一种管道式油水分离装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种管道式油水分离装置，其特征在于：它包括一管道，管道内由若干独立且叠摞的螺旋通道组成，管道分为一体连通的上部管和下部管，上部管顶部连接一具有法兰的顶筒，各螺旋通道的进口间隔设置在顶筒内，上部管的中心设置有一两端封闭的导向管，导向管的锥头高于各螺旋通道的进口，下部管的中心为一与各螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，下部管底部连接一环形底筒，环形底筒上设置有水相出口管，环形底筒的中心穿设有一与集油管路连通的油相出口管。本实用新型专利技术由于较精确地设计了上部管内各螺旋通道的展开长度和圈数，因此能有效地减小分离系统的体积，并有效地提高了油水混合液的分离效率，使油水分离更加精确。本实用新型专利技术可广泛应用在各种油气田分离系统中。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种将油水两相混合液进行分离的装置，特别是关于一种应用在海洋生产平台、水下生产系统以及陆上油气田分离系统中的管道式油水分离装置。
技术介绍
目前，在海上油气田和陆上油气田生产过程中，油水分离工艺占据着很重要的地 位，旋流分离方法作为一种高效分离方法，广泛应用在各种分离设备中。随着油田后期采出 液进入高含水阶段，同时为了使目前现有的工艺处理设备满足后期生产的要求，因此必须 对现有设备进行必要的改造。在海洋采油平台上，由于空间的限制，并不适合进行大规模的 改造，此时，小型、高效的处理设备倍受推崇。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种将油气田中油水精确分离的管道式 油水分离装置。 为实现上述目的，本技术采取以下技术方案一种管道式油水分离装置，其特 征在于它包括一管道，所述管道内由若干独立且叠摞的螺旋通道组成，所述管道分为一体 连通的上部管和下部管，所述上部管顶部连接一具有法兰的顶筒，各所述螺旋通道的进口 间隔设置在所述顶筒内，所述上部管的中心设置有一两端封闭的导向管，所述导向管的锥 头高于各所述所述螺旋通道的进口，所述下部管的中心为一与各所述螺旋通道腔室内侧连 通的集油管路，所述下部管底部连接一环形底筒，所述环形底筒上设置有水相出口管，所述 环形底筒的中心穿设有一与所述集油管路连通的油相出口管。所述螺旋通道为独立且叠摞的四个，且螺旋通道的进口呈90°间隔设置。 各所述螺旋通道的截面形状为矩形。 所述水相出口管为一根以上，且呈螺旋状设置。r 18 i w 所述上部管内各所述螺旋通道展开后的长度为J = ^T7^~"— ; 、M ，" 、P ￡/邵 〃 co"f J根据各所述螺旋通道展开后的长度得到所述上部管内各所述螺旋通道的圈数为 = Z/)S =_18 u_，", 、/」2 其中R为各所述螺旋通道的旋转半径；w为各^ (P鄉-P咖，)卞;r +f所述螺旋管道的径向截面宽度；u。。nt为油相的动力粘度；d为水相颗粒直径；P 一为水相颗 粒的密度；P 。。nt为油相密度；x为单个所述螺旋通道的螺距，x = 4 (h+h' ) ， h，为所述管道 内各所述螺旋通道之间隔板壁厚；u为油水混合液在各所述螺旋管道进口的流速；S为单个 所述螺旋通道一周螺旋线的周长。 本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本技术由于采用了 一由多个独立的螺旋通道组成的管道，并将管道中部分为一体连通的上部管和下部管，当4油水混合液经过上部管流动后，可以产生离心力，使密度较大的水相液体向下部管内的螺 旋通道腔室外侧移动，同时油相液体在水相液体的压力作用下向螺旋通道腔室内侧聚集， 因此实现了油水分离的状态。2、本技术由于在上部管的中心设置有带有锥头的导向 装置，该锥头能更好的将流入的油水混合液分流至四个螺旋通道的进口 ，并减少油水混合 液进入各螺旋通道后内部流场的紊乱，保证了油水分离的效率。3、本技术由于在下部 管的中心设置有与各螺旋通道腔室内侧相通的集油管路，在管道底部连接一环形底筒，环 形底筒的底部与两螺旋型水相出口管连接，一油相出口管与集油管路连通，使聚集在下部 管内各螺旋通道腔室内侧的油相液体可以通过集油管路流入油相出口管，由油相出口管流 出，水相液体则由环形底筒底部的水相出口管流出，因此实现了油水分离的目的。4、本实 用新型由于较精确地设计了上部管内各螺旋通道的展开长度和圈数，因此能有效地减小分 离系统的体积，并有效地提高了油水混合液的分离效率，使油水分离更加精确。