T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，应用于含气井液深度高效脱气。第一级轴流脱气器采用卧式柱状单管体并实施第一级四股轴流快速脱气作业，脱除含气井液大部分液相而形成一级气流和一级液流，第二级旋流脱气器采用立式柱锥单管体并实施第二级单股旋流快速脱气作业，脱除一级液流剩余液相而形成二级气流和二级液流，第三级射流脱气器采用立式柱状双管体并实施第三级换向射流深度脱气作业，脱除一级气流和二级气流携带的小粒径液滴而形成三级气流和三级液流，一级轴流脱气控制系统、二级旋流脱气控制系统和三级射流脱气控制系统实现远程自动控制各级脱气作业并自动调控含气井液以及各级气流和各级液流的流量与流压。级液流的流量与流压。级液流的流量与流压。

【技术实现步骤摘要】
T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统


[0001]本专利技术涉及一种油气田开发与开采工程领域高效气液分离方法，特别是涉及一种紧凑型、T型管网、三级轴流脱气的管式气液分离装置及其实时控制系统和工艺流程。

技术介绍

[0002]油气井采出的天然气需要提供动力而后再进行长距离输送，天然气中的液相组分及杂质为透平类动力装置提供燃料时会造成机械故障，并使得下游装备产生不同程度的污染和损害，而且液相成分的存在会降低天然气的露点，温度降低后会使得天然气在输送过程中析出液体，由此天然气集输之前需要实施气液分离作业。
[0003]依据气液分离机制，目前已经开发出重力分离器、过滤分离器和组合式旋流聚结器等不同类型的分离器。其中，重力分离器的优点为结构简单、加工制造成本低、可以满足不同气液分离工况，然而其缺点也较为明显，即需提供足够大的空间，依靠重力进行分离使得停留时间较长，分离效率低，且从天然气中能够分离出来的临界液滴粒径不能超过100μm，由此无法分离气液两相流中的小粒径液滴，仅适用于地面天然气分离工程。过滤分离器可以有效解决重力分离器的分离临界液滴粒径较大、分离效率较低、分离停留时间较长等问题，然而过滤分离器的关键部件滤芯在分离流程中易出现堵塞等问题，从而使分离前后气液两相流体压降迅速增大，需要定期更换分离器的滤芯，且分离器的滤芯重复使用时，清洗排污流程较为复杂。组合式旋流聚结器将多管离心式分离器与丝网聚结器有机组合在一起，以解决气液两相流量较大时二次携带严重的问题，然而该组合式分离器容易发生液泛，对污染物的处理效果较差，易造成阻塞，且排液方向会直接影响到分离效率，气液两相流压降较大。最后需要指出的是，目前国内对紧凑高效气液分离技术的研究尚处于试验阶段。
[0004]为此依托现有可行性技术的基础上，以紧凑、高效和智能为基本原则，研制适合油气田开发与开采工程领域含气井液进行深度脱气用的三级轴流气液分离装置，以达到减小设备占地面积、提高分离效率、降低气中含液量和实现远程智能控制的目的。

