过滤元件、聚结挡板、过滤容器和方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及过滤容器、聚结挡板、和/或过滤元件以及与该用途相关联的方法。
【背景技术】
[0002]过滤容器和聚结器在现有技术中通常是已知的，这些过滤容器和聚结器例如为在授予Perry Jr.等人的美国专利N0.6,168,647； Burns等人的美国公布文献N0.2012/0210688 ;Burns等人的美国公布文献N0.2013/0062273;以及授予Burns等人的美国专利N0.7，108，738中所示的过滤容器和聚结器，可采用被以参引的方式结合作为本发明的不同方面的这些参考文献中的每一篇的全部公开内容并且改进适用于这些现有已知的过滤容器和聚结系统。
[0003]某些方面也特别适用于两级过滤系统，例如在’647专利和’ 688公布文献中示出的两级过滤系统。这些特殊类型的过滤容器是已知的并且可从位于德克萨斯州MineralWells的克拉克集团公司(CLARC0R)的Peco Facet公司购买到、以商品名称为GEMINI进行销售。通常，在这类系统中，诸如天然气之类的气态流体或其它工业气体被迫通过不同的过滤级元件高压，从而允许从气态流体中移除多种污染物。时常地，该移除涉及会被作为液滴夹带在气流中的油和例如包括原油的其它碳氢化合物的移除。十分需要在满足通过该容器的足够大的流量和生产速率的同时获得高移除效率。
[0004]当前，对于许多生产现场，例如在压裂区域以及某些油气生产区域中，存在非常难以聚结的碳氢化合物。尽管例如由前述’ 688专利和’ 647公开文献涵盖的现有GEMINI容器提供了一定数量的过滤和性能，但本文讨论了进一步的改进。
【发明内容】
[0005]在一个方面中，本发明提供了一种包括管状延伸部的管状挡板。多个孔隙形成到该管状延伸部中。至少一个排放孔被形成到该管状延伸部中。该管状延伸部包括位于至少一个排放孔的相对轴向侧上的孔隙的区域。每个排放孔在流动面积上均大于孔隙中的相应的多个孔隙。
[0006]至少一个排放孔可包括多个排放孔。该管状延伸部可包括成轴向间隔关系布置的一系列排放孔。这为液体提供了从较大的排放孔排出和离开的多重机会。
[0007]该管状挡板可还包括下游部分和没有这一系列排放孔的上游部分，该下游部分包括一系列排放切口，该上游部分为该管状延伸部的长度的至少1 / 5。
[0008]该管状延伸部的孔隙度可介于20%和40%之间并且还可介于28%和35%之间。
[0009]在一个实施例中，没有百叶窗覆盖住这些孔隙。
[0010]该至少一个排放孔可交叉，并且由此可将相应的多个孔隙相连。然而，该特征也可以应用于如在【背景技术】中提到的与现有技术中相同的这种百叶窗应用。
[0011]该至少一个排放孔可至少部分地沿着被安装在过滤容器中的管状挡板的重力底部延伸。
[0012]在一个实施例中，每个排放孔都可包括长度介于1英寸和4英寸之间且宽度介于1/8英寸和1/2英寸之间的切口。每个切口的长度均可周向地延伸，并且每个切口的宽度均可轴向地延伸。对于许多生产/工业高压容器而言，该管状延伸部可具有介于3英寸和8英寸之间的直径以及至少为1又1/2英尺的长度。
[0013]该管状挡板可具有至少一个排放孔，该至少一个排放孔覆盖住该管状挡板的圆周的不到1/3。
[0014]该挡板可还包括定向装置，该定向装置将该至少一个切口相对于该定向装置定向于预定的重力底部。