5、本实用 新型由于采用螺旋型水相出口管，这样可以降低下部管出口处的液体流动方向由切向变为 轴向时对管道内油水混合液流场造成的影响，保证了油水的分离效率。6、本技术采用 在管道的横截面上四个螺旋通道的进口成90°排列，各螺旋通道的螺旋线升角由入口处的 90°逐渐过渡到上部管内螺旋线的相对平滑的角度，这样可以将沿轴向流入的油水混合液 平缓过渡转化为沿切向流入，有效地减少油水混合液动能的损失，并降低了由于轴向剪切 以及涡流造成油相颗粒破碎乳化作用，进一步提高了油水混合液的分离效率。本技术 可广泛应用在各种油气田分离系统中。附图说明图1是本技术的具有四个螺旋通道的装置整体结构剖面示意图 图2是本技术的油水混合液进口俯视图 图3是本技术的水相颗粒受力分析 图4是本技术的单个螺旋管道的一周螺旋线示意图具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。 如图1、图2所示，本技术设置一管道l，管道1内由若干个独立且叠摞的螺旋 通道11组成。以管道1由四个管截面为矩形的螺旋通道11组成为例，各相邻的两个螺旋 通道11之间通过厚度为h'的不锈钢钢板隔开，各螺旋通道11互不相通，形成独立的通道。 管道1分为一体连通的预分离段的上部管12和油水分离段的下部管13。上部管12的顶部 连接一顶筒2，顶筒2具有一法兰21，以便与前端装置连接。各螺旋通道11均带有独立的 进口 14，各进口 14设置在顶筒2内。在上部管12的中心设置一两端封闭的导向管3，导向 管3顶部带有一高于各进口 14的锥头4，锥头4能更好地将流入的油水混合液分流至四个 进口 14，并减少油水混合进入各螺旋通道11后内部流场的紊乱。在下部管13的中心设置 一与各螺旋通道11腔室内侧相通的集油管路5。下部管13底部与一环形底筒6连接，环形 底筒6上设置有一根以上的螺旋状水相出口管7连接。环形底筒6的中心穿设有一与集油 管路5连通的油相出口管8。在本技术中，设置有两个螺旋状水相出口管7。 上述实施例中，当管道l内为多个螺旋通道ll时，各进口 14在管道1的横截面上呈间隔设置。在本实施例中，四个螺旋通道ll的进口 14呈90°间隔设置在管道l的横截 面上，并且各螺旋通道ll的入口处的螺旋线升角由90。逐渐过渡到相对平滑的角度，这样 可以将沿轴向流入的油水混合液平缓过渡转化为沿切向流入，并可以有效地减少油水混合 液动能的损失，降低了由于轴向剪切以及涡流造成油相颗粒破碎乳化作用，提高了油水混 合液的分离效率。 本技术利用油水之间的密度差以及油水混合液在各螺旋通道11中旋转流动 产生的离心力，使油水混合液在上部管12内逐渐产生分离，并进入下部管13中。使密度较 大的水相液体沿径向向各螺旋通道11腔室外侧移动，从而使下部管13内为体积份数较大 的水相液体，并从螺旋型水相出口管7流出；油相液体则在水相液体压力作用下沿径向向 下部管13中的各螺旋通道11腔室内侧聚集，并流入集油管路5中，油相液体从油相出口管 8流出。 上述实施例中，根据水相液体从各螺旋通道11矩形界面腔室内侧沉降到腔室外 侧所需要的最长时间，可以采用以下步骤求出油水混合液基本分离时所需要的上部管12 内各螺旋通道11展开后的总长度和圈数 1)假设油水混合液在各螺旋通道11内中的流动为理想状态的层流，水相颗粒直 径为d，各螺旋通道ll的旋转半径为R，油水混合液的在单个螺旋通道ll的进口 14处的进 口流速为u，且油水两相液体之间不存在剪切作用，则体积为V的水相颗粒受到的离心加速 度a为a = u2/R (1)当油水混合液在单个螺旋通道11的进口 14处的进口流速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道式油水分离装置，其特征在于：它包括一管道，所述管道内由若干独立且叠摞的螺旋通道组成，所述管道分为一体连通的上部管和下部管，所述上部管顶部连接一具有法兰的顶筒，各所述螺旋通道的进口间隔设置在所述顶筒内，所述上部管的中心设置有一两端封闭的导向管，所述导向管的锥头高于各所述螺旋通道的进口，所述下部管的中心为一与各所述螺旋通道腔室内侧连通的集油管路，所述下部管底部连接一环形底筒，所述环形底筒上设置有水相出口管，所述环形底筒的中心穿设有一与所述集油管路连通的油相出口管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，李清平，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油研究中心，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]