一种多级溢流气液旋流分离装置

1.本实用新型涉及一种用于石油、化工、环保领域的分离装置，尤涉及一种多级溢流新型气液旋流分离装置。


背景技术：

2.随着我国油田开发进入中后期阶段，地层能量明显下降，油田生产采出液中除了原油以外还携带大量杂质，如气体、水及泥砂等。采出液伴生气的存在不但降低井口采油回收率还对油水分离效果产生负面的影响，气体的存在还会降低泵的生产效能，同时夹杂着气体的采出液会对流量计量的准确性带来影响，如果要是其中夹杂着可燃性气体，则会对生产构成重大安全隐患。为满足油井产量计量，分离器作为必不可少的设备，要求其具有结构简单、紧凑、易于安装、低能耗以及分离效率高等特点。常见的气液分离方式有重力沉降、过滤分离、惯性分离、其中，旋流分离具有高效和停留时间短等优点，被广泛应用于井下气液分离及海上天然气气液分离。分离效率是衡量分离器性能的重要指标，要开发分离效率高的气液分离器，合理的结构设计至关重要。现有的部分油田采用了二氧化碳等气体驱油技术以用来提高采出率，此时油井的气液比会更加高，如果不采取有效的除气、防气措施，则会对油井生产产生日益明显的影响。因此将采出液中的伴生气体有效的分离出来是目前急需解决的问题，为此，实用新型设计出一种将气体二次溢流的新型气液旋流分离装置，大大降低了气体带来的一系列影响，很大程度上提高了分离效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了克服传统旋流分离装置无法将气体有效的排出，从而降低泵效和气体带来的一系列影响，为了避免柱状旋流分离腔底部造成腔体底部积液。
4.该实用新型的技术方案是提供一种多级溢流气液旋流分离装置，包括溢流出口、混合相进液口、柱状旋流腔、一级出流管、二级出流管、一级溢流管、螺旋流道及二级溢流管，其特征在于：
5.轴向顶端有溢流出口，溢流出口顶端焊接有法兰盘；溢流出口与一级溢流管用法兰盘相互连接，溢流出口与一级溢流管连通，螺旋流道是焊接安装在一级溢流管上，二级溢流管内嵌在一级溢流管里，二级溢流管与溢流管出口相通，一级溢流管和螺旋流道组成的旋流场内嵌在柱状旋流腔里，且与柱状旋流腔的内壁紧密相连。
6.混合项进液口采用相对轴向倾斜30
°
与旋流分离装置安装，混合项进液口端面焊接有法兰盘，一级出流管径向安装在柱状旋流分离腔的底部，外接法兰盘与二级出流支管相连接。柱状旋流分离腔与二级溢流管通过法兰盘相互连接，并在连接的法兰盘上设有流线出流将柱状旋流分离腔与二级溢流管相通，二级溢流管与二级出流管通过法兰盘相互连接。
7.进一步地，柱状旋流腔内包括螺旋流道和一级溢流管以及二级溢流管，且二级溢流管通过法兰盘与柱状旋流分离腔相互连接，并在法兰盘端面开有流线出流孔；
8.所述的二级溢流管设有圆锥筛孔管和长导管，长导管与大圆柱溢流孔相通。
9.进一步地，二级出流管的法兰盘的端面上有设有举升锥和出流孔；出流孔一端与二级出流管相通，另一端与二级溢流管相通；二级出流支管和一级出流管通过法兰盘相互连接。
10.进一步地，流线出流孔一端与柱状旋流腔底部相通，另一端与二级溢流管相通。
11.进一步地，举升锥是由长锥端组成，下部是焊接安装在二级出流管的法兰盘端面上，上部的锥尖是与二级溢流管中的圆锥筛孔管平齐。
12.进一步地，一级溢流管上设有溢流圆形孔和溢流槽；溢流出口焊接有法兰盘，混合相进液口焊接有法兰盘，二级出流管焊接有法兰盘。
13.进一步地，小圆柱溢流孔与大圆柱溢流孔都与溢流出口相通
14.本发明有如下有益效果：
15.(1)本实用新型设所述的气液旋流分离装置，可以最大程度的将气相排出，降低甚至消除气相带来的负面影响，进一步提高分离效率。本装置结构简单，分离高效且实用性强，具有较高的可行性。