[0015]该管状延伸部可包括第一开放端和第二开放端，并且还包括联接到一个开放端的盖罩部分。该盖罩部分可包括端板和杯壁，该端板带有从一侧突出的支柱，该杯壁带有从相对的第二侧突出的窗口。该杯壁凭借窗口具有的孔隙度可以是该管状延伸部的孔隙度的至少两倍大。下游端处的该大流量可促进朝向下游端的轴向流动以及贯穿该过滤元件流向下游端的轴向流动。
[0016]该管状挡板可还包括相对于至少一个排放孔布置于预定方位的键，该键将至少一个排放孔相对于该键定向于预定的重力底部。在实施例中，该键可被形成到该支柱中并且可包括被形成到该支柱中的轴向延伸的沟槽。
[0017]管状挡板和/或过滤元件可还包括在相对的第二侧上被形成在端板或端盖部分上的方向指示，该方向指示被定向成指示该预定方位。
[0018]在另一方面中，本发明提供了一种结合有这种管状延伸部的过滤组件。该过滤组件可还包括过滤元件，该过滤元件包括带有内部中央流道的过滤介质环。该过滤元件可具有突出到管状延伸部中并由该管状延伸部接收的第一部分以及在该管状延伸部的第一开放端的外侧突出的第二部分。该过滤组件可还包括形成在过滤元件与管状延伸部之间的聚结收集腔室。该过滤元件可包括穿过该管状延伸部的第二开放端突出的第三部分。
[0019]本发明的另一方面涉及一种使用该过滤组件来聚结的方法。该方法可包括使其中夹带有液滴的气流流经过滤元件。该方法还包括使气流径向向外地流经该过滤介质环，同时沿途聚结所夹带的液滴。流动中的气流的流动以下列方式展开，即:轴向地移动通过聚结收集腔室并沿着管状延伸部朝向第二开放端驱动所夹带的液滴。该方法还包括将所夹带的液滴通过至少一个排放孔排出。
[0020]该方法可包括将至少一个排放孔定向于管状延伸部的重力底部并且引导流动中的气流使其沿着过滤元件的第一部分和第二部分轴向地流动。
[0021 ]在实施例中，流动中的气流的50 %到70%可从第一部分离开，并且流动中的气流的30%到50%可从第二部分离开。这可通过使径向流动在过滤元件的长度上更为均匀地扩散开，来降低贯穿过滤元件和/或挡板流出的径向流速。由于更为受控的流动较缓，因此，该降低的流速防止或降低了再次夹带液滴或液滴雾化的可能性。
[0022]一系列排放孔可以被沿着管状延伸部的区域成轴向间隔关系排列。随着流体向前流动，则与流向会发生再次雾化的端部的情形相比，存在着几种将液体排出的机会。
[0023]在另一实施例中，本发明提供了一种包括过滤容器的多级过滤元件组件，该多级过滤元件组件包括将该过滤容器划分成第一级和第二级的间隔件。在该间隔件中可存在至少一个开口。该多级过滤元件可还包括与第一级流体连通的入口端口以及与第二级流体连通的出口端口。一种过滤元件(例如，一个或多个过滤元件)可被设置在该过滤容器中并且延伸穿过该间隔件。管状挡板可环绕该过滤元件。该管状挡板可包括具有多个孔隙的非百叶窗式穿孔延伸部。
[0024]多级过滤元件中的流体流可通过入口端口进入第一级并径向向内地通过过滤元件并沿着限定在过滤元件内的内部腔室行进。它可径向向外地穿过该过滤元件以及可被限定在管状挡板与非百叶窗式穿孔延伸部之间的中间腔室。此后，它可流到环绕该管状挡板的低压腔室。该低压腔室在使用期间具有比该中间腔室低的压力。
[0025]该多级过滤元件组件可具有介于20%和40%之间的非百叶窗式穿孔延伸部的孔隙度，以便在第二级内在过滤元件的延伸部上提供穿过该过滤元件的更为均匀的流动。它可还具有介于28 %和35 %之间的孔隙度。
[0026]此外，该管状挡板可包括排放孔。每个排放孔均在流动面积上均可大于孔隙中的相应的多个孔隙并且可将孔隙中的相应的多个孔隙相连。在一个实施例中，排放孔至少部分地沿着该管状挡板的重力底部延伸。
