旋液分离器制造技术

一个旋液分离器将含油和水的物流分离成一个主要含水的底流和一个比底流含有相对高浓度油的溢流。在此涉及底流和溢流的质量控制，并且一除油分离器通常装在底流的下游侧，而一除水分离器通常装在所述旋液分离器溢流的下游侧。在旋液分离器入口上游侧通常也使用一除气分离器。设置各种检测和控制系统，用于控制旋液分离器的低流和溢流之间的分配比。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及油、水和气的分离方法和系统，并且更特别涉及(但并非仅限于此)油井生产的分离系统。从典型的油井中开采出的流体物流是一种含油、水和气的三相流。该物流也可能包括少量固体或其它流体杂质，但它们是与本专利技术无关的。惯用的生产流体分离系统是将此三相生产流输送至一个三相重力分离罐中。从重力分离罐上部排出气流。油和一些水流过一溢流堰并排到一个常常称之为分离器的油相的导管内。含有少量残余杂质油的水从一个常常称之为分离器水相的导管排出。可以设置一个或多个附加的三相重力分离器与第一重力分离器串联，第一分离器的油相通向第二分离器，依次类推。可另外处理每一重力分离器的水相，以便从含油的水中除去油。常常使用除油旋液分离器进一步处理来自于重力分离器水相的含油水。可在除油旋液分离器的下游侧使用浮罐以便最后除气，并在其排入海中之前进一步除去水中的油。附图说明图1示出了上述典型的已有分离系统，目前它通常用于北海海上生产平台。类似图1所示系统所使用的除油旋液分离器，用于从水中除去相对低浓度的油，它可按照colman等人的US4，576，724以及Colman等人的US4，764，287进行设计。已有技术也包括特别适于从油流中除去相对低浓度水的旋液分离器。这样的旋液分离器通常称之为除水旋液分离器，例如，Smyth等人的US4，749，490所指导的结构。在除油和除水旋液分离器两者中，所强调的是旋液分离器的一个排出流的质量。在除油旋液分离器的情况下，所强调的是水或底流的质量，并且溢流含有油和水通常也是允许的。除油旋液分离器通常的目的是使底流的水具有足够的纯度，以便使其能排入海中或是注入地层中。而对于除水旋液分离器，所强调的是溢流的油流的质量。本专利技术是针对旋液分离器在生产流的油、水分离方面的另一种使用而进行的。在此所公开的原理是在分离工艺较早的级中使用旋液分离器，而在旋液分离器的下游侧再进一步处理其底流和溢流。本专利技术典型地使用了一个与初级重力分离器相联的旋液分离器，或者在某些情况下，使用旋液分离器作为生产分离系统的第一分离器，以便在使用可以是或不是旋液分离器的其它分离器进一步除油和水之前对油和水流进行相当程度的初级分离。特别重要的是，其分离器系统被设计为在类似图1所示的现有系统上进行改型的。这种现有的系统在运转过程中常常由于地层的水产量的增加而使其性能下降。增加本专利技术的旋液分离器，即降低了必须由现有系统处理的流体量，能使这些系统重新以令人满意的性能进行工作，这样将显著延长系统的寿命和与其相关联的油田的寿命。本专利技术的一个方面是针对一种含在油井生产流中的油、水和气的分离方法而进行的。这生产流在第一分离器中被脱气。至少部分来自第一分离器的脱气后的生产流随后被供入一旋液分离器的入口，在旋液分离器中它被分离成主要含水的底流和比底流含有相对较高浓度油的溢流。随后使溢流在第三分离器中除水，以降低溢流物的水含量，同时使底流在第四分离器中除油，以降低底流的油含量。在这种作为类似图1所示现有系统的一种改型的系统的一种应用中，第一分离器是一种两相重力分离器，它是通过改进现有的三相分离器而得到的。完成除水的第三分离器是一种现有的三相重力分离器完成除油的第四分离器是一种除油旋液分离器。在这种作为类似图1所示现有系统的一种改型的系统的另一种应用中，第一分离器仍是一种三相重力分离器，而旋液分离器接受第一个三相重力分离器的油相。在本专利技术旋液分离器原理的应用中，对于一种全新结构的系统，最好四个分离器均是旋液分离器，其每一个特别适于相应的脱气、分离、除油或除水的功能。可将各种控制系统联于旋液分离器，以检测一个或多个流入或流出分离器的流体，并且根据检测值调节底流和溢流之间的分配比。此外，如果生产流中气体含量相对较低，则在系统中旋液分离器可用作第一分离步骤。在某些系统中，例如旋液分离器的底流将被注入地层中的系统，也可以不使用用于处理底流的除油分离器。对于本专业的普通技术人员来讲，通过阅读下述参考附图所做的描述，将很容易理解本专利技术的许多目的、特点和优点。