16.(2)本实用新型在旋流器的结构上具有创新性，通过给旋流分离装置给增加二级溢流装置，从而将气相充分的排出达到降低气相可能带来的影响，在二级溢流管的法兰盘上开有流线出流孔，防止液相在柱状旋流分离腔底部造成腔体积液，从而达到提高分离效率的目的，且该装置结构简单，内部紧凑，便于制造。
17.(3)从以往的传统旋流器的分离情况来看，提高旋流器分离效率的方式有多级串联方式。在实际使用的过程中，需要将溢流口和其他后处理设备进行连接，对溢出介质进行再净化，但最后达到的效果也很差强人意，而且增加了成本，然而，本实用新型却能够很大程度的提高分离效率，可以使更多的气相介质得以分离，从而节省了很多的人力物力，实用性很强。
18.(4)该方案的进液口、溢流口、底流口都设置有法兰盘，方便与其他设备连接。并且，溢流出口、柱状旋流腔、一级溢流管、二级溢流管及二级出流管都设置有法兰盘，这五部分也是通过法兰盘进行连接的。此外，举升锥的设计，也从一定程度上对旋流分离起到了积极作用，流线出流孔的设计防止在柱状旋流分离腔底部造成腔体积液。
附图说明：
19.图1是多级溢流新型气液旋流分离装置整体外观图；
20.图2是多级溢流新型气液旋流分离装置轴向剖视图；
21.图3是多级溢流新型气液旋流分离装置整体爆炸图；
22.图4是多级溢流新型气液旋流分离装置溢流出口剖视图；
23.图5是多级溢流新型气液旋流分离装置柱状旋流腔剖视图；
24.图6是多级溢流新型气液旋流分离装置旋流分离场剖视图；
25.图7是多级溢流新型气液旋流分离装置二级溢流管轴向剖视图；
26.图8是多级溢流新型气液旋流分离装置出流管剖视图。
27.其中：1-溢流出口、2-混合相进液口、3-柱状旋流腔、4-一级出流管、5-二级出流管、6-一级溢流管、7-螺旋流道、8-二级溢流管、9-小圆柱溢流孔、10-大圆柱溢流孔、11-流
线出流孔、12-举升锥、13-二级出流支管、14-出流孔。
具体实施方式
28.下面结合附图1-8对本实用新型作进一步说明。
29.如图1-8所示，该实施例提供了一种多级溢流气液旋流分离装置，包括溢流出口1、混合相进液口2、柱状旋流腔3、一级出流管4、二级出流管5、一级溢流管6、螺旋流道7及二级溢流管8。轴向顶端有溢流出口1，溢流出口1顶端焊接有法兰盘，可用于连接其它设备。溢流出口1与一级溢流管6用法兰盘相互连接，溢流出口1与一级溢流管6用小圆柱溢流孔9相通，螺旋流道7是焊接安装在一级溢流管6上，二级溢流管8内嵌在一级溢流管6里，二级溢流管8通过大圆柱溢流孔10与溢流管出口1相通，一级溢流管6和螺旋流道7组成的旋流场内嵌在柱状旋流腔3里，且与柱状旋流腔3的内壁紧密相连。
30.柱状旋流腔3内包括螺旋流道7和一级溢流管6以及二级溢流管8，且二级溢流管8通过法兰盘与柱状旋流分离腔3相互连接，并在法兰盘端面开有流线出流孔11；
31.所述的二级溢流管8设有圆锥筛孔管和长导管，长导管与大圆柱溢流孔10相通。
32.二级出流管5的法兰盘的端面上有设有举升锥12和出流孔14；出流孔14一端与二级出流管5相通，另一端与二级溢流管8相通；二级出流支管13和一级出流管4通过法兰盘相互连接。
33.流线出流孔11一端与柱状旋流腔3底部相通，另一端与二级溢流管8相通。
34.举升锥12是由长锥端组成，下部是焊接安装在二级出流管5的法兰盘端面上，上部的锥尖是与二级溢流管8中的圆锥筛孔管平齐。
35.混合项进液口2采用相对轴向倾斜30
°
与旋流分离装置安装，混合项进液口2端面焊接有法兰盘，可方便与其它装置相连接，一级出流管4径向安装在柱状旋流分离腔3的底部，外接法兰盘与二级出流支管13相连接。柱状旋流分离腔3与二级溢流管8通过法兰盘相互连接，并在连接的法兰盘上设有流线出流11将柱状旋流分离腔3与二级溢流管8相通，二级溢流管8与二级出流管5通过法兰盘相互连接。本气液旋流分离器通过在一级溢流管6上设有溢流圆形孔和溢流槽，让旋流分离的气相通过一级溢流管6的内部经小圆柱溢流孔9进行第一次溢流，当有残余气相则通过二级溢流管8上的圆锥筛孔利用举升锥12将气相通过大圆柱溢流孔10进行第二次溢流。在柱状旋流分离腔3的下端设有一级出流管4与二级出流支管13对液相进行第一次出流，在柱状旋流分离腔3底部设有流线出流孔11通过二级出流管5进行第二次出流，避免残余液相在柱状旋流腔3底部造成积液。增加二次溢流之后旋流分离装置的效率可以达到90％以上，而且还可以进一步提高。
