页岩气开采用旋流式分离器制造技术

本发明专利技术公开了一种页岩气开采用旋流式分离器,涉及石油天然气开采地面建设工程领域，包括分离器壳体、前置腔、分布式切向孔、旋流室、旋流分离段、旋流筒、储液腔、气相聚集室、反射帽、破漩栅、中心管、除雾器等，所述分离器壳体上还有与前置腔连通的气液进口，分离器壳体底部有与储液腔连通的排液口，分离器壳体顶部开有气体出口。本发明专利技术能有效提高旋流分离器抗工况波动能力，提高分离效率和分离精度，以适应页岩气开采工况条件。应页岩气开采工况条件。应页岩气开采工况条件。

【技术实现步骤摘要】
页岩气开采用旋流式分离器


[0001]本专利技术涉及石油天然气开采底面建设工程领域，具体而言，涉及一种页岩气开采用旋流式分离器。

技术介绍

[0002]在页岩气田集输工程中，普遍需采用一种气液分离设备将来自井中的液体或砂粒从天然气中分离除去，现在通常采用的是重力分离器和旋流分离器两种，但由于重力分离器仅靠重力沉降分离，不仅沉降速度低，且设备体积尺寸大，不利于集成与撬装化；而旋流离心分离器虽效率高，但对线速度敏感性强，同时，由于页岩气生产井的特殊性，生产中的返排液(压裂液返出)形成的段塞效应会导致管路气液流量的波动性，使线速度不平稳，而线速度的不平稳性将直接影响影旋流沉降分离效果，使旋流分离器常常出现分离不干净，使分离后的天然气存在带液问题。
[0003]因此，现急需一种能够全面取代页岩气集输所采用的旋流分离和重力分离器，且分离器效果好、分离精度高的页岩气开采用旋流式分离器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种页岩气开采用旋流式分离器，能有效提高旋流分离器抗工况波动能力，提高分离效率和分离精度，以适应页岩气开采工况条件。
[0005]为实现本专利技术目的，采用的技术方案为：一种页岩气开采用旋流式分离器，包括分离器壳体，分离器壳体内安装有旋流分离结构，旋流分离结构内部具有旋流室，旋流室呈圆环状；所述旋流分离结构外还设有前置腔，旋流分离结构上还开设有连通前置腔和旋流室的分布式切向孔，且分布式切向孔与旋流室内壁相切；所述分离器壳体上还开设有与前置腔连通的气液进口。
[0006]进一步的，所述前置腔环绕在旋流分离结构外围；所述分布式切向孔为多个，多个分布式切向孔沿旋流室的圆周方向均匀间隔布置。
[0007]进一步的，所述分布式切向孔为扁窄孔。
[0008]进一步的，所述旋流分离结构包括旋流筒和中心管，旋流室为旋流筒内壁与中心管外壁之间形成的环形空间，且旋流室上端呈封闭状。
[0009]进一步的，所述旋流筒内还具有旋流分离室，且旋流分离室位于旋流室下方。
[0010]进一步的，所述旋流分离室底部还安装有反射帽，且反射帽与旋流筒同轴布置。
[0011]进一步的，所述反射帽下部呈圆锥状，反射帽中部呈圆柱状，反射帽顶部呈弧面状，且反射帽顶部中心还开设有回流气孔。
[0012]进一步的，所述反射帽中部与旋流筒内壁之间的环形空间内还设有破旋栅。
[0013]进一步的，所述分离器壳体内还具有气相聚集室，且气相聚集室位于中心管出口上方。
[0014]进一步的，所述分离器壳体内还安装有除雾器，且除雾器位于气相聚集室上方；所
述分离器壳体顶部还开设有气体出口。
[0015]进一步的，所述分离器壳体底部还具有储液腔，且分离器壳体底部还开设有排液口。
[0016]本专利技术的有益效果是,
[0017]1、通过在分离器壳体上设置前置腔，使流体在通过分布式切向孔进入旋流室之前先进入到前置腔内进行预分离，流体在前置腔内，在重力作用下使大尺寸液粒沉降聚集于前置腔底部，达到预分离目的，同时具有一定的缓冲功效，为后续的旋流提供较为平缓稳定的流速，确保分离器精度及效率，以适应页岩气开采工况条件。
[0018]2、通过使多个分布式切向孔沿旋流室圆周方向均匀间隔排布，不仅能起到分配流量的作用，且能使流体能对称、分散进入旋流室，使流体能够在周向上形成更加连续匀称的流线及离心强度。
[0019]3、通过将分布式切向孔设为扁窄孔，一是使流体通过分布式切向孔时更加贴近筒壁，使流体在进入旋流室一开始就缩短了离心沉降距离，能大大提高分离效率；二是利用分布式切向孔的高度，使流体在前置腔内预分离后的气液为上下分层(上部气，下部液)从孔口进入旋流室，即分布式切向孔上部为气相，分布式切向孔下部为流体；根据文献资料及经验表明，其中，旋流分离器对于气体介质的推荐线速度为15m/s—25m/s，而液体介质旋流分离线速度不能过高，速度越高扰动越严重，分离效率会随之下降，推荐线速度为3m/s—7m/s，当在同一孔口的液相流体和气相流体，在同一压差作用下，由于密度差异导致液相流体流速远低于气相流速，而按页岩气井开采工况进行计算分析，液相流体流速约为气相流速的五分之一，如果将气相速度设计在15m/s—25m/s，则流体流速正好就在3m/s—7m/s范围以内，根据流体仿真分析，其结论应征了本专利技术以上所述内容。
