一种段塞流缓冲分离装置制造方法
【专利摘要】一种段塞流缓冲分离装置，属于油气处理【技术领域】。包括分离缓冲罐和斜管式预分离器，斜管式预分离器与分离缓冲罐并排安装，斜管式预分离器的气体出口管线与分离缓冲罐的旋流式除油包的入口连接，斜管式预分离器的液体出口管线与分离缓冲罐的液体入口相连。段塞流工况下，斜管式预分离器的下倾分层管对液塞强制分层，气体进入旋流除油包，液体进入分离缓冲罐液体入口。本实用新型实现了液塞中气体与液体的提前脱离，使液体单独或夹带少部分气体进入分离缓冲罐，减小了段塞流对段塞流缓冲罐的冲击，有利于缩小段塞流缓冲罐尺寸。
【专利说明】一种段塞流缓冲分离装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种段塞流缓冲分离装置，属于油气处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现在世界各国油田开发的过程中多采用油气混输的方式将油井产物输送到中心处理站进行集中处理。由于产量的波动，地形的起伏和生产操作的变化，油气在混输的过程中会产生许多流型，其中段塞流是危害性最强，也是最为常见的流型。段塞流产生的压力波动、瞬间增加的液体会引起处理站油气分离设备的不正常工作，造成分离器液位超限、下游气体压缩机进液等一系列问题。
[0003]目前国内外油田通常采用集输管道末端安装段塞流捕集器来解决这个问题，段塞流捕集器分为容积式和管式两种，一般容积式捕集器占地面积小，但作为一种容器需要按照压力容器的标准进行制造，运输安装麻烦；管式捕集器占地面积大，但可以现场制造安装。申请号为200820222506.7的中国专利文献提出了一种将旋流分离器和容积式液塞捕集器相结合的装置；申请号为201220507962.2的中国专利文献展示了一种组合管和容积式液塞捕集器一体的设备:“管式分离液塞捕集装置”，该专利利用下倾管易于多相流分层的特点对段塞流进行提前气液分离。
[0004]实际油气田生产过程中由于油气比、原油物性的不同，需要选择不同的气液预分离方法。旋流式气体预分离适用于高气液比的工况，但液塞直接进入旋流分离会产生很大的冲击；管式的预分离适用于低气液比的工况，否则高气液比下气体会夹带液滴严重，气体只能再返回至容积式捕集器进行重力分离。基于以上分析，需要对段塞流预分离装置进行进一步改进。将段塞流捕集，缓冲及分离功能统一考虑并进行撬装化。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种改进的段塞流缓冲分离装置。
[0006]一种段塞流缓冲分离装置，包括分离缓冲罐、斜管式预分离器；斜管式预分离器与分离缓冲罐并排安装；斜管式预分离器入口有扩径，扩径之后是一段水平管，水平管末端时是垂直缓冲管，垂直缓冲管的出口是下倾分层管和第一根气体上升管，第一根气体上升管与垂直缓冲管方向相同，第一根气体上升管的末端是弯头，弯头的另一端是上倾的气体汇管；下倾分层管与垂直缓冲管呈一定夹角安装，第二根气体上升管、第三根气体上升管、第四根气体上升管间隔布置在下倾分层管上部，方向与第一根气体上升管平行；下倾分层管的末端是水平入口管，水平入口管的出口是弯头，弯头的另一端与出口立管连接，出口立管与分离缓冲罐液体入口连接；分离缓冲罐包括罐体、旋流式除油包、集气包、液体入口、液体出口和基座；分离缓冲罐的液体入口与斜管式预分离器的出口立管旋连接；旋流式除油包的入口与斜管式预分离器的上倾气体汇管连接；旋流式气体除油包的气体出口与气体平衡管线相连，气体平衡管线的末端连接到集气包上，集气包内含有丝网式捕雾器。
[0007]分离缓冲罐的液体入口位于罐体直径的0.5倍高度以上。
[0008]分离缓冲罐的气体旋流除油包位于分离缓冲罐上部，靠近缓冲罐液体入口。
[0009]斜管式预分离器的入口管是水平管道，管道内径大于来流管汇的内径。
[0010]分离缓冲罐的液体入口设有分流器。
[0011]斜管式预分离器上部的气体汇管具有上倾的角度，角度在3°?5。之间。