图1是一个用于北海海上生产平台的一典型的现有技术系统的示意图。这种系统包括三个三相重力分离器，它们在油流的方向上串联联接，每一重力分离器的水相联于除油旋液分离器，并且除油旋液分离器的底流在其将水返回海中之前流过一个浮罐。图2是以一个类似图1所示现有系统改型的本专利技术的旋液分离器的示意图。图3是一个使用旋液分离器进行脱气、分离、除油和除水的全新结构的生产流分离系统的示意图。图4、5、6、7和8是各种可供适用的系统示意图。所述系统用于检测一个或多个流入和流出旋液分离器的流体流，并且根据检测值控制旋液分离器的溢流和底流之间的分配比。图9是说明旋液分离器在一个系统中使用的示意图，在该系统中，生产流含有较低的浓度的气体，因此生产流不经过在先脱气即可直接引入旋液分离器。图10是说明旋液分离器在一个系统中另一种使用情况的示意图，在该系统中，旋液分离器的底流不需要进一步脱油，例如，分离器的底流将被注回地层的情况。图11是一个系统的示意图，该系统用于处理主要含油而仅需除去少量水的流体。图12是图11所示系统的一种改型。图13是2所示改型系统的一种改型，其中第一分离器仍为三相分离器。图14是另一种供适用的检测和控制系统的示意图。图1所示已有技术的描述图1示意性地说明了一种油井生产分离系统，它目前通常使用于北海海上生产平台。图1所示分离系统通常用序号10表示。图1所示系统具有第一、第二和第三这三个三相重力分离器12、14和16，它们位于海上油井18的生产平台(未示出)上。井18的生产流流过井口20和生产管线22进入第一个三相重力分离器容器12。生产流含有水、油和烃类气体，在第一容器12中，在重力作用下它们以已知的方式基本分离。应该理解，生产流可能含有其它的液体或气体杂质。并且它也可能含有固体杂质，所有这些都与本专利技术无关，并且这样，该生产流可通常称之为“三相流”。水和油可更一般地分别称为较高密度的第一液体组分和较低密度的第二液体组分。从容器12上部排出气体24。含有一些水的油流过溢流堰26进入室27，并从油相28流出。从罐12排出的水相30是仍含有一些油的水。第一液位控制器32检测室27中油和水的液位，所述室与油相28相联，并且所述控制器控制油相28中的控制阀34的位置，以便控制流过其间的液体流量，并且以此控制第一容器12的室27中的油和水的液位。流过水相30的含油水流到除油旋液分离器36。除油旋流分离器36的除油溢流37被再循环至生产管线22，使其再次通过第一分离器12，以便进一步分离出其中的油。除油旋液分离器36的度流流到排水管线38，第二控制阀40位于该管线中。控制阀40与第二液位控制器42相联，该控制器装在溢流堰26的有水的一侧，以便控制分离器12中的含油水的液位。第一分离器容器12的油相28通向第二分离器14，在其中，它被再次分为气流44，油相46和水相48。水相48通向一第二除油旋液分离器49，除油旋液分离器49的溢流51被再循环至第二重力分离器14的入口。除油旋液分离器49的底流53联于排出管线38。装在第二重力分离器14中的液位控制器57控制装在底流管线53上的控制阀55。液位控制器59和控制阀61控制从第二重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分离包括较高密度第一液体组分，较低密度第二液体组份以及气体组分的流体物流的各组分的方法，包括：（ａ）在第一分离器中至少使所述物流部分脱气，以形成一脱气后的物流；（ｂ）至少将部分所述脱气后的物流引入一第二分离器的入口，所述第二分离器是一个旋液分离器或第二分离器；（ｃ）在所述旋液分离器式第二分离器中，将所述脱气后的物流分离成一较高密度的液流和一较低密度的液流，其中第一液流包括较高和较低密度组分，并且其中，与所述脱气后的物流相比，所述较高密度的液流包括相对较低浓度的所述较低密度的第二液体组分，并且与所述脱气后的物流相比，所述较低密度液流包括相对较高浓度的所述较低密度的第二液体组分；（ｄ）将所述较低密度液流引入一第三分离器；（ｅ）在第三分离器中，降低所述较低密度液流的较高密度第一液体组分的含量；（ｆ）将所述较高密度液流引入一第四分离器；和（ｇ）在第四分离器中，降低所述较高密度液流的所述较低密度第二液体组分含量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MF舒伯特，DA哈德菲尔德，
申请(专利权)人：康诺科专业用品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]