一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器的制作方法

本发明涉及一种分离器，具体涉及一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器。

背景技术：

常规油气井无水开采期很短，随着目前国内主力油气田相继进入开采的中后期阶段，注水强驱技术逐步在各个油田大规模推广应用，并取得了巨大的经济和社会效益，该技术的广泛应用，在采收率提高的同时，也伴随着地面采出液量增大，含水率不断升高。大量的高含水采出液给油田地面生产带来了一系列问题，比如加大了集输管线负荷，原油脱水系统不断改造扩建。其中，突出的是原油脱水，许多油田采用二段或三段，甚至有的采用四段流程进行脱水。传统的脱水工艺不仅流程复杂，工程建设投资高，而且耗能大，同时由于这种多段流程自动化水平低，也给油田的安全生产带来了难题。因此各油田为降低成本，节约能耗，提高竞争力，对研制新型高效节能原油脱水，脱气设备，采用新工艺，新技术日益重视起来。三相分离器的使用是油田进入中后期开发的需求，其作为一种结构简单，处理效率较高的设备而被广泛应用。

油气水三相分离器经过多年的发展，其性能不断完善，分离效率不断提高，在油田开发过程中得到了大量应用，但同时也存在一些问题，具体表现在以下几个方面:运行能耗高，常规油、气、水三相分离器的加热为进分离器前，采用混合液加热器加热和分离器进口处盘管加热，这两种加热器都存在加热工况复杂、泥沙多、易堵塞、易磨损等情况，且加热设备热效率低，容易损坏，加热设备检修困难等缺点；分离效率低，油田采出液在不断被开采的过程中，其组分和含量都在不断变化，油气水流量的波动会影响设备对气液和油水的分离效果，进而导致分离器分离性能下降；适应范围窄，抗波动能力差，当前应用的油气水三相分离器都根据现场的具体情况设计，只能够满足该条件下的油气水分离，若在其他油田应用，很可能会出现分离效果差的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器包括入口预分离器、太阳能集热—换热装置、罐体装置。

所述入口预分离器安装于壳体内部一端，包括排沙口、采出液入口、固体杂质收集室、油水回流室、液体分布口、旋流分离器入口室、集气室、气体出口、旋流分离器单管、入口预分离器筒体、反流孔，旋流分离器单管沿入口预分离器筒体周向均匀布置，最优地，外侧周向均匀布置8根，内侧周向均匀布置3根；排沙口安装于固体杂质收集室下部，反流孔安装于固体杂质收集室上部，采出液入口与旋流分离器入口室连接，气体出口与集气室连接，液体分布口安装于油水回流室；固体杂质收集室、油水回流室、旋流分离器入口室和集气室自下而上依次置于入口预分离器筒体内部。

所述太阳能集热-换热装置包括太阳能集热器、保温水箱、换热给水管道、循环泵、换热回水管道和换热单元，太阳能集热器通过管线与保温水箱连接，保温水箱、循环泵和换热单元通过换热给水管道依次连接，换热单元与太阳能集热器通过换热回水管道连接，此时，太阳能集热-换热装置形成闭合回路。

所述罐体装置包括壳体、气体外输管道、格栅式稳流板、波纹板聚结器、油室、出油口、出水口、水室、二级捕雾器、中间气体管道和一级捕雾器，气体出口、一级捕雾器、中间气体管道、二级捕雾器、气体外输管道依次连接形成气体管路，液体分布口与换热单元之间设有格栅式稳流板，换热单元后方依次设有波纹板聚结器、油室、水室，油室底部设有出油口，水室底部设有出水口。

所述换热单元包括换热板束、换热翅片，换热板束置于壳体内油水乳状层处，根据油滴上浮轨迹其外观呈直角梯形状；换热翅片钎焊于换热板束外壁，外形呈波纹板状，并在其波峰波谷处开设圆孔，在强化传热的同时，充分利用浅池原理加速油水分离。

所述格栅式稳流板的高度为壳体高度的3/4。

所述波纹板聚结器呈圆饼状，直径与壳体内径相同，在分离油水的同时也捕集壳体内部空间的液滴，波纹板依次交错叠加，并在波峰波谷处开设圆孔。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

(1)本发明将入口预分离器置于壳体内部，并使用多根切入式旋流分离器单管并联封装的形式，加大处理量和提高气液分离效率，同时利用旋流分离将液体中的砂石等固体杂质在进入下游分离工艺前分离掉，使油水混合相不含砂石杂质，避免了堵塞的问题，延长了油气水三相分离器的使用周期，能够适应采出液流量不稳定的工况，运行范围广。

(2)本发明在壳体内设置基于太阳能热利用技术的换热单元，可以直接对油水乳状液加热，最大程度改变油水两相的粘度，加速油水分离，并且热量来源于太阳能，通过太阳能集热-换热装置实现太阳能高效利用，并且在相关智能控制系统的智能控制下，实现加热炉与太阳能集热-换热装置之间的协同运行，大大降低传统油气水混合相的加热能耗。

