发明的用于油田采出液的多相分离装置的整体结构示意图；
15.图2是本发明的主旋流管结构示意图；
16.图3是本发明的副旋流管结构示意图；
17.图4是本发明的竖向分离管结构示意图；
18.图中：1、主旋流管，2、副旋流管，3、导流筒，4、溢流管，5、底流管，6、排气芯管，7、导流叶片，8、水平气相管，9、水平油相管，10、水平水相管，11、竖向分离管，12、外壳，13、轴心上升管，14、返流管，15、导叶，16、引流装置。
具体实施方式
19.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
20.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
21.参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
22.图1是本发明的用于油田采出液的多相分离装置的整体结构示意图；图2是本发明的主旋流管结构示意图；图3是本发明的副旋流管结构示意图；参考图1-3，本发明的用于油田采出液的多相分离装置，其特征在于，包括旋流分离模块和t型管分离模块两部分，所述旋流分离模块包括主旋流管1和副旋流管2，所述主旋流管1设置有切向入口，所述切向入口连接油田采出液的来流管线，所述主旋流管1内部设置有导流筒3，所述导流筒3向上穿出主旋流管1上顶壁伸出所述主旋流管，所述导流筒3向下延伸入主旋流管1内部一定距离，其用于引导从切向入口进入主旋流管的油田采出液沿主旋流管1内壁面和导流筒3外壁面之间的环形空间旋流向下流动，所述导流筒3内部同轴设置有溢流管4，所述溢流管4下端伸出所述导流筒3的下端一段距离，所述溢流管4上端伸出导流筒3最上端，所述溢流管4和所述导流筒3之间留有环形过流间隙，所述环形过流间隙上端通过管道连接副旋流管2入口，所述副旋流管2的筒体内同轴心设置有排气芯管6，所述排气芯管向上穿出副旋流管2上顶壁以形成轻相流出口，所述副旋流管2筒体内壁面与排气芯管6外壁面之间的环形间隙内设置有导流叶片7，所述副旋流管2入口设置在导流叶片7上方的副旋流管筒体上。
23.所述t型管分离模块包括在水平方位上从上至下依次设置的水平气相管8、水平油相管9和水平水相管10，所述水平气相管8与所述水平油相管9之间，以及所述水平油相管9与所述水平水相管10之间均通过多根竖向分离管11连接，所述水平气相管8和所述水平油相管9之间的竖向分离管11与所述水平油相管9和所述水平水相管10之间的竖向分离管11以相互错开的方式设置；所述主旋流管1底部的底流管5的重相出口和所述副旋流管2的底部重相出口均连通所述水平油相管9的入口，所述主旋流管1内溢流管4的上部轻相出口连通所述水平气相管8的入口，所述副旋流管2内排气芯管6的上部轻相出口也连通所述水平气相管8的入口。
24.图4是本发明的竖向分离管结构示意图，如图所示，所述竖向分离管由外壳12、轴
心上升管13、返流管14和导叶15构成，所述外壳12由粗直径段、缩径段和细直径段依次连接组成，所述粗直径段连通水平方位上处于上方的水平气相管或水平油相管，所述细直径段连通水平方位上处于下方的水平油相管或水平水相管，所述返流管14位于外壳12的粗直径段内部且与外壳同轴设置，所述返流管14的上端开口延伸入与所述粗直径段连通的水平气相管或水平油相管的水平中心线以上的位置，所述外壳12和所述返流管14之间的环形空隙内设置导叶15，所述导叶15对进入所述外壳的流体造旋形成弱旋流；所述轴心上升管13位于外壳的细直径段内部并与外壳同轴设置，其底端连通与所述细直径段连通的水平油相管或水平水相管，所述轴心上升管13的上端开口延伸入所述返流管14底部开口内一定距离，且所述轴心上升管13直径下于所述细直径段且小于所述返流管的直径。
25.所述轴心上升管13外壁面上对应所述缩径段位置处还设置有引流装置16，所述引流装置16为梯形截面绕轴心上升管环绕成的环体结构，其与缩径段的内壁面之间留有一定间隙，所述引流装置用于将从所述外壳和所述返流管之间的环形空隙内流下的流体中重相组分引流向下，将流体中轻相组分引流向上流动会返流管内部。
26.下面结合附图1-4对本发明的三相分离装置工作过程解释如下：
27.混有天然气和水的油田采出液首先进入主旋流管1，在导流筒3的导流作用下旋流分离，其中气相的天然气携带部分液体从主旋流管1内溢流管4上部的轻相出口溢出，并经过管线进入水平气相管8内，主旋流管1内部油和水的混合液相以及少量天然气从底流管5的重相出口排出，并经管线进入水平油相管内；部分短路流通过导流筒3与溢流管4之间的环形过流间隙进入副旋流管2内部，并在副旋流管2内导流叶片7的造旋作用下进行离心分离，气相的天然气携带部分液体通过副旋流管2内排气芯管6向上排出并进入水平气相管8内，油和水的混合液相以及少量天然气从副旋流管2的底部排出进入水平油相管9内部；
28.水平气相管8内部天然气气体沿水平气相管8移动，其中流经各个竖向分离管11时，携液天然气流入竖向分离管11内部的外壳12与返流管14之间环形空间，并在导叶15的造旋作用下形成微旋流进行分离，气体中携带的液体沿外壳继续向下进入水平油相管9内，而天然气气体通过返流管14溢流重新回到水平气相管8内部，并继续沿水平气相管8流经后续竖向分离管11的分离，最终进入水平气相管8出口端连接的天然气处理设备；
29.水平油相管9内部油水混合相以及少量的天然气沿水平油相管9移动，其中夹杂的天然气气体在流经水平气相管8与水平油相管9之间的竖向分离管11时会经外壳12中的轴心上升管13上升进入到水平气相管8的天然气流体中；而油水混合相在流经水平油相管9与水平水相管10之间的竖向分离管11时会向下流动进入竖向分离管11内部的环形空间内，微旋流分离原理同上，水相沿外壳壁面继续向下流动进入水平水相管10内部，较轻的油相沿返流管14溢流重新回到水平油相管9内部，并继续沿水平油相管9流经后续竖向分离管11的分离作用，最终水平油相管9内油相从水平油相管9出口端排出至油水深度分离装置，水平水相管10内部汇集的水相则从第三横管出口端排出至污水处理系统。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。