技术实现思路

[0005]为了克服现有油气田开发与开采工程重力式、过滤式和组合式气液分离方法存在的缺陷和不足，并改善国内紧凑型高效脱气技术尚处于起步和试验阶段的研究现状，本专利技术的目的是提供一种适合油气田开发与开采工程领域含气井液进行深度脱气用的T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统。该三级轴流气液分离装置依据三级轴流气液分离工艺及其实时控制系统，实现远程自动控制各级脱气作业并自动调控含气井液以及各级气流和液流的流量与流压，具备气液高效分离、气中含液量低、液中含气量低、远程智能控制等特点。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，主要由第一级轴流脱气器、第二级旋流脱气器、第三级射流脱气器、一级轴流脱气控制系统、二级旋流脱气控制系统和三级射流脱气控制系统组成。第一级轴
流脱气器水平放置，第二级旋流脱气器和第三级射流脱气器沿垂向放置并同时与第一级轴流脱气器垂直相交布置，第一级轴流脱气器、第二级旋流脱气器和第三级射流脱气器相互间通过法兰连接组合成T型管网并实现含气井液的三级轴流气液分离，一级轴流脱气控制系统、二级旋流脱气控制系统和三级射流脱气控制系统实现远程自动控制第一级四股轴流快速脱气作业、第二级单股旋流快速脱气作业和第三级换向射流深度脱气作业流程。
[0007]第一级轴流脱气器采用卧式柱状单管体并实施第一级四股轴流快速脱气作业，脱除含气井液大部分液相而形成一级气流和一级液流，它包括轴流仿锥体、T型轴流管、锥状轴流叶片、轴流集气管和气管连接套。
[0008]轴流仿锥体由入液锥、造轴流齿柱和出液锥组合而成，轴流仿锥体的入液锥和出液锥均采用圆锥面，造轴流齿柱的四个造轴流齿沿圆周方向均匀分布，各造轴流齿的齿线采用沿轴流脱气管内壁展开的螺旋线，各造轴流齿的齿线所在螺旋线的螺距沿轴向逐渐增大，同时各造轴流齿的齿线所在螺旋线的左端点处切线与轴流脱气管的轴线保持平行且其右端点处的切线与轴流仿锥体的中心线保持交错。造轴流齿柱的各造轴流齿间形成四条造轴流齿槽，各造轴流齿槽的剖面呈内宽外窄的梯形，各造轴流齿的齿顶面位于同一柱面且其齿顶面与轴流脱气管的内壁之间采用过盈配合，由此各造轴流齿依据过盈配合实现轴流仿锥体在轴流脱气管左侧管腔的轴向固定。
[0009]T型轴流管采用轴流脱气管、轴流排液管和轴流排气管组成的三通式管体，轴流脱气管的左侧端通过法兰连接与一级输液管汇连为一体，轴流脱气管和轴流排气管的内壁均采用柱面且两管段之间垂直相交布置，轴流排液管的内外壁采用不同锥度的锥面，且轴流排液管内壁所在锥面的小端圆面直径等于仰角进液管的内径。
[0010]轴流集气管采用弯管，锥状轴流叶片沿轴流集气管的水平段部位周向均匀分布，且锥状轴流叶片和轴流集气管之间采用圆周焊方式连成一体，轴流集气管的垂向段部位外壁车制密封性管螺纹并通过螺纹连接与气管连接套相连。
[0011]锥状轴流叶片采用楔形板式叶片构造，各锥状轴流叶片沿轴流脱气管周向的两侧叶面所在平面间的夹角呈锐角，各锥状轴流叶片沿轴流脱气管轴向的叶片外形呈梯形。
[0012]气管连接套的主体部分嵌入轴流排气管的管腔且其上端通过法兰连接与T型轴流管和T型缓冲管连为一体，气管连接套的内壁下部通过螺纹连接将锥状轴流叶片和轴流集气管固定于轴流脱气管的右侧管腔。
[0013]第一级四股轴流快速脱气作业流程为，含气井液经由轴流仿锥体的入液锥导入造轴流齿柱，各造轴流齿将含气井液分割成四股轴流，造轴流齿槽内四股轴流不断提速和换向并沿轴向朝左斜切流入T型轴流管，四股轴流高速旋转并不断向前推进，期间含气井液的大部分液相逐渐甩向轴流脱气管的管壁并形成旋转流动的一级液流，一级液流经轴流集气管的水平段部位外壁导入锥状轴流叶片并调整为轴向均匀流后由轴流排液管排出；与此同时，含气井液中的气相不断运移至轴流脱气管的中央部位并形成旋转锥芯式的一级气流，一级气流沿轴向朝右进入轴流集气管并由轴流排气管和气管连接套排出。
[0014]第二级旋流脱气器采用立式柱锥单管体并实施第二级单股旋流快速脱气作业，脱除一级液流中剩余液相而形成二级气流和二级液流，它包括仰角进液管、柱锥旋流管、柱状旋流叶片和旋流集气管。
[0015]仰角进液管采用长直圆管且倾斜放置，仰角进液管的一端通过法兰连接与T型轴
流管连为一体且其另一端通过圆周焊固定于柱锥旋流管的管壁。
[0016]柱锥旋流管采用顶端法兰盘封闭的柱形和锥形组合管体且其底端通过法兰连接与二级排液管汇连为一体，柱锥旋流管由上柱形旋流管段、锥形旋流管段和下柱形旋流管段组合而成，上柱形旋流管段的管壁钻有圆形流道并与仰角进液管保持联通，且仰角进液管的内壁与上柱形旋流管段的内壁结合处保持相切，保证一级液流经仰角进液管顺利切入上柱形旋流管段，锥形旋流管段的内壁采用倒锥面而上柱形旋流管段和下柱形旋流管段的内壁采用圆柱面且三管段的轴向高度依次减小。