(3)本发明采用直径与壳体内径相同的波纹板聚结器能够在进行油水分离的同时，利用液滴的撞击效应捕集油气水三相分离器内部液面上部空气中漂浮的凝结液滴，实现高效分离。

附图说明

图1是一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器的整体外观示意图

图2是一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器的内部结构示意图

图3是入口预分离器正视图

图4是入口预分离器剖视图

图5是图4中c-c剖面结构示意图

图6是太阳能集热-换热装置换热单元等轴测试图

图7是太阳能集热-换热装置换热单元俯视图

图8是图7中i的局部放大图

图9是图7中e-e剖面结构示意图

图10是图9中ii的局部放大图

其中，1、太阳能集热器，2、保温水箱，3、换热给水管道，4、循环泵，5、壳体，6、气体外输管道，7、入口预分离器，8、排沙口，9、格栅式稳流板，10、换热回水管道，11、换热单元，12、波纹板聚结器，13、油室，14、出油口，15、出水口，16、水室，17、二级捕雾器，18、中间气体管道，19、一级捕雾器，20、采出液入口，21、固体杂质收集室，22、油水回流室，23、液体分布口，24、旋流分离器入口室，25、集气室，26、气体出口，27、旋流分离器单管，28、入口预分离器筒体，29、反流孔，30、换热板束，31、换热翅片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1～10是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～10对本发明做进一步说明。

参照附图1～10：一种基于太阳能热利用技术的新型组合式油气水三相分离器，包括入口预分离器7、太阳能集热—换热装置、罐体装置，入口预分离器7安装于壳体5内部一端，包括排沙口8、采出液入口20、固体杂质收集室21、油水回流室22、液体分布口23、旋流分离器入口室24、集气室25、气体出口26、旋流分离器单管27、入口预分离器筒体28、反流孔29，旋流分离器单管27沿入口预分离器筒体28周向均匀布置，最优地，外侧周向均匀布置8根，内侧周向均匀布置3根，排沙口8安装于固体杂质收集室21下部，反流孔29安装于固体杂质收集室21上部，采出液入口20与旋流分离器入口室24连接，气体出口26与集气室25连接，液体分布口23安装于油水回流室22，固体杂质收集室21、油水回流室22、旋流分离器入口室24和集气室25自下而上依次置于入口预分离器筒体28内部。

太阳能集热-换热装置包括太阳能集热器1、保温水箱2、换热给水管道3、循环泵4、换热回水管道10和换热单元11，太阳能集热器1通过管线与保温水箱2连接，保温水箱2、循环泵4和换热单元11通过换热给水管道3依次连接，换热单元11与太阳能集热器1通过换热回水管道10连接，此时，太阳能集热-换热装置形成闭合回路。

罐体装置包括壳体5、气体外输管道6、格栅式稳流板9、波纹板聚结器12、油室13、出油口14、出水口15、水室16、二级捕雾器17、中间气体管道18和一级捕雾器19，气体出口26、一级捕雾器19、中间气体管道18、二级捕雾器17、气体外输管道6依次连接形成气体管路，液体分布口23与换热单元11之间设有格栅式稳流板9，换热单元11后方依次设有波纹板聚结器12、油室13、水室16，油室13底部设有出油口14，水室16底部设有出水口15。

换热单元11包括换热板束30、换热翅片31，换热板束30置于壳体5内油水乳状层处，根据油滴上浮轨迹其外观呈直角梯形状；换热翅片31钎焊于换热板束30外壁，外形呈波纹板状，并在其波峰波谷处开设圆孔，在强化传热的同时，充分利用浅池原理加速油水分离。

格栅式稳流板9的高度为壳体高度的3/4。

波纹板聚结器12呈圆饼状，直径与壳体5内径相同，在分离油水的同时也捕集壳体5内部空间的液滴，波纹板依次交错叠加，并在波峰波谷处开设圆孔。

工作原理：根据具体的运行工况，经加热炉加热到一定温度的油气水三相混合采出液通过采出液入口20进入旋流分离器入口室24，然后进入旋流分离器单管27利用旋流分离作用对油气水三相混合采出液进行气液固分离，其中分离出来的气体经过旋流分离器单管27的排气口进入集气室25，然后经过一级捕雾器19进一步气液分离，此时干净的气体进入中间气体管道18；分离出来的液固混合物经过旋流分离器单管27下部出口进入固体杂质收集室21，分离出来的固体杂质定期经排沙口8排出，而液体经过反流孔29进入油水回流室22，然后经过液体分布口23进入下游分离空间，经格栅式稳流板9的稳流作用，流型平稳的油水混合物流经换热单元11,进一步加热到油水分离的最佳温度，经进一步加热的油水混合物流经波纹板聚结器12，利用其高效聚结作用完成油水分离，分离出来的油相进入油室13经出油口14排出，进入原油集输系统，分离出来的水相进入水室16经出水口15排出，进入污水处理系统。在油水分离过程中蒸发的组分在壳体5内部液面上部空气中漂浮凝结成液滴，这些液滴经过波纹板聚结器12时利用液滴的撞击效应将其捕集下来，实现高效分离。在波纹板聚结器12之后的下游区域，即油室13和水室16上空的气液两相经过二级捕雾器17进行进一步气液分离，分离干净的气体与流经中间气体管道18的干净气体一同进入气体外输管道6，进入气体处理系统，至此实现油气水三相的高效分离。

太阳能集热-换热装置的工作原理：经太阳能集热器1加热到一定温度的水经输送管线进入保温水箱2，保温水箱2中的热水经循环泵4泵送至换热给水管道3进入换热单元11，利用换热单元11中的换热板束30和换热翅片31的高效换热效能和辅助油水分离性能对油水混合物进行高效换热和油水分离，完成换热作用的水经换热回水管道10回到太阳能集热器1中，此过程持续循环，能够有效降低油气水三相分离器的运行能耗，实现绿色生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。