独立外置式液位调节装置和外置液位调节的油气分离器的制作方法

本发明涉及液位调节技术领域，是一种独立外置式液位调节装置和外置液位调节的油气分离器。

背景技术：

原油集输中，油气分离器广泛应用在油田计量站/接转战和联合站中。油井采出液在油气分离器中首先进行气液分离，然后气体从分离器上部管道计量或处理后外输。液体从分离器下部管道计量或处理后外输。

油气分离器要能保持良好的分离效果，需要对其中的液位和压力进行控制。压力控制的目的在于保证分离器内具有一定的压力，有利于下部管道排液，不至于液位过高而溢入气路管线，或淹没分离器内的计量设备而造成计量设备损坏。液位控制的目的在于保证距离液体输出口一定高度的最低安全液位（液封段），防止气体窜入排液管线，避免发生计量不准的情况，或者防止气体窜入排液管线而导致液体管线中的设备因气蚀而损坏。

目前，油田在用的油气分离器的液位调节装置是机械连杆式浮子液位调节器，因其无需外加能源，机械式自调等优点得到广泛应用。浮球安装在分离器罐体内，液位升高时，浮球上升，通过机械连杆作用，使出口阀门阀芯上升，增加阀门开度，直至阀门完全打开；液位下降时，浮球下降，通过机械连杆作用，减小阀门开度，直至阀门完全关闭。

但是这种方法存在的明显缺点：

1、浮球安装在分离器罐体内，出油阀安装在罐体外，浮球通过伸出分离器的机械连杆机构控制出油阀门开度，连杆机构在伸出部位必定存在动密封容易泄露的问题。在蒸汽辅助的稠油生产中，产出液温度较高，此问题益发突出，特别是在sagd生产工艺下，产出液温度最高会达到220℃左右，压力1.6mpa，计量用油气分离器的机械连杆式浮子液位调节器的密封损坏现象异常频发，现场维修人员迫切希望改变此种局面。

、油田一般地处环境恶劣，特别又是在稠油生产中，一般伴有硫化氢等腐蚀性气体，更加剧了外露机械零部件的锈蚀，加速液位调节器的损坏。维修频繁，造成大量的维护费用支出和停机损失。

、整体安装、维修需在分离器罐体内外关联操作，工作起来极为不便。

技术实现要素：

本发明提供了一种独立外置式液位调节装置和外置液位调节的油气分离器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前分离器的液位调节装置采用机械连杆机构存在连接动密封易损坏的问题，以及稠油生产中腐蚀性气体对液位调节装置锈蚀和安装维修不便的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种独立外置式液位调节装置，包括上罐体、下罐体、浮球、出油阀体和连接杆；上罐体的下端和下罐体的上端通过法兰密封连接形成一个封闭的罐体，罐体的上端外部设置有与罐体内部连通的气体压力平衡接管，罐体的下端外部设置有与罐体内部连通的导向接管，浮球设置在罐体内，浮球的外径大于导向接管的上端口；出油阀体包括上接管、下接管、左接管和右接管，上接管的下端、下接管的上端、左接管的右端和右接管的左端共同连通形成一个呈四通阀体的出油阀体，左接管的轴线位置低于右接管的轴线位置，上接管的上端内固定安装有与上接管轴线垂直的安装板，在安装板上设置有与上接管同轴的上安装孔，在上接管和下接管形成的管状腔体内安装有能够关闭或打开右接管的阀芯组件，阀芯组件以间隙配合的方式安装在上接管和下接管形成的管状腔体内，阀芯组件包括阀环和阀板，阀环的下端与阀板的上端面固定在一起，在阀板上设置有与上接管同轴的下安装孔，连接杆为下端细的杆体，连接杆的横截面外廓大于下安装孔的孔口，连接杆下端的细部穿过下安装孔，并且在阀板下方的连接杆细部上固定安装有防止连接杆从下安装孔内向上脱出的连接杆限位装置，左接管和上接管之间设置有分别与左接管和上接管连通的平衡管，连通上接管处的平衡管的位置高于右接管的位置，下接管的下端固定安装有能够密封下接管下端的法兰盖；导向接管的下端与上接管的上端通过法兰固定安装在一起，浮球的下端固定安装有导向杆，导向杆的下端穿过上安装孔与连接杆上端的细部固定安装在一起，在安装板下方的连接杆上安装有浮球上行限位装置，对应浮球上行限位装置外围的安装板上设置有液位平衡孔。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述浮球上行限位装置包括浮球挡片和第一定位螺母，浮球挡片包括挡片环和挡片板，挡片环的下端与挡片板的上端面固定安装在一起，挡片环上的上端面上开有至少一个的开口向上的槽口，挡片板的中部有通孔，挡片板通过通孔套装在连接杆的上部，在挡片板下方的连接杆上安装有第一定位螺母。