[0017]柱状旋流叶片采用矩形平板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，第一级轴流脱气器、第二级旋流脱气器和第三级射流脱气器相互间通过法兰连接组合成T型管网，一级轴流脱气控制系统、二级旋流脱气控制系统和三级射流脱气控制系统实现远程自动控制第一级四股轴流快速脱气作业、第二级单股旋流快速脱气作业和第三级换向射流深度脱气作业流程，其特征在于：第一级轴流脱气器；所述第一级轴流脱气器脱除含气井液大部分液相而形成一级气流和一级液流，它包括T型轴流管及其内的轴流仿锥体、锥状轴流叶片和轴流集气管以及气管连接套；轴流仿锥体由入液锥、造轴流齿柱和出液锥组合而成，造轴流齿柱的四个造轴流齿沿圆周方向均匀分布，各造轴流齿间形成四条造轴流齿槽并依据过盈配合实现轴流仿锥体在轴流脱气管左侧管腔的轴向固定；T型轴流管采用轴流脱气管、轴流排液管和轴流排气管组成的三通式管体，锥状轴流叶片采用楔形板式叶片并沿轴流集气管的水平段部位周向均匀分布，气管连接套通过螺纹连接将锥状轴流叶片和轴流集气管固定于轴流脱气管的右侧管腔；第二级旋流脱气器；所述第二级旋流脱气器脱除一级液流中剩余液相而形成二级气流和二级液流，它包括柱锥旋流管及其内的柱状旋流叶片以及一个仰角进液管和一个旋流集气管；仰角进液管采用长直圆管且倾斜放置，柱锥旋流管采用顶端法兰盘封闭的柱形和锥形组合管体并由上柱形旋流管段、锥形旋流管段和下柱形旋流管段组合而成，柱状旋流叶片采用矩形平板式叶片并依据圆周焊固定于柱锥旋流管的下部管腔，各柱状旋流叶片的内侧彼此间形成细长柱形旋流通道，旋流集气管由气流捕集锥壳和输气长弯管焊接而成；第三级射流脱气器；所述第三级射流脱气器脱除一级气流和二级气流携带的小粒径液滴而形成三级气流和三级液流，它包括T型射流管和T型缓冲管及其内的射流弯管以及射流连接盘；T型缓冲管采用气流缓冲管和气流输送管组成的三通式管体，T型缓冲管通过法兰连接与射流连接盘、T型射流管和旋流集气管连为一体，T型射流管采用射流积液管和射流排液管组成的三通式管体，射流弯管与气流缓冲管之间形成双管缓冲环腔，同时射流弯管与射流积液管之间形成双管射流环腔；一级轴流脱气控制系统；所述一级轴流脱气控制系统的一级输液管汇设置电磁流量计和紧急关断阀，一级输液管汇和一级排气管汇各设一套压力气动控制阀，轴流排液管和轴流排气管分别设有压力变送器，一级排液管汇设置液位气动控制阀，T型轴流管设有液位变送器；二级旋流脱气控制系统；所述二级旋流脱气控制系统的二级排气管汇设置压差气动控制阀，旋流集气管和二级排液管汇各设一套压力变送器且二级输液管汇设有两套压差变送器，二级排液管汇设置超声波液体流量计和液位气动控制阀，下柱形旋流管段设有液位变送器；三级射流脱气控制系统；所述三级射流脱气控制系统的三级排气管汇依次设置超声波气体流量计和压力气动控制阀，输一级气流管汇和输二级气流管汇分别设有压力变送器，三级排液管汇依次设置超声波液体流量计和液位气动控制阀，T型射流管设有液位变送器。2.根据权利要求1所述的T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，其特征在于：所述第一级轴流脱气器水平放置，第二级旋流脱气器和第三级射流脱气器沿垂向放置并同时与第一级轴流脱气器垂直相交布置；
所述一级轴流脱气控制系统、二级旋流脱气控制系统和三级射流脱气控制系统自动调控含气井液以及各级气流和各级液流的流量与流压。3.根据权利要求1所述的T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，其特征在于：所述第一级轴流脱气器采用卧式柱状单管体，轴流仿锥体的入液锥和出液锥均采用圆锥面，造轴流齿柱的各造轴流齿的齿线采用沿轴流脱气管内壁展开的螺旋线，各造轴流齿的齿线所在螺旋线的螺距沿轴向逐渐增大，同时各造轴流齿的齿线所在螺旋线的左端点处切线与轴流脱气管的轴线保持平行且其右端点处的切线与轴流仿锥体的中心线保持交错；造轴流齿柱的各造轴流齿槽的剖面呈内宽外窄的梯形，各造轴流齿的齿顶面位于同一柱面且其齿顶面与轴流脱气管的内壁之间采用过盈配合。4.根据权利要求1所述的T型管网三级轴流气液分离装置及实时控制系统，其特征在于：所述第一级轴流脱气器实施第一级四股轴流快速脱气作业，T型轴流管的轴流脱气管左侧端通过法兰连接与一级输液管汇连为一体，轴流脱气管和轴流排气管的内壁均采用柱面且两管段之间垂直相交布置，轴流排液管的内外壁采用不同锥度的锥面；所述轴流集气管采用弯管，锥状轴流叶片和轴流集气管之间采用圆周焊方式连成一体，各锥状轴流叶片沿轴流脱气管轴向的叶片外形呈梯形，气管连接套的主体部分嵌入轴流排气管的管腔且其上端通过法兰连接与T型轴流管和T型缓冲管连为一体。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春花，刘新福，陈基，郝忠献，耿莉，吴晓明，郝爱刚，刘峰，王建峰，王德祥，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：