36.下面分别对本旋流分离装置的构成以及工作原理进行说明：
37.图2所示是一种多级溢流气液旋流分离装置轴向剖视图，一种多级溢流气液旋流分离装置内部结构及部件主要有一级溢流管6、螺旋流道7、二级溢流管8、小圆柱溢流孔9、大圆柱溢流孔10、流线出流孔11及举升锥12。气液混合相介质由进液入口2进入旋流腔，混合相在旋流腔内快速旋转，在离心力、向心浮力和流体曳力的作用下，液相紧贴旋流腔内壁，气相聚集在旋流器的轴向中间部位，液相通过二级出流管5排出，气相通过溢流出口1排出。
38.图3是一种多级溢流气液旋流分离装置整体爆炸图。从图中可以看到该装置的所
有部件。溢流出口1焊接有法兰盘，混合相进液口2焊接有法兰盘，二级出流管5也焊接有法兰盘，目的是为了方便与其它装置相连接。
39.图4是一种多级溢流气液旋流分离装置的溢流口剖视图，小圆柱溢流孔9与大圆柱溢流孔10都与溢流出口1相通。
40.图5、图6以及图7是一种多级溢流气液旋流分离装置剖视图，这三部分作为旋流分离器的主体，通过法兰盘相互连接。混合相通过混合项进液口2进入螺旋流道7和一级溢流管6组成的旋流场进行旋流分离，气相通过一级溢流管6上的溢流孔和溢流槽经过小圆柱孔9进行第一次溢流，部分气相通过二级溢流管8上的圆锥筛孔管通过大圆柱溢流管10进行第二次溢流。流线出流孔11将柱状旋流分离腔3与二级溢流管8相通，一级出流管4外设有法兰盘。
41.图8是一种多级溢流气液旋流分离装置的出流口剖视图，一种多级溢流气液旋流分离装置内部结构及部件主要有举升锥12、出流孔14及二级出流管5。举升锥12的作用是给气相一个抬升力的作用。液相经过出流孔14和二级出流管5将液相排出。
42.下面，介绍本装置运行过程：
43.参见图1至图8，旋流器利用离心沉降原理将流场中的多相物质分离。气液混合相以一定的速度通过混合相进液口2进入柱状旋流腔3作旋转流动，之后混合相在旋流腔室3内作急速旋转运动，形成双层快速旋转流动，外层为向下旋流，内层向上旋流。
44.由于介质间的密度不同，所受的离心力、向心浮力和流体曳力的大小不同，形成强烈的涡流，并分为底流和溢流两部分，底流为液相部分，溢流为气相部分，气相通过一级溢流管6的内部经小圆柱溢流孔9进行第一次溢流，当有残余气相则通过二级溢流管8上的圆锥筛孔利用举升锥12将气相通过大圆柱溢流孔10进行第二次溢流。液相在柱状旋流分离腔3的下端设有一级出流管4与二级出流支管13对液相进行第一次出流，在柱状旋流分离腔3底部设有流线出流孔11通过二级出流管5进行第二次出流。
45.本实用所提出的一种多级溢流气液旋流分离装置：利用二次溢流可以很好的将气相溢流出去，利用一级出流管和二级出流管可以快速将液相排出，利用流线出流孔可以避免残余液相在腔体积液，从而达到提高分离效率的目的。本装置结构简单紧凑，分离高效且实用性强，具有很高的可行性。
46.虽然上面结合本实用的优选实施例对本实用的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用的示意性实现方式的解释，并非对本实用包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用范围的限制，在不背离本实用的精神和范围的情况下，任何基于本实用技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用保护范围之内。