上述导向接管的上缘高于罐体内最低面，在导向接管的上端面上开有至少一个的开口向上的槽口。

上述浮球为薄壁浮球，浮球包括上部半球、中部圆环和下部半球，上部半球圆环的下缘与中部圆环的上缘密封固定在一起，中部圆环的下缘与下部半球圆环的上缘密封固定在一起。

上述导向杆的横截面为矩形或正方形或菱形。

上述连接杆限位装置为第二定位螺母，在阀板下方的连接杆细部上固定安装有防止连接杆从安装孔内向上脱出的第二定位螺母。

上述阀环的外壁上固定安装有密封圈。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用技术方案之一的独立外置式液位调节装置的外置液位调节的油气分离器，包括独立外置式液位调节装置和分离器筒体，分离器筒体的上部设置有与分离器筒体内部连通的气体输出管线，气体压力平衡接管与气体输出管线相连通，分离器筒体的下部与左接管通过液体排出管线相连通。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述罐体的下部外部设置有与罐体内部连通的液体压力平衡接管，在分离器筒体外设置有与分离器筒体内连通的分离器安全液位引出接管，分离器安全液位引出接管对应分离器筒体内的安全液位上限，液体压力平衡接管与分离器安全液位引出接管相连通。

本发明结构合理而紧凑，能够对浮球、出油阀体、阀芯组件、以及导向杆和连接杆进行独立封装，最大程度的进行保护，有效避免稠油生产中腐蚀性气体对该装置的锈蚀，并且由于本装置为独立外置式液位调节装置，有效避免了分离器腔体内外的连接动密封问题，降低因泄漏造成频繁停机情况，特别适用于高温的稠油生产工况，同时由于是独立于分离器的外置式液位调节装置，在该装置发生损坏需要更换时，可以整体更换，而且定期的维护保养、维修都非常简便。

附图说明

附图1为本发明中独立外置式液位调节装置的外部右视结构示意图。

附图2为本发明中独立外置式液位调节装置的主视剖视结构示意图。

附图3为本发明中浮球和导向杆的立体结构示意图。

附图4为本发明中出油阀体的立体结构示意图。

附图5为本发明中阀芯组件的主视剖视结构示意图。

附图6为本发明中连接杆的主视结构示意图。

附图7为本发明中安装板和法兰盘的立体结构示意图。

附图8为本发明中浮球挡片的第一视角立体结构示意图。

附图9为本发明中浮球挡片的第二视角立体结构示意图。

附图10为本发明中外置液位调节的油气分离器的结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上罐体，2为下罐体，3为气体压力平衡接管，4为导向接管，5为浮球，6为上接管，7为下接管，8为左接管，9为右接管，10为安装板，11为上安装孔，12为阀环，13为阀板，14为下安装孔，15为连接杆，16为平衡管，17为法兰盖，18为导向杆，19为液位平衡孔，20为浮球挡片，21为第一定位螺母，22为挡片环，23为挡片板，24为通孔，25为槽口，26为上部半球，27为中部圆环，28为下部半球，29为第二定位螺母，30为分离器筒体，31为气体输出管线，32为液体排出管线，33为液体压力平衡接管，34为分离器安全液位引出接管,35为密封圈。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图2的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图2的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1，如附图1、2、3、4、5、6、7所示，该独立外置式液位调节装置包括上罐体1、下罐体2、浮球5、出油阀体和连接杆15；上罐体1的下端和下罐体2的上端通过法兰密封连接形成一个封闭的罐体，罐体的上端外部设置有与罐体内部连通的气体压力平衡接管3，罐体的下端外部设置有与罐体内部连通的导向接管4，浮球5设置在罐体内，浮球5的外径大于导向接管4的上端口；出油阀体包括上接管6、下接管7、左接管8和右接管9，上接管6的下端、下接管7的上端、左接管8的右端和右接管9的左端共同连通形成一个呈四通阀体的出油阀体，左接管8的轴线位置低于右接管9的轴线位置，上接管6的上端内固定安装有与上接管6轴线垂直的安装板10，在安装板10上设置有与上接管6同轴的上安装孔11，在上接管6和下接管7形成的管状腔体内安装有能够关闭或打开右接管9的阀芯组件，阀芯组件以间隙配合的方式安装在上接管6和下接管7形成的管状腔体内，阀芯组件包括阀环12和阀板13，阀环12的下端与阀板13的上端面固定在一起，在阀板13上设置有与上接管6同轴的下安装孔14，连接杆15为下端细的杆体，连接杆15的横截面外廓大于下安装孔14的孔口，连接杆15下端的细部穿过下安装孔14，并且在阀板13下方的连接杆15细部上固定安装有防止连接杆15从下安装孔14内向上脱出的连接杆限位装置，左接管8和上接管6之间设置有分别与左接管8和上接管6连通的平衡管16，连通上接管6处的平衡管16的位置高于右接管9的位置，下接管7的下端固定安装有能够密封下接管7下端的法兰盖17；导向接管4的下端与上接管6的上端通过法兰固定安装在一起，浮球5的下端固定安装有导向杆18，导向杆18的下端穿过上安装孔11与连接杆15上端的细部固定安装在一起，在安装板10下方的连接杆15上安装有浮球上行限位装置，对应浮球上行限位装置外围的安装板10上设置有液位平衡孔19。