[0020]4、通过将反射帽中的下部设置成圆锥状，中部设置成圆柱状，顶部设置成弧面状，相对于现有的锥形反射帽，使反射帽中部与分离器壳体内壁形成环形液体流道，有利于贴附在分离器壳体内壁的液体顺畅下落(尤其页岩气中含有大量砂粒，收缩的底部不利于砂粒的下落)，而通过在该环形液体流道内设置破旋件，从而能有效消除旋流对储液器壳体内的搅动影响，解决了现有锥形反射帽因反射旋流贯穿于分离器底部而对储液器壳体内的液体微粒搅动夹带作用的弊端；同时，通过在顶部中心开设回流气孔，能有效使进入到储液器壳体内的气体形成回流通道，使储液器壳体内形成一个相对静止空间，有利于液粒下沉。
附图说明
[0021]图1是本专利技术提供的页岩气开采用旋流式分离器的结构示意图；
[0022]图2是图1中A
‑
A的剖视图；
[0023]图3是图2中B向旋转的分布式切向孔孔口形状示意图。
[0024]附图中标记及相应的零部件名称：
[0025]气液进口1，前置腔2，分布式切向孔3，分离器壳体4，旋流室5，旋流分离室6，反射帽7，破旋栅8，回流气孔9，储液腔10，排液口11，中心管12，气相聚集室13，除雾器14，气体出口15，旋流筒16。
具体实施方式
[0026]下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。
[0027]如图1、图2所示，本专利技术提供的一种页岩气开采用旋流式分离器，包括分离器壳体4、前置腔2、分布式切向孔3、旋流室5、旋流分离段6、旋流筒16、储液腔11、气相聚集室13、反射帽7、破漩栅8、中心管12、除雾器14等，所述分离器壳体4上还有与前置腔2连通的气液进口1，分离器壳体4底部有与储液腔10连通的排液口11，分离器壳体4顶部开有气体出口15。
[0028]所述前置腔2为分离器壳体4内壁与旋流筒7外壁之间形成的环形空间，前置腔2在旋流室5外围，它的作用是将从气液进口1进入的气液混合流体进行重力预分离，使大尺寸液粒沉降聚集于前置腔2底部，达到预分离目的，同时且具有一定的缓冲功效，为后续的旋流提供较为平缓稳定的流速，确保分离器精度及效率，以适应页岩气开采工况条件。
[0029]所述的分布式切向孔3用于连通前置腔2与旋流室5，分布式切向孔3为多个(根据流量参数确定个数)均匀间隔的分布在旋流室5一周，每个分布式切向孔3中心线均与旋流室5的内壁圆相切，不仅能起到分配流量的作用，且能使流体能对称、分散进入旋流室5，使液相流体能够在旋流筒10周向上形成更加连续匀称的流线及离心强度；所述分布式切向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.页岩气开采用旋流式分离器，其特征在于，包括分离器壳体(4)，分离器壳体(4)内安装有旋流分离结构，旋流分离结构内部具有旋流室(5)，旋流室(5)呈圆环状；所述旋流分离结构外还设有前置腔(2)，旋流分离结构上还开设有连通前置腔(2)和旋流室(5)的分布式切向孔(3)，且分布式切向孔(3)与旋流室(5)内壁相切；所述分离器壳体(4)上还开设有与前置腔(2)连通的气液进口(1)。2.根据权利要求1所述的页岩气开采用旋流式分离器，其特征在于，所述前置腔(2)环绕在旋流分离结构外围；所述分布式切向孔(3)为多个，多个分布式切向孔(3)沿旋流室(5)的圆周方向均匀间隔排布。3.根据权利要求1或2所述的页岩气开采用旋流式分离器，其特征在于，所述分布式切向孔(3)为扁窄孔。4.根据权利要求1所述的页岩气开采用旋流式分离器，其特征在于，所述旋流分离结构包括旋流筒(16)和中心管(12)，旋流室(5)为旋流筒(16)内壁与中心管(12)外壁之间形成的环形空间，且旋流室(5)上端呈封闭状。5.根据权利要求4所述的页岩气开采用旋流式分离器，其特征在于，所述旋流筒(16)内还具有旋流分离室(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高阳，杨昌平，唐馨，唐超，曾其科，龙东，赵均，陈缨，张庆，徐继东，陈自力，杨继鸿，陈学文，魏海亮，
申请(专利权)人：四川科宏石油天然气工程有限公司，
类型：发明
国别省市：