用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐制造技术

本发明专利技术公开了一种分离罐，包括一个基本上为圆筒状的具有上部（６）和下部（７）的竖直罐（１）、切向布置在罐上部的流体入口（２）、位于罐上部的至少一个第一出口（４）、位于罐下部的至少一个第二出口（３）以及用于静稳第二出口周围的流体流的器件（１２）。内环形壁（５）在其上端具有第一开口（８）以容许罐的上部与下部之间流通。分离罐包括在罐的中心竖直地延伸的杆形涡眼破除器（１１），以提高罐的处理能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐， 分离罐包括基本上为圆筒状的具有上部和下部的竖直罐、切向布置在 罐上部的流体入口、内环形壁、位于罐上部的至少一个第一出口、位 于罐下部的至少一个第二出口以及用于静稳第二出口周围的流体流的器件；所述内环形壁在其上端具有第一开口以容许罐的上部与下部之 间流通。
技术介绍
申请人的WO2005/079946中描述并示出了此类分离罐，其中，内 环形壁是圆筒形的，且用于静稳第二出口周围流体流的器件是圆盘形 的板，该板在距第二出口上方一定距离处在第二出口对面延伸。该圆 盘形板通过中断流过板以便到达第二出口的流体中的涡流而静稳出口 处的流体流。在石油工业中，原油的开采涉及来自地下储藏的油、气体以及水 的混合物。在井口通常要进行一级或多级的初始分离，以便在原油准 备好排放以输出之前去除附加的水和气体。在初始分离之后，原油和 气体可在排放以精炼等之前进一步提纯。在进一步提纯之后，水和沙 子通常视需要被排放到适用的储器如海中或被排放到储藏所中。当使油气田熟化时，通常会发现，伴随着油和气体的水量变得大 得多，因此，必须在井口生产设备处对产生的更大量水进行处理，以 便维持能被接受的釆油速度。此外， 一般会关注由在海洋采油造成的污染问题，尤其是在被认 为是环境易遭毁坏的区域比如北极区或渔区中釆油时。在石油工业中， 存在一种担心，即，如果必须依赖目前使用的设备的话，对油的显著 更低的出口限制的要求会让从多个已知储藏所采油变得不经济。因此，4工业界和官方当局已经付出了很大努力来寻找以可承受的价格在采油 过程中减小油出口的方式。在开釆油气时，通常会用到用以在离岸有限空间运行的平台。因 此，对安装设备的可用空间有非常严格的限制。如果考虑在海床层面 进行开采和分离，对空间的限制甚至更为严格。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种油气水分离器，其分离处理能力提高 却不会占用更多空间。鉴于此，本专利技术分离罐的特征在于，包括一个在罐的中心竖直地延伸的杆形涡眼破除器(breaker),杆形涡眼破除 器为长条状且可沿着罐的竖直中心线延伸。涡眼破除器用于通过作用 于其中心处的涡流以便减少形成涡眼的倾向而增大罐处理能力。杆形 涡眼破除器由此容许涡流具有较高的角速度(更强有力的漩涡)而不 会在涡流的中心形成涡眼。涡眼破除器起到稳定并加强涡流的作用。在一实施例中，涡眼破除器自罐下部延伸并向上延伸过内环形壁 的下缘。当内壁下缘的直径大于罐内径的40%时，该实施例尤为有利。 当内壁下缘的直径大时，罐下部的涡流可一直延伸到内壁内部并且由 于内壁内的涡眼破除器的存在而受益。尽管涡眼破除器可按照通过第一开口向上延伸的方式构造，但优 选涡眼破除器的上端在内环形壁的第一开口下方相距一定距离，以便 流体不受涡眼破除器过多阻碍地流经第一开口。在一优选实施例中，杆形涡眼破除器与罐同轴。由涡眼破除器的 此种定位获得的对称进一步起到加强涡流的作用。优选的是，杆形涡眼破除器的长度为罐高度的1/2-5/6。例如，在 内壁向下伸入罐的下半部或罐的下三分之一部中的某些设计中，涡眼 破除器的长度可比罐高度的一半还短，但长一些的涡眼破除器实现的 效果最好。在杆涡眼破除器连接至用于静稳笫二出口周围流体流的器件 时，设计尤为简单和有效。用于静稳流体流的器件于是支承涡眼破除 器的下端以便可免除单独的安装器件。杆例如可自一圆盘向上伸入罐中，该圆盘位于罐下部内第二出口上方的水平位置。在一实施例中，内环形壁是圆筒形的，在该实施例中，杆形涡眼 破除器与内环形壁平行地延伸，优选与之同轴。