[0012]斜管式预分离器上倾的气体汇管出口底部安装液体挡板，挡板高度小于管道半径，在下倾分层管与水平入口管的连接处管道的上部安装气体挡板，挡板高度小于管道半径。
[0013]旋流式除油包下部的液体出口具有布液管，布液管处在缓冲罐液面以下。
[0014]一种段塞流缓冲分离装置，油气混合物刚进入斜管式预分离器时，增加管径使气液速度下降，段塞流向分层流转变，垂直缓冲管进一步阻碍了气液混合物的流动，到达最高点的气液混合物向下倾的管道流动，形成稳定的分层流；在下倾的管道中液体中夹带的气体和分离出来的气体被不断抽吸，进入四个气体上升管，进而进入上倾气体汇管；当气液混合流到达水平入口管时由于气体的分离，液体速度降低，下倾分层管中的气体挡板把液体上部未脱除干净的气体阻挡至第四个气体上升管，最大限度的减小了伴随液体进入分离缓冲罐的气体,减小对分离缓冲罐内气液界面的冲击和扰动。气体上升管拔出的气体在上倾的气体汇管内聚集并最终进入旋流式除油包，经过除油后的气体直接进入集气包，通过丝网捕雾器与缓冲罐脱出的气体一起进入下级气体处理设备。
[0015]在以上过程中气液混合物夹带的大部分气体会进入斜管式预分离器的上倾气体汇管中，这部分气体会夹带一定量的液体，液体汇聚后靠自重回流到下倾分层管中，旋流式气体除油包对气体中的液体进一步分离，保证了进入集气包内的气体夹带液滴颗粒不超标，实现了大部分气体不经过分离缓冲罐直接进入下游气体处理设备。
[0016]分离缓冲罐的液位计，温度和压力传感器等尽量在一侧安装，另一侧安装斜管式预分离器。
[0017]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0018]1、分离缓冲罐内设置挡板，将分离缓冲罐分成缓冲腔和油气分离腔，缓冲腔主要吸纳旋流气体除油器和液体总入口的产生的能量波动，油气分离腔主要进行油气分离。
[0019]2、高气液比下，当斜管式预分离器设计计算得到的尺寸较大时，可以在一台分离缓冲罐入口并联安装两台斜管式预分离器来减小斜管式预分离器的尺寸。
[0020]3、低气液比下，旋流式除油包分出的气体可以直接进入下游气体处理设备，而不进入分离缓冲罐的集气包。
[0021 ] 4、当处理的液塞体积较大时,分离缓冲罐的设计体积会增加,此时可以对缓冲罐的液位进行串级控制，通过这种提前的控制实现出口液体流量和缓冲罐液位较平稳运行，减小缓冲罐体积。
[0022]本实用新型的有益效果是:一、本实用新型的斜管式预分离器实现了液塞中气体与液体的提前脱离，使液体单独或夹带少部分气体进入分离缓冲罐，减小了对分离缓冲罐的冲击，由于分离缓冲罐只需要对小部分的气体进行重力分离，因此在设计分离缓冲罐时可以根据实际情况减小尺寸。二、斜管式预分离器脱除混合物中的气体，旋流式气体除油包和丝网捕雾器满足气体夹带液滴不超标的要求。斜管式预分离器，旋流除油包和集气包中的丝网捕雾器保证了本实用新型较广的气液处理范围和较好的气液分离效果。三、斜管式预分离器和旋流式气体除油包设计简单，斜管式预分离布置在分离缓冲罐的侧面，减小了占地面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中:
[0024]图1为本实用新型的结构主视示意图。
[0025]图2为本实用新型的俯视结构示意图。
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
【具体实施方式】
[0027]显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。
[0028]一种段塞流缓冲分离装置，包括分离缓冲罐I，斜管式预分离器II，罐体1，来流入口 2，扩径3，垂直上升缓冲管4，下倾分层管5，第一根气体上升管6，水平入口管7，上倾气体汇管8，弯头9，旋流除油包10，气体平衡管线11，集气包12，丝网捕雾器13，气体总出口14，出口立管15，液体总出口 16，旋流式除油包入口 17，气体挡板18，液体挡板19，基座20，底座21，液体总入口 22，旋流除油包气体出口 23，弯头24，支撑25，第二气体上升管26、第三气体上升管27、第四根气体上升管28。
