本发明专利技术提供了一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，涉及油气田油气集输处理工艺和设备技术领域，本发明专利技术提供了一种适应入口含气率大范围变化、分离效率高、结构紧凑的双级管式气液分离器。本发明专利技术通过结合依靠离心力分离的一级水平分离段和依靠“重力+离心力”分离的二级竖直分离段，实现对入口含气率大范围变化的高度适应能力。一级水平分离段内气相出口管采用锥形多层环状的特殊设计，可有效降低分离过程中工况波动对分离过程的影响；二级竖直分离段中设计安装有内筒，能够减小气液工况波动带来的不利影响。减小气液工况波动带来的不利影响。减小气液工况波动带来的不利影响。
【技术实现步骤摘要】
一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器
[0001]本专利技术涉及油气田油气集输处理工艺和设备
，尤其是涉及一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器。
技术介绍
[0002]在石油工业上游领域，油井产出物中难免含有一定的伴生气，而且其含量往往随着油气藏地质条件、油井开采年限以及开采压力的变化而改变，部分油田全生命周期内的含气量甚至会在10%~90%范围内变化。油气集输处理环节的重要任务就是通过有效实施气液分离、油水分离等过程以得到合乎相应要求的天然气、原油和油田采出水，其中气液分离过程通常放置在油水分离之前进行。因此，如何有效应对大含气量变化范围的气液分离问题对于油田生产实际意义重大。
[0003]目前油田普遍采用容积式分离器，主要依靠重力沉降作用进行气液分离，如立式气液两相分离器、卧式气液两相分离器、立式油气水三相分离器、卧式油气水三相分离器等。尽管容积式分离器技术相对较为成熟、对工况适应能力强，但存在占地面积大、分离效率低等缺点，使得其难以适应边际断块小油田和深水油田开发。例如，容积式分离器进行分离所需停留时间较长，设备体积、设备干重和湿重较大，对平台上部荷重和甲板面积的需求居高不下，直接导致深水浮式平台的设计建造成本急剧增加。这时若采用结构紧凑、分离效率高的管式分离器来替代容积式分离器，显然可以有效降低平台上部荷重和甲板面积需求，进而降低油田开发成本。另外，随着水下生产系统相关技术的不断发展，实施油井产出物海底分离处理的固有优点逐渐得到广泛认可，但容积式分离器直径较大且承受外压能力较弱，在深水尤其是超深水场合应用时的技术经济性较差，管式气液分离器则因其结构紧凑、承受外压能力强、水下安装方便等特点而颇具竞争优势。
[0004]管式气液分离器按照工作时的放置方式可分为水平式和竖直式。对于水平管式气液分离器而言，按照气液混合物在分离器内部的流动方向，可分为顺流式和逆流式气液分离器。水平顺流式气液分离器中，分离后的气相和液相方向相同，如专利ZL200680023429.6中提到的“用于分离固体、液体和/或气体混合物的分离器”，通过设置旋流元件，使气液混合物流动方向发生偏转并分离为重组分和轻组分，重组分和轻组分分别通过设置的出口排出，实现气液同向排出分离器。水平逆流式气液分离器中，分离后的气相和液相方向相反，如专利ZL201380052328.1中提到的“将液流旋流分离成气相和液相的设备以及配有该设备的容器”，通过设置在涡旋部件前端的气相出口和设置在涡旋部件后端的液相出口，使得分离后的气相和液相异向流出分离器。
[0005]竖直式分离器一般均为逆流式分离器，如专利ZL200920032330.3中提到的“管柱式气液旋流分离器”，利用切向入口产生旋流，实现气液两相的分离。尽管上述提到的管式分离器能够实现气相和液相的分离，但是难以适应入口工况的变化，尤其当入口含气率（气液比）变化幅度较大时，分离性能的表现往往难以令人满意。实际上对于油气田开发而言，随着开采年限的逐渐增加，地层压力的变化必然导致油井采出液的含气率发生变化。显然，
管式气液分离器只有能够较好地适应入口含气率的变化，才能在未来替代容积式气液分离器。令人遗憾的是，目前只有专利ZL201080069306.2提到的“高效分相器”能够适应入口含气率在一定范围内变化。该专利中设置了气核稳定装置，使分离器在处理入口含气率变化的工况时，气核能够保持稳定，提高分离效率。但该专利所述高效分相器能够应对的入口含气率变化范围十分有限。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，具有适应入口含气率大范围变化、分离效率高、结构紧凑以及多次分离的特点。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，包括一级水平分离段和二级竖直分离段，其中，所述一级水平分离段和所述二级竖直分离段相连接，所述二级竖直分离段的底端和顶端分别设置出液管和二级出气管；所述一级水平分离段内依次设置有旋流元件和气相出口管，所述气相出口管与所述一级水平分离段内的一级出气管相连通；所述气相出口管上存在界面流层处理结构，所述气相出口管与所述一级水平分离段的内侧面之间形成液相通道。
[0008]进一步地，所述气相出口管存在锥形外表面，沿远离所述旋流元件的方向所述气相出口管的锥形外表面直径逐渐增大，所述锥形外表面形成所述界面流层处理结构；所述锥形外表面的锥度范围为3
°
~5
°
。