环形壁和涡眼破除器 由此以相互支承的方式相互作用在外部和其中心的中央涡流上。在一替代实施例中，内环形壁是截头圆锥形壁，具有该形状的内 壁可有利地用于分开罐上部和罐下部。在该实施例中， 一个涡流可在 罐上部出现，而另一个涡流在罐下部出现。正如上述说明中已经阐述 的，涡眼破除器的长度优选小于罐的全高，并且，当涡眼破除器自罐 的底端区域延伸时，它主要影响罐下部的涡流。杆用于防止在分离器的中央部形成涡眼(也即没有水和油的区 域)。这种区域的形成将减小分离器的处理能力。本专利技术的分离罐在 尺寸与处理能力之间有着有利的关系，这大概是由于"双涡流"在分离 器内的形成引起的。分离器内部的独特设计被用于产生促进"双涡流" 形成的流动，而这又会促进分离器内的浮选和相分离，由此使得分离 非常有效。例如是截头圆锥形的环形壁与切向布置的入口结合促进含有水、 油以及气体混合物的引入流体在分离罐的上部形成涡流。此外，环形壁在顶部敞开，以容许罐的上部与下部之间流通。开 口确保涡流也在分离罐的下部形成。此外，开口容许油气在罐的上部 聚集并容许水相向下流入罐的下部。罐上部内的至少一个第一出口 (用于油气，或用于气体)可被布 置成具有喷射效应。该喷射效应是由罐上部气体通过压力增大(pressure build-up)实现的。尤其是在第一出口向下伸入罐中一定 距离(例如5-30cm)时，来自包括水、油以及气体的混合物中的气体 可在罐上部内由罐顶部和通向第一出口的出口开口的位置限定的空间 中聚集。在这样的配置中，通过聚集气体而发生压力增大，直到气体 使罐内混合物的液体部分移动到刚好位于通向第一出口的出口开口的 下方的水平。此时，油气将通过第一出口喷射并离开罐。液体混合物 的水平会上升到油气出口上方并将发生新的压力增大。按此方式，油自罐内水的顶部自动撇取。根据通往第一出口的出口开口的位置，压 力增大和退回会在小于1秒的时间内进行。用于静稳第二出口(用于水或用于油)周围流体流的器件可实现 为一个具有圆形圆周的圆盘，视需要水平地置于第二出口的正上方。 作为替代，用于静稳第二出口周围流体流的器件可以是圆锥形或半球 形。在任何情况下，该器件可在用于水的出口周围形成静流，这就提 高了罐的效率。在罐的一实施例中，环形壁上端的第一开口的直径为罐壁内径的15%-40%。更大或更小的值都是可行的，但所述范围适用于环形壁是 截头圆锥形壁的时候并且所述范围能在罐上部的涡流与罐下部的涡流 之间提供合适的相互作用。在该实施例的另一改进中，优选所述直径 为罐壁内径的20%-30%，比如直径约为罐壁内径的25%。在第一开 口的直径为所述的罐壁内径的25%的情况下，其直径大于通往第一出 口的出口开口的直径。这带来的优点在于，通往第一出口的出口开口 区域中的液位变化不会通过第 一开口抑制流体的向上流动。优选的是，第二出口距环形壁的距离大于环形壁与第一出口之间 的距离。因此，罐下部的体积大于罐上部的体积。该实施例尤其适用 于处理具有高含水量的井产流体流。为了提高处理能力，分离罐优选具有与第一开口同轴的第一出口。 第一出口可位于罐顶部的侧面，但第一出口与第一开口同轴时获得的中央定位和竖直延伸方式使得罐上部的涡流更规则，在某种程度上也 使罐下部的涡流更规则，因为两个涡流彼此影响。当罐实现为带有作为杆形成的涡眼破除器时，通过将杆定位成与 第一开口同轴，在罐下部的涡流的规则性可从根本上提高，罐上部的规则性在一定程度上也有所提高。优选的是，第一开口、第一出口以及第二出口是同轴的。两出口 与第一开口的同轴定位与圆筒罐壁一同作用在罐内产生非常有效的涡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐，包括基本上为圆筒状的具有上部和下部的竖直罐、切向布置在罐上部的流体入口、内环形壁、位于罐上部的至少一个第一出口、位于罐下部的至少一个第二出口以及用于静稳第二出口周围的流体流的器件；所述内环形壁在其上端具有第一开口以容许罐的上部与下部之间流通，其特征在于，分离罐包括在罐的中心竖直地延伸的杆形涡眼破除器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J福克旺，
申请(专利权)人：MI爱普康股份公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]