一种消泡聚结分离器的制作方法

1.本发明属于天然气处理技术领域，具体涉及一种消泡聚结分离器。


背景技术：

2.多数气井在正常生产时井筒内的流态为环雾流，液体以液滴的形式由气体携带到地面，气体呈现连续相而液体呈非连续相。当气相流速太低，不能提供足够的能量使井筒中的液体连续流出井口时，液体将于气体呈反方向流动并积存于井底，气井开始积液。井筒积液将增加对气层的回压，限制井的生产能力，井筒积液量太大，可使气井完全停喷。另外，井筒内的液柱会使井筒附近地层受到伤害，气相渗透率降低，严重影响气田最终采收率。
3.为了确保连续排出流入井筒的全部液体，向井内注入大量表面活性剂，当井底积水与化学药剂接触后，生成大量低密度的气水泡沫，从而改善了井筒内气水流态，把井底积水举升到地面，以达到排出井筒积液的目的。
4.但是气水泡沫送入地面后，由于压缩机前端配置的现有的分离设备消泡效果不好且大量的水没有分离掉，致使大量泡沫、水和砂来不及分离而直接涌入到压缩机系统，从而引起压缩机频繁高液位停机，进口锥形过滤网堵塞、损坏，进气阀、阀座不同程度损伤等，造成压缩机组频繁故障停机。以上问题会给现场的生产、管理造成了困难，同时增加了运行管理成本。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种消泡聚结分离器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本发明提供了一种消泡聚结分离器，包括：橇座以及安装在所述橇座上的消泡聚结分离器本体，所述消泡聚结分离器本体包括筒体，所述筒体的底端设置有排沙口，顶端设置有排气口，中部设置有进气口；
7.所述筒体的内部自下而上依次设置有气体分配管、第二碰撞结构、消泡聚结器和末端拦截结构；
8.所述气体分配管的第一端与所述进气口连接，第二端部设置有第一碰撞结构。
9.在本发明的一个实施例中，所述第一碰撞结构为圆环状挡板结构，套设在所述气体分配管的第二端部。
10.在本发明的一个实施例中，所述气体分配管靠近第二端口的管壁上开设有喷射孔。
11.在本发明的一个实施例中，所述第二碰撞结构包括自下而上层叠设置的第一碰撞部和第二碰撞部，其中，
12.所述第一碰撞部和所述第二碰撞部均为伞状的中空结构，且伞状边缘为开口状；
13.所述第一碰撞部和所述第二碰撞部之间的连接部开设有通孔。
14.在本发明的一个实施例中，所述消泡聚结器的外挡板上设置有若干毛刺孔，毛刺
朝向气体运动方向。
15.在本发明的一个实施例中，所述末端拦截结构为丝网除沫器或过滤器。
16.在本发明的一个实施例中，所述消泡聚结分离器，还包括储沙箱，所述储沙箱安装在所述橇座上，所述储沙箱通过排沙管与所述排沙口连接。
17.在本发明的一个实施例中，所述筒体的下部设置有排水口；所述消泡聚结器安装位置对应的筒壁处开设有冲洗口；所述筒体内还设置有稳流版，所述稳流版位于所述气体分配管的下方。
18.在本发明的一个实施例中，所述筒体的下部还设置有第一液位计口和第二液位计口，所述第一液位计口和所述第二液位计口位于所述排水口与所述稳流版之间，且所述第一液位计口位于所述第二液位计口的上方。
19.在本发明的一个实施例中，所述橇座上还设置有若干管路和控制系统，所述管路与所述消泡聚结分离器本体连接，所述管路上安装有阀门和仪表，所述控制系统控制阀门实现所述消泡聚结分离器的自动运行。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
21.1.本发明的消泡聚结分离器，利用第一碰撞结构加速气液分离，并可以将部分泡沫打碎，方便后续的消泡聚结处理；
22.2.本发明的消泡聚结分离器，利用第二碰撞结构，可以避免一次碰撞后的含泡沫气体快速上升对“消泡、聚结”段过大的负荷，同时该结构也能增加流体的分离流程，增强分离效果。
23.在含泡沫天然气进入压缩机前，增设消泡聚结分离流程，对含泡沫天然气进行消泡和深度气液分离，从而延长压缩机易损件的寿命。
24.这种以通过改变现有天然气压缩机进气质量，来保证压缩机正常运行，能实现压缩机易损件的长寿。
25.设备全自动运行，实现了远程中控室及手机客户端监控，减少现场管理成本。
26.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
27.图1是本发明实施例提供的一种消泡聚结分离器的结构示意图；
