油田用气液分离器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种油田用气液分离器，属于油田地面工艺的气液分离技术领域，为解决现有二氧化碳驱油田发生气窜后采出液中溶解大量二氧化碳气体难以解吸的问题而设计。本发明油田用气液分离器包括壳体，壳体内设置有超声波系统，超声波系统能产生超声波以提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率。本发明油田用气液分离器利用超声波的空化作用和机械作用来提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率，加速了二氧化碳驱油田采出液中二氧化碳气体的解吸，使进入分离器的采出液中的二氧化碳气体在规范规定时间内实现有效解吸，解决了二氧化碳驱油田采出液中二氧化碳气体难以解吸的难题。
【专利说明】
油田用气液分离器
技术领域
[0001]本发明涉及油田地面工艺的气液分离技术领域，尤其涉及一种油田用气液分离器。
【背景技术】
[0002]鉴于C02驱采油技术具有诸多的优越性，该采油技术得到了大量的推广。当C02驱油中后期发生气窜时往往会造成采出液中CO2气体含量剧增，若不能有效分离采出液中的大量二氧化碳气体和水的话会加剧后续设备的腐蚀状况。
[0003]因CO2在采出液中的溶解与解吸特性相较于常规伴生气存在很大区别，导致现有的油气分离方法(主要包括重力分离、惯性分离、过滤分离、离心分离以及各类方法的组合)无法在规定时间内实现C02气体的有效解吸。
[0004]气液分离器是油气田应用最多和最重要的气液分离设备，为了解决在⑶2驱油田发生气窜后采出液中会溶解大量CO2气体的问题，目前现场生产中仅凭借经验延长采出液在分离器内的停留时间以期能达到理想的解吸程度，但效果并不明显。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种提高了二氧化碳气体在采出液中解吸速率的油田用气液分离器。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种油田用气液分离器，包括壳体，所述壳体内设置有超声波系统，所述超声波系统能产生超声波以提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率。
[0008]特别是，所述壳体内沿所述采出液流动的方向依次形成有初级分离室和二级分离室，在所述初级分离室和二级分离室之间设置有前整流构件;所述初级分离室内设置有气液旋流分离器组件，所述超声波系统设置在所述二级分离室中。
[0009]进一步，所述气液旋流分离器组件包括依次连接的采出液入口、气液旋流分离器和倒T形布液管;所述气液旋流分离器的上方设置有气体出口，在所述倒T形布液管下方的水平布液管的两端和前端都设置有水平管出口。
[0010]特别是，所述超声波系统包括超声波换能器，所述超声波换能器安装在换能器箱体内，所述换能器箱体安装在固定槽上，所述固定槽固定在所述壳体的内壁上。
[0011]进一步，从所述超声波换能器的超声波发射面到所述采出液之间的金属厚度小于3mm ο
[0012]特别是，在所述壳体内且对应所述超声波系统的位置处设置有分段式电容传感器界面检测器。
[0013]特别是，所述壳体内还形成有消泡室，所述消泡室与所述二级分离室相邻、且所述消泡室相对于所述二级分离室位于采出液流动的下游方向；在所述消泡室与所述二级分离室之间设置有设定高度的隔板，在所述消泡室的上部设置有呈八字形的折流板。
[0014]进一步，在所述折流板上设置有锯齿状隔板。
[0015]特别是，在所述折流板和所述壳体之间、和/或在两层所述折流板之间设置有消泡网。
[0016]特别是，所述壳体内还形成有沉降室，所述沉降室与所述消泡室相邻、且所述沉降室相对于所述消泡室位于采出液流动的下游方向；所述沉降室与所述消泡室之间设置有后整流构件。
[0017]进一步，所述壳体内还形成有油室，所述油室与所述沉降室相邻、且所述油室相对于所述沉降室位于采出液流动的下游方向；所述油室与所述沉降室之间设置有油堰，所述油室的外壁连接至液体出口管路。
[0018]本发明油田用气液分离器的壳体内设置有超声波系统，利用超声波的空化作用和机械作用来提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率，加速了二氧化碳驱油田采出液中二氧化碳气体的解吸，使进入分离器的采出液中的二氧化碳气体在规范规定时间内实现有效解吸，解决了二氧化碳驱油田采出液中二氧化碳气体难以解吸的难题。
【附图说明】
[0019]图1是本发明优选实施例提供的油田用气液分离器的结构剖视图；
[0020]图2是本发明优选实施例提供的超声波换能器的安装结构剖视图。
[0021]图中:
[0022]1、外壳;2、初级分离室;3、二级分离室;4、消泡室;5、沉降室;6、油室;21、采出液入口； 22、气液旋流分离器;23、气体出口； 24、倒T形布液管;25、水平管出口； 26、前整流构件；31、固定槽;32、换能器箱体;33、超声波换能器;34、压紧装置;36、分段式电容传感器界面检测器;41、隔板;42、折流板;44、后整流构件;61、油堰;62、浮子液面调节器;63、液体出口管路;64、十字形防涡器;65、气体凝结器;66、丝网捕雾器;311、螺栓;321、主体结构；322、上盖板;323、声波作用面;324、螺栓;325、螺栓;326、安装槽;341、螺栓;421、消泡网。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0024]优选实施例:
[0025]本优选实施例提供一种油田用气液分离器，该气液分离器包括壳体I，壳体I内设置有超声波系统，通过超声波系统产生的超声波来提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率，解决了 CO2驱油田发生气窜后采出液中溶解的大量CO2气体无法快速解吸的问题。
[0026]如图1所不，该气液分离器的优选结构包括卧式的横截面呈圆筒的外壳I，在外壳I内依次形成初级分离室2、二级分离室3、消泡室4、沉降室5和油室6;超声波系统设置在二级分离室3中。图中箭头所示为采出液的流动方向。
[0027]初级分离室2中设有气液旋流分离器22，油田采出液经采出液入口21进入气液旋流分离器22。采出液在气液旋流分离器22内实现二氧化碳气液的初步分离，分离出来的气体经气体出口 23溢出，采出液进入倒T形布液管24中。倒T形布液管24下方的水平布液管上的开孔数量和开孔位置不限，优选的，在水平布液管的两端(分别朝向初级分离室2的前后侦睡)和前端(朝向初级分离室2的底面)都设置有水平管出口 25，倒T形布液管24具有布液和改变流向的作用，采出液能分别通过三个水平管出口 25均匀地流出。聚集在初级分离室2底部的采出液向二级分离室3流动。
[0028]初级分离室2与二级分离室3之间设有前整流构件26，经过初级分离的采出液经过前整流构件26后平稳地进入二级分离室3。
[0029]在二级分离室3的底部设有固定槽31，换能器箱体32固定在固定槽31上，超声波换能器33安装在换能器箱体32的空腔内壁上的特制安装槽中，压紧装置34将超声波换能器33的超声波发射面与换能器箱体32紧密贴合。保证超声波发射面到采出液之间的金属厚度小于3mm，从而减小超声波传递过程中的能量损失。
[0030]换能器箱体32为可承压密封金属壳，避免了超声波换能器33与采出液的直接接触，也使超声波换能器33免于承受压力，延长了超声波换能器33的使用寿命。
[0031]优选的，如图2所示，固定槽31与换能器箱体32通过4个螺栓311固定;换能器箱体32包括主体结构321、上盖板322和声波作用面323，其中，主体结构321和上盖板322通过螺栓324固定并密封，声波作用面323与主体结构321通过螺栓325固定，整个换能器箱体32为可承压密封设计。超声波换能器33安装在换能器箱体32内部空腔中的特制安装槽326内，并由特制的压紧装置34和螺栓341将超声波发射面紧密贴合在声波作用面323上。
[0032]超声波换能器33与换能器箱体32可以在壳体I外进行组装、组装完毕后再整体地通过壳体I上的安装孔固定在固定槽31上。
[0033]二级分离室3中设置有分段式电容传感器界面检测器36，用于测定采出液的液位高度以及泡沫位置。根据分段式电容传感器界面检测器36的测定结果来调节超声波功率、频率以及工作时间，在控制采出液发泡量的前提下尽可能加速二氧化碳气体于采出液中的解吸速率，避免因超声波频率或功率过大导致气体解吸速率过大而造成采出液发泡严重、进而发生“冒罐”的危险。经超声波促进解吸的采出液从二级分离室3流向消泡室4。
[0034]二级分离室3与消泡室4交界处的下半部分由隔板41隔开，经过二级分离的采出液以及产生的泡沫流经折流板42进入消泡室4。折流板42优选为呈八字形的双层结构并且在折流板42的表面设有锯齿状隔板，锯齿状隔板能延长采出液与泡沫的流动时间。
[0035]为了进一步延长采出液与泡沫的流动时间、加速泡沫的破灭，可以在折流板42上设置多层消泡网421。当采出液穿过这些消泡网421时泡沫会撞击在消泡网421的网孔上，加速了泡沫的溃灭、促进了气体解吸、使流至消泡室4底部的采出液中不再含有泡沫，解决了分离器有可能因发泡严重导致分离效率下降、甚至有可能发生“冒罐”危险的问题。经过消泡的采出液流入沉降室5。
[0036]沉降室5与消泡室4之间设有后整流构件44，使进入沉降室5的采出液流动得更稳定、均衡。经过沉降的采出液流入油室6。
[0037]在沉降室5与油室6之间安装有油堰61，避免采出液从沉降室5直接冲入油室6中。通过浮子液面调节器62控制液体出口管路63的出口流量、进而控制油室6内的液体界面高度。为了防止发生虹吸现象，在油室6的油出口处设置了十字形防涡器64。