[0009]进一步地，所述气相出口管包括分层管段，所述分层管段的管壁上形成夹层腔，所述分层管段底部区域的外侧面上设置与所述夹层腔相连通的流液口且所述流液口位于所述分层管段远离所述旋流元件的一侧，所述分层管段顶部区域的内侧面上设置与所述夹层腔相连通的流气口且所述流气口位于所述分层管段远离所述旋流元件的一侧，所述夹层腔、所述流液口以及所述流气口形成所述界面流层处理结构。
[0010]进一步地，所述分层管段包括锥形外层管和锥形内层管，所述锥形内层管套设在所述锥形外层管内且两者之间形成所述夹层腔，所述锥形外层管和所述锥形内层管之间设置环形的连接环且所述锥形外层管和锥形内层管通过所述连接环相连接，所述连接环位于远离所述旋流元件的一侧；所述锥形外层管的管壁上开设环形槽以形成所述夹层腔，所述锥形外层管的内层管壁上分布若干连通孔，所述锥形外层管的外层管壁上设置所述流液口，位于所述连接环靠近所述二级竖直分离段一侧的连通孔形成所述流气口。
[0011]进一步地，所述连通孔为矩形孔，所述连通孔沿所述内层管壁的周向分布，且沿所述内层管壁的轴向方向分布多圈所述连通孔。
[0012]进一步地，所述分层管段还包阻挡板，所述阻挡板设置在所述锥形外层管和所述锥形内层管形成的所述夹层腔以及所述锥形外层管上形成的所述夹层腔内，所述阻挡板位于所述分层管段靠近其直径大的一侧且所述阻挡板沿所述分层管段的轴线方向延伸，所述阻挡板用以沿所述分层管段的周向方向分割两层所述夹层腔；所述阻挡板为两个，两个所述阻挡板沿所述分层管段的周向方向分布，沿所述分层管段的周向方向两个所述阻挡板之间形成的位于上方的空间对应所述流气口，沿所述分层管段的周向方向两个所述阻挡板之
间形成的位于下方的空间对应所述流液口。
[0013]进一步地，所述气相出口管还包括柱形管段，所述柱形管段设置在所述分层管段直径大的一侧，所述柱形管段与所述分层管段相连接，所述柱形管段与所述一级出气管相连接，所述柱形管段上设置反向叶片，所述反向叶片与所述旋流元件上的叶片旋向相反。
[0014]进一步地，所述二级竖直分离段包括外筒和内筒，所述外筒的底端和顶端分别设置所述出液管和所述二级出气管，所述内筒设置在所述外筒内且两者之间形成环形空间，所述一级水平分离段插入所述外筒与所述内筒相连接。
[0015]进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，其特征在于，包括一级水平分离段（1）和二级竖直分离段（2），其中，所述一级水平分离段（1）和所述二级竖直分离段（2）相连接，所述二级竖直分离段（2）的底端和顶端分别设置出液管（21）和二级出气管（22）；所述一级水平分离段（1）内依次设置有旋流元件（3）和气相出口管（4），所述气相出口管（4）与所述一级水平分离段（1）内的一级出气管（11）相连通；所述气相出口管（4）上存在界面流层处理结构，所述气相出口管（4）与所述一级水平分离段（1）的内侧面之间形成液相通道。2.根据权利要求1所述的一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，其特征在于，所述气相出口管（4）存在锥形外表面，沿远离所述旋流元件（3）的方向所述气相出口管（4）的锥形外表面直径逐渐增大，所述锥形外表面形成所述界面流层处理结构；所述锥形外表面的锥度范围为3
°
~5
°
。3.根据权利要求1或2所述的一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，其特征在于，所述气相出口管（4）包括分层管段（41），所述分层管段（41）的管壁上形成夹层腔（411），所述分层管段（41）底部区域的外侧面上设置与所述夹层腔（411）相连通的流液口（412）且所述流液口（412）位于所述分层管段（41）远离所述旋流元件（3）的一侧，所述分层管段（41）顶部区域的内侧面上设置与所述夹层腔（411）相连通的流气口（413）且所述流气口（413）位于所述分层管段（41）远离所述旋流元件（3）的一侧，所述夹层腔（411）、所述流液口（412）以及所述流气口（413）形成所述界面流层处理结构。4.根据权利要求3所述的一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，其特征在于，所述分层管段（41）包括锥形外层管（414）和锥形内层管（415），所述锥形内层管（415）套设在所述锥形外层管（414）内且两者之间形成所述夹层腔（411），所述锥形外层管（414）和所述锥形内层管（415）之间设置环形的连接环（416）且所述锥形外层管（414）和锥形内层管（415）通过所述连接环（416）相连接，所述连接环（416）位于远离所述旋流元件（3）的一侧；所述锥形外层管（414）的管壁上开设环形槽以形成所述夹层腔（411），所述锥形外层管（414）的内层管壁（417）上分布若干连通孔（418），所述锥形外层管（414）的外层管壁（419）上设置所述流液口（412），位于所述连接环（416）靠近所述二级竖直分离段（2）一侧的连通孔（418）形成所述流气口（413）。5.根据权利要求4所述的一种适应入口含气率大范围变化的双级管式气液分离器，其特征在于，所述连通孔（418）为矩形孔，所述连通孔（418）沿所述内层管壁（417）的周向分布且沿所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家庆，王强强，张明，丁国栋，尚超，石熠，姬宜朋，王春升，刘美丽，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。