28.图2是本发明实施例提供的一种消泡聚结分离器本体的结构示意图；
29.图3是本发明实施例提供的气体分配管的结构示意图；
30.图4是本发明实施例提供的第二碰撞结构的结构示意图；
31.图5是本发明实施例提供的泡聚结器的外挡板的结构示意图。
32.图标：1-橇座；2-消泡聚结分离器本体；201-筒体；2011-排沙口；2012；排气口；2013-进气口；2014-排水口；2015-冲洗口；2016-第一液位计口；2017-第二液位计口；2018-安全阀泄放口；2019-检查窗口；202-气体分配管；2021-第一碰撞结构；2022-喷射孔；203-第二碰撞结构；2031-第一碰撞部；2032-第二碰撞部；2033-通孔；204-消泡聚结器；205-末端拦截结构；206-稳流版；3-沙箱。
具体实施方式
33.为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种消泡聚结分离器进行详细说明。
34.有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
35.实施例一
36.请结合参见图1-图5，图1是本发明实施例提供的一种消泡聚结分离器的结构示意图；图2是本发明实施例提供的一种消泡聚结分离器本体的结构示意图；图3是本发明实施例提供的气体分配管的结构示意图；图4是本发明实施例提供的第二碰撞结构的结构示意图；图5是本发明实施例提供的泡聚结器的外挡板的结构示意图。如图所示，本实施例的消泡聚结分离器包括：橇座1以及安装在橇座1上的消泡聚结分离器本体2，消泡聚结分离器本体2包括筒体201，筒体201的底端设置有排沙口2011，顶端设置有排气口2012，中部设置有进气口2013。
37.具体地，在本实施例中，筒体201包括上封头、筒体中段和下封头，上封头和下封头通过法兰与筒体中段进行连接，排沙口2011设置在下封头底端，排气口2012设置在上封头的顶端，进气口2013设置在筒体中段的中部。
38.可选地，消泡聚结分离器本体2通过设置在排沙口2011四周的支座安装在橇座1上。
39.进一步地，筒体201的内部自下而上依次设置有气体分配管202、第二碰撞结构203、消泡聚结器204和末端拦截结构205；气体分配管202的第一端与进气口2013连接，第二端部设置有第一碰撞结构2021。
40.如图3所示，第一碰撞结构2021为圆环状挡板结构，套设在气体分配管202的第二端部。气体分配管202靠近第二端口的管壁上开设有喷射孔2022。
41.可选地，喷射孔2022呈长条形状，可在气体分配管202的管周间隔设置多个喷射孔2022。当含泡沫天然气从进气口2013通过压力推动进入气体分配管202之后从喷射孔2022喷出，快速打击在第一碰撞结构2021上，可以加速气液分离，并可以将部分泡沫打碎。
42.如图4所示，第二碰撞结构203包括自下而上层叠设置的第一碰撞部2031和第二碰撞部2032，其中，第一碰撞部2031和第二碰撞部2032均为伞状的中空结构，且伞状边缘为开口状；第一碰撞部2031和第二碰撞部2032之间的连接部开设有通孔2033。
43.可选地，第一碰撞部2031的底部夹角和第二碰撞部2032的顶部夹角为150
°
。
44.在本实施例中，与第一碰撞结构2021发生一次碰撞后的天然气在上升过程中，与第一碰撞部2031发生碰撞，并且通过其伞状边缘的开口进入第一碰撞部2031的内部，再通过通孔2033流入至第二碰撞部2032内部，与第二碰撞部2032发生碰撞之后，通过其伞状边缘的开口流出后继续上升。
45.在本实施例中，天然气在与第二碰撞结构203发生碰撞时，可以除去大部分的液体以及大颗粒的沙石，利用第二碰撞结构203可以避免一次碰撞后的含泡沫气体快速上升对“消泡、聚结”段过大的负荷，同时该结构也能增加流体的分离流程，增强分离效果。
46.在本实施例中，消泡聚结器204的外挡板上设置有若干毛刺孔，如图5所示，可选地，毛刺朝向气体运动方向。需要说明的是该毛刺孔的数量和孔径与气体的流量、发泡情况以及砂砾大小有关，需经过计算确定，可选地，该毛刺孔的孔径为2-6mm。
47.当含泡沫的天然气上升至消泡聚结区，天然气被消泡聚结器204的外挡板表面的毛刺穿透、再穿过这些毛刺孔进入消泡聚结器204内部，经过毛刺孔及消泡聚结器204内部的斜流道共同实现消泡以及大液滴的聚结。
48.进一步地，可选地，在本实施例中，末端拦截结构205为丝网除沫器或过滤器。