[0027]该多级过滤组件可具有孔隙，这些孔隙具有介于0.002平方英寸和0.52平方英寸之间的孔隙尺寸。该孔隙尺寸可被相对于孔隙度进行选择以控制径向流速并在过滤元件与挡板之间提供背压以控制这种速度并使流体流更为均匀地扩散在过滤元件的长度上。
[0028]非百叶窗式穿孔管状延伸部可包括第一开放端和第二开放端。可存在联接到一个开放端的盖罩部分。该盖罩部分可包括端板和杯壁，该端板带有从一侧突出的支柱，该杯壁带有从相对的第二侧突出的窗口。杯壁凭借窗口具有的孔隙度可以是非百叶窗式穿孔延伸部的孔隙度的至少两倍大。
[0029]非百叶窗式穿孔延伸部可延伸穿过该间隔件。过滤元件可具有突出到非百叶窗式穿孔延伸部并由该非百叶窗式穿孔延伸部接收的第一部分。它可具有在非百叶窗式穿孔延伸部的第一开放端的外侧突出的第二部分。聚结收集腔室可形成在过滤元件与非百叶窗式穿孔延伸部之间。过滤元件可还包括突出穿过非百叶窗式穿孔延伸部的第二开放端的第三部分。
[0030]在再一实施例或方面中，本发明提供了键合。在一个实施例中，一种管状挡板包括带有多个孔隙的管状延伸部，这多个孔隙被形成到管状延伸部中。管状延伸部包括第一开放端和第二开放端。盖罩部分被联接到第一开放端和第二开放端中的一个。盖罩部分包括端板和杯壁，该端板带有从一侧突出的支柱，该杯壁带有从相对的第二侧突出的窗口。杯壁凭借窗口具有的孔隙度为管状延伸部的孔隙度的至少两倍大。在盖罩部分上形成键。
[0031]在一个实施例中，该键可被相对于管状延伸部布置于预定方位。例如，管状延伸部可具有底部部分，该底部部分相对于管状延伸部的其余部分具有更大的排放能力。
[0032]该键可被形成到支柱中。该键可包括沿着支柱形成并轴向地延伸的非圆形键合结构。该键合结构也可包括被形成到支柱中的轴向延伸的沟槽。
[0033]此外，该支柱可限定空腔，该空腔被形成到相对的第二侧中，用于安装过滤元件。该键合结构可从空腔的圆柱形表面延伸到该空腔中作为突部。
[0034]管状挡板(或在实施例中的过滤元件)可还包括方向指示，该方向指示形成在位于相对的第二侧上的该端板部分上并被定向成指示预定方位。
[0035]该键可包括相对于管状延伸部所环绕的中央轴线形成于预定角度位置处的棘爪。该支柱可包括锥形末端和圆柱形本体。该键可轴向地延伸到圆柱形本体和锥形末端中。
[0036]在又一实施例中，本发明提供了一种包括键合的管状挡板的多级过滤元件组件。该多级过滤元件组件可还包括过滤容器。间隔件将过滤容器划分成第一级和第二级。在间隔件中存在至少一个开口。入口端口与第一级流体连通。出口端口与第二级流体连通。过滤元件设置在容器中并延伸穿过该间隔件。该管状挡板环绕过滤元件并由支承格栅固定住。支承格栅提供用以接收支柱的安装开口以及与该键键合的相应的键。该键可以相对于过滤容器可旋转的方式锁定管状挡板，并由此向管状挡板提供预定方位。
[0037]多级过滤容器可还包括沿着管状延伸部形成的排放孔。该键可将排放孔定向于延伸部的重力底部以促进排放。
[0038]作为选择或另外，该键也可与过滤元件的端盖键合并且可旋转地锁定过滤元件和管状挡板。相应的键可包括从安装开口的圆形表面突出的接片。
[0039]在再一实施例中，本发明提供了一种包括带有内部中央流道的过滤介质环的过滤元件。端盖封闭住过滤介质环的一端。该端盖包括安装支柱并且沿着该安装支柱形成键。
[0040]该安装支柱可包括圆形表面，并且还包括形成到安装支柱中的棘爪，该棘爪中断了圆形表面并沿着圆形表面轴向地延伸。
[0041]在一个实施例中，安装支柱可包括轴向延伸的沟槽以提供键。安装支柱可包括锥形末端和圆柱形本体，并且该键结构可轴向地延伸到圆柱形本体和锥形末端中。
[0042]该键可提供用于与具有穿孔延伸部的管状