罐体设置为两半式，方便浮球5的安装；气体压力平衡接管3与分离器筒体30的气体输出口连接；浮球5的外径大于导向接管4的上端口，能够保证当浮球5下行时，可以有效对浮球5的下行距离限位；下接管7的下端固定安装有法兰盖17，当安装阀芯组件、连接杆15等部件时，或者需要清理出油阀体内部淤积的杂物时，打开法兰盖17即可；左接管8与分离器筒体30的出油口相连通，右接管9与原油集输管线相连通，平衡管16能够有效平衡分离器筒体30与罐体内的液位；浮球5带动导向杆18和连接杆15上下行时，导向杆18可以在上安装孔11内上下行，由于连接杆15的下端为细部并安装在下安装孔14内同时由连接杆限位装置定位，使得连接杆15下端细部与阀芯组件定位固定安装在一起并不能发生相对位移。左接管8的轴线位置低于右接管9的轴线位置，能够保证左接管8与右接管9上下错位并且右接管9位于左接管8的上方，这样设置的作用：1、能够有效减小由左接管8进入出油阀体的油的横向冲击力；2、当由左接管8进入出油阀体的油不会直接先进入右接管9排出，而且被撞击后能够径向初次的沉降，杂质沉降在下接管7内，进行过初次沉降后的油是在累积下液位上升至右接管9排出。

当分离器筒体30中的液位低于设定的安全液位，浮球5的浮力不足以克服合力f时，浮球5下行，进而推动导向杆18、连接杆15下行，进而推动阀芯组件下行关闭出油阀体中右接管9的出油口，分离器筒体30内液位将不再下降；当分离器中的液位高于设定的最低的安全液位，对浮球5的浮力逐渐增加，当对浮球5的浮力足以克服合力f时，浮球5上行，带动导向杆18、连接杆15上行，进而带动阀芯组件上行，逐渐开启出油阀体中右接管9的出油口，开始排液；通过以上的过程达到分离器筒体30内最低安全液位的动态平衡。

其中，f=f1+f2+f3+f4+f5+f6，f1=浮球5的重力，f2=阀芯组件的重力，f3=连接杆15的重力，f4=连接浮球5、阀芯组件、连接杆15和浮球上行限位装置其余部件的重力，f5=阀芯组件在出油阀体内的启动摩擦力，f6=实际液位差作用在阀芯组件上的压力。

本发明能够对浮球5、出油阀体、阀芯组件、以及导向杆18和连接杆15进行独立封装，最大程度的进行保护，有效避免稠油生产中腐蚀性气体对该装置的锈蚀，并且由于本装置为独立外置式液位调节装置，有效避免了分离器腔体内外的连接动密封问题，降低因泄漏造成频繁停机情况，特别适用于高温的稠油生产工况，同时由于是独立外置式液位调节装置，在该装置发生损坏需要更换时，可以整体更换，而且定期的维护保养、维修都非常简便。