49.当气体通过前段消泡聚结区聚结后，因从聚结段到捕集段气流路径作用变化，部分未聚结的饱和液态水会重新凝聚、变大，再经末端拦截结构205进行拦截、捕集，从而保证进入压缩机的气体不会出现“液击”现象。
50.进一步地，本实施例的消泡聚结分离器还包括储沙箱3，储沙箱3安装在橇座1上，储沙箱3通过排沙管与排沙口2011连接。
51.在本实施例中，储沙箱3用以储存设备在运行过程中分离出来的砂，当积砂储存到一定量时，由人工清运。储砂箱3的底部设有排液口，用以排放排砂所带的液体；为了防止静电起火，箱体顶盖材质选用pph板，顶盖设置了铰链，可方便开闭。可选地，储砂箱容积为0.3m3。
52.需要说明的是，橇座1是设备、泵阀、管线等的一个承载体，橇座1与其他设备连接时，无需再在中间安装阀门、仪表等设备。现场工作量少，只需完成管线和电气的对外联通，这样对设备现场安装节省了大量工作。同时也使得结构紧凑，占地小，大大节约了空间。
53.进一步地，筒体201的下部设置有排水口2014；消泡聚结器204安装位置对应的筒壁处开设有冲洗口2015。
54.在本实施例中，排水口2014通过与其连接的排水管将污水排出，外部的补水管通过冲洗口2015与消泡聚结分离器本体2连接，对消泡聚结器204以及末端拦截结构205进行清洗。
55.需要说明的是，在本实施例中，排沙管和排水管同时通过管件阀门连通消泡聚结分离器本体2的底部，其中，排水管由快开过滤器和控制阀组成，当消消泡聚结分离器本体2储液腔的液位处于高位时，自动排液，处于低液位时自动关闭；当消泡聚结分离器本体2需要检修时，经排沙管排出设备内的残留物。
56.进一步地，筒体201内还设置有稳流版206，稳流版206位于气体分配管202的下方。
57.进一步地，筒体201的下部还设置有第一液位计口2016和第二液位计口2017，第一液位计口2016和第二液位计口2017位于排水口2014与稳流版206之间，且第一液位计口2016位于第二液位计口2017的上方。
58.可选地，在其他实施例中，为便于管线安装、安全阀更换，还设置了可拆卸式扶梯，现场通过螺栓连接即可。
59.进一步地，本实施例的筒体201上还开设有安全阀泄放口2018和检查窗口2019。其中，安全阀泄放口2018通过泄放管道连接到泄放系统，可以用于消泡聚结分离器本体2的事故状态，当消泡聚结分离器本体2处于事故状态时将含泡沫天然气通过安全阀泄放口2018以及泄放管道送至紧急放空流程。检查窗口2019方便工作人员观察筒体201内液相区腐蚀情况。
60.在本实施例中，橇座1上还设置有若干管路和控制系统，管路与消泡聚结分离器本体2连接，管路上安装有阀门和仪表，控制系统控制阀门实现所述消泡聚结分离器的自动运行。若干管路包括上述提到的进气管路、排气管路、排液管路、补水管路和排沙管路等。
61.需要说明的是，整套设备可全自动运行亦可机械化运行。选择自动运行时，电动阀根据液位计所示液位的高低进行阀门开度自动调节，保持罐内储液区液面稳定。机械运行模式下，由排污旁通管线疏水阀进行自动排液，对设备运行双重保障。而且通过仪表检测的设备运行压力、温度、液位、以及阀门状态等信号可实时上传至中控室及手机客户端，实现设备远程控制及监测。
62.进一步地，对本实施例的消泡聚结分离器的工作过程进行说明如下：含泡沫天然气从进气口2013通过压力推动进入气体分配管202中，由于压力差的原因，从喷射孔2022喷出，快速打击在第一碰撞结构2021上，加速气液分离，并将部分泡沫打碎。之后与第二碰撞结构203发生碰撞以除去大部分的液体以及大颗粒的沙石。最后，依次通过消泡聚结器204和末端拦截结构205实现消泡、聚结和末端拦截后，经过筒体201顶端的排气口2012排出通过管路进入压缩机进行后续压缩处理。在整个消泡聚结处理过程中，多余的沙粒和污水分别通过排沙口2011和排水口2014排出。
63.本实施例的消泡聚结分离器，利用第一碰撞结构加速气液分离，并可以将部分泡沫打碎，方便后续的消泡聚结处理；利用第二碰撞结构，可以避免一次碰撞后的含泡沫气体快速上升对“消泡、聚结”段过大的负荷，同时该结构也能增加流体的分离流程，增强分离效果。
64.应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
65.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。