[0038]在油室6上方的气体出口依次设置气体凝结器65和丝网捕雾器66。解吸出来的气体先通过气体凝结器65除去气体中夹带的较大的液滴，然后再通过丝网捕雾器66进一步除去粒径较小的液滴，小液滴凝结后回落至油室6中。
[0039]初级分离室2的侧壁上、二级分离室3的侧壁上、消泡室4的侧壁上以及油室6的侧壁上分别都设有人孔，便于对上述结构的内部进行维修与清洁。
[0040]该超声波气液分离器工作过程如下:
[0041]采出液经采出液入口21进入气液旋流分离器22中，经初步气液分离后的气体由气出口 23溢出、液体由倒T形布液管24的水平管出口 25流出；经过前整流构件26后进入二级分离室3;超声波换能器33发射超声波，利用超声波促进采出液中二氧化碳气体的解吸，根据分段式电容传感器界面检测器36对泡沫界面的测定结果来调节超声波的频率、功率以及工作时间；经过二级分离室3的采出液以及产生的泡沫经消泡网421后流过折流板42，然后进入消泡室4;消泡后的采出液经后整流构件45进入沉降室5进行沉降，然后采出液经堰板61溢流到油室6，由油出口63排出，解吸出来的气体依次经过气出口的气体凝结器65和丝网捕雾器66后排出。
[0042]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种油田用气液分离器，包括壳体(I)，其特征在于，所述壳体(I)内设置有超声波系统，所述超声波系统能产生超声波以提高二氧化碳气体在采出液中的解吸速率。2.根据权利要求1所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述壳体(I)内沿所述采出液流动的方向依次形成有初级分离室(2)和二级分离室(3)，在所述初级分离室(2)和二级分离室(3)之间设置有前整流构件(26);所述初级分离室(2)内设置有气液旋流分离器组件，所述超声波系统设置在所述二级分离室(3)中。3.根据权利要求2所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述气液旋流分离器组件包括依次连接的采出液入口(21)、气液旋流分离器(22)和倒T形布液管(24);所述气液旋流分离器(22)的上方设置有气体出口(23)，在所述倒T形布液管(24)下方的水平布液管的两端和前端都设置有水平管出口(25)。4.根据权利要求1至3任一项所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述超声波系统包括超声波换能器(33)，所述超声波换能器(33)安装在换能器箱体(32)内，所述换能器箱体(32)安装在固定槽(31)上，所述固定槽(31)固定在所述壳体(I)的内壁上。5.根据权利要求4所述的油田用气液分离器，其特征在于，从所述超声波换能器(33)的超声波发射面到所述采出液之间的金属厚度小于3_。6.根据权利要求1至3任一项所述的油田用气液分离器，其特征在于，在所述壳体(I)内且对应所述超声波系统的位置处设置有分段式电容传感器界面检测器(36)。7.根据权利要求2或3所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述壳体(I)内还形成有消泡室(4)，所述消泡室(4)与所述二级分离室(3)相邻、且所述消泡室(4)相对于所述二级分离室(3)位于采出液流动的下游方向； 在所述消泡室(4)与所述二级分离室(3)之间设置有设定高度的隔板(41)，在所述消泡室(4)的上部设置有呈八字形的折流板(42)。8.根据权利要求7所述的油田用气液分离器，其特征在于，在所述折流板(42)上设置有锯齿状隔板。9.根据权利要求7所述的油田用气液分离器，其特征在于，在所述折流板(42)和所述壳体(I)之间、和/或在两层所述折流板(42)之间设置有消泡网(421)。10.根据权利要求7所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述壳体(I)内还形成有沉降室(5)，所述沉降室(5)与所述消泡室(4)相邻、且所述沉降室(5)相对于所述消泡室(4)位于采出液流动的下游方向；所述沉降室(5)与所述消泡室(4)之间设置有后整流构件(44)。11.根据权利要求10所述的油田用气液分离器，其特征在于，所述壳体(I)内还形成有油室(6)，所述油室(6)与所述沉降室(5)相邻、且所述油室(6)相对于所述沉降室(5)位于采出液流动的下游方向； 所述油室(6)与所述沉降室(5)之间设置有油堰(61)，所述油室(6)的外壁连接至液体出口管路(63)。
【文档编号】E21B43/16GK105909229SQ201610295082
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】邢晓凯, 酆春博, 王少松, 程成, 卞胜乐
【申请人】中国石油大学(北京)