实施例2，作为实施例1的优化，如附图2、8、9所示，浮球上行限位装置包括浮球挡片20和第一定位螺母21，浮球挡片20包括挡片环22和挡片板23，挡片环22的下端与挡片板23的上端面固定安装在一起，挡片环22上的上端面上开有至少一个的开口向上的槽口25，挡片板23的中部有通孔24，挡片板23通过通孔24套装在连接杆15的上部，在挡片板23下方的连接杆15上安装有第一定位螺母21。浮球挡片20可以固定安装在第一定位螺母21上方的连接杆15上，也可以在连接杆15和导向杆18上滑动，当浮球5带动导向杆18和连接杆15上行时，当上行至安装板10、浮球挡片20、第一定位螺母21接触时，此时为浮球5上行的上限。由于浮球挡片20的上缘与安装板10的下端面接触时，油（尤其是稠油）会在浮球挡片20的上缘与安装板10的下端面之间产生很大的表面张力，使得后续当分离器筒体30内的液位上升后，浮球5还需要克服该表面张力才能上行，这样会导致浮球5上行滞后或上行失败，进一步导致分离器筒体30内的液位调节不及时或失败，当在挡片环22的上端面上开有槽口25后，就能够有效减小油在浮球挡片20的上缘与安装板10的下端面之间产生的表面张力，保证浮球5在分离器筒体30内的液位上升后能够及时上行。

实施例3，作为上述实施例的优化，如附图2、4所示，导向接管4的上缘高于罐体内最低面，在导向接管4的上端面上开有至少一个的开口向上的槽口25。在浮球5下行的过程中，当浮球5下行至浮球5的底部曲面与导向接管4的上缘接触时，由于油（尤其是稠油）会在浮球5与导向接管4的接触面之间产生很大的表面张力，使得后续当分离器筒体30内的液位上升后，浮球5还需要克服该表面张力才能上行，这样会导致浮球5上行滞后或上行失败，进一步导致分离器筒体30内的液位调节不及时或失败，当在导向接管4的上端面上开有槽口25后，就能够有效减小油在浮球5与导向接管4的接触面之间产生的表面张力，保证浮球5在分离器筒体30内的液位上升后能够及时上行。

实施例4，作为上述实施例的优化，如附图2、3所示，浮球5为薄壁浮球5，浮球5包括上部半球26、中部圆环27和下部半球28，上部半球26圆环的下缘与中部圆环27的上缘密封固定在一起，中部圆环27的下缘与下部半球28圆环的上缘密封固定在一起。该结构的浮球5能够有效增加浮力效果。

实施例5，作为上述实施例的优化，如附图1、2所示，导向杆18的横截面为矩形或正方形或菱形。横截面为矩形或正方形或菱形的导向杆18可以防止浮球5在上行或下行的过程中侧转。

实施例6，作为上述实施例的优化，如附图2所示，连接杆限位装置为第二定位螺母29，在阀板13下方的连接杆15细部上固定安装有防止连接杆15从安装孔内向上脱出的第二定位螺母29。采用定位螺母作为连接杆限位装置便于实施，降低生产成本。

实施例7，阀环12的外壁上固定安装有密封圈35。当阀芯组件上行后或下行时，密封圈35能够有效进行动密封。

实施例8，如附图10所示，该使用根据实施例1至实施例7的独立外置式液位调节装置的外置液位调节的油气分离器，包括独立外置式液位调节装置和分离器筒体30，分离器筒体30的上部设置有与分离器筒体30内部连通的气体输出管线31，气体压力平衡接管3与气体输出管线31相连通，分离器筒体30的下部与左接管8通过液体排出管线32相连通。本发明能够对浮球5、出油阀体、阀芯组件、以及导向杆18和连接杆15进行独立封装，最大程度的进行保护，有效避免稠油生产中腐蚀性气体对该装置的锈蚀，并且由于本装置为独立外置式液位调节装置，有效避免了分离器腔体内外的连接动密封问题，降低因泄漏造成频繁停机的现象发生，特别适用于高温的稠油生产工况，同时由于是独立外置式液位调节装置，在该装置发生损坏需要更换时，可以整体更换，而且定期的维护保养、维修都非常简便。

实施例9，作为实施例8的优化，如附图10所示，罐体的下部外部设置有与罐体内部连通的液体压力平衡接管33，在分离器筒体30外设置有与分离器筒体30内连通的分离器安全液位引出接管34，分离器安全液位引出接管34对应分离器筒体30内的安全液位上限，液体压力平衡接管33与分离器安全液位引出接管34相连通。液位压力平衡接管与分离器安全液位引出接管34相连通，以保证分离器筒体30与罐体内液位最大程度的流动平衡效果。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。