[0029]如图1、图2所示，一种段塞流缓冲分离装置，来流入口 2有扩径3，扩径之后是一段水平管，水平管末端时是垂直缓冲管4，垂直缓冲管的出口是下倾分层管5和第一根气体上升管6，第一根气体上升管6与垂直缓冲管4方向相同，第一根气体上升管6的末端是弯头9，弯头9的另一端是上倾的气体汇管8。下倾分层管5与垂直缓冲管4呈一定夹角安装，第二气体上升管26、第三气体上升管27、第四根气体上升管28间隔布置在下倾分层管上部，方向与第一根气体上升管6平行。下倾分层管5的末端是水平入口管7，水平入口管7的出口是弯头24，弯头24的另一端与出口立管连15接，出口立管15与分离缓冲罐液体入口 22连接。
[0030]分离缓冲罐包括罐体1、旋流式除油包10、集气包12、液体入口 22、液体出口 16和基座21 ;分离缓冲罐的液体入口 22与斜管式预分离器的出口立管15连接；旋流式除油包的入口 17与斜管式预分离器的上倾气体汇管8连接；旋流式气体除油包的气体出口 23与气体平衡管线11相连，气体平衡管线11的末端连接到集气包12上，集气包12内含有丝网式捕雾器13;上述旋流式气体除油包10下部的液体出口具有布液管，布液管处在气液界面以下；上述分离缓冲罐的液体入口 22设置分流器或挡板。
[0031]上述分离缓冲罐I安装在基座20上，包括罐体I，液体入口 22，旋流式气体除油包10，集气包12，丝网式捕雾器13和液体总出口 16 ;液体入口 22与斜管式预分离器II的出口立管21连接，旋流式气体除油包10的入口 17与斜管式预分离器II的上倾气体汇管8连接；旋流式气体除油包10的气体出口 23与气体平衡管线11相连，气体平衡管线11的末端连接到集气包12上，集气包12内含有丝网式捕雾器13。上述旋流式气体除油包10下部的液体出口具有布液管，布液管处在气液界面以下；上述分离缓冲罐I的液体入口 22设置分流器或挡板。
[0032]上述斜管式预分离器II包括变径3，垂直上升缓冲管4，下倾分层管5，气体上升管6，水平入口管7，上倾气体汇管8和弯头9。
[0033]来流入口 2来的油气混合物通过变径3，由于管径增加，混合物的速度降低，有利于形成分层流；经过变径3后是一段水平的管道，水平的管道末端连接垂直上升缓冲管4，垂直上升缓冲管4的出口是下倾分层管5，下倾分层管5的末端是水平入口管7，水平入口管7出口经过出口立管21进入分离缓冲罐I的液体入口 22。第一根气体上升管6安装在下倾分层管5的入口处，接近垂直上升缓冲管4 ;第一根气体上升管6、第二气体上升管26、第三气体上升管27、第四根气体上升管28共四根顶部连接到上倾气体汇管8。上倾气体汇管8具有一定的上倾角度实现气体中夹带液体的回流，上倾气体汇管8的出口处有液体挡板19，挡板高度小于上倾气体汇管8的半径，用于阻挡上行的液体进入气体除油包10。上倾气体汇管8的出口连接旋流式气体除油包10。在下倾分层管5与水平入口管7的连接处设置气体挡板18，气体挡板18位于下倾分层管5的顶部，挡板高度小于管道半径，用于阻挡气体进入分离缓冲罐I。
[0034]本实用新型最佳实施例的使用过程:入口 2内的段塞流经过变径3后速度降低，向分层流转变；分层流经过垂直上升缓冲管4时会向弹状流转变，垂直上升管4主要起缓冲减速的作用，消弱流体的惯性作用，增加气体脱除效果；弹状流在到达下倾分层管5时向分层流转变，气体处在下倾分层流管5的上部，不断进入气体上升管6 ;液体处在下倾分层管5的底部，在下倾分层管5的末端设计了一个气体挡板18，可以减小进入水平入口管7内的气体量，从而使液体速度降低。液体经过出口立管15后到达分离缓冲罐I的液体总入口22。出口立管15减缓了液体的流速，入口分流器的存在进一步减小了液体对分离缓冲罐I内气液接触面的冲击和扰动；进入气体上升管6的气体会在上倾的气体汇管8聚集，最终进入旋流式除油包10 ;当有液体进入上倾的气体汇管8时，由于重力和液体挡板19的作用会回流至下倾分层流管5 ;经过旋流式除油包10时气体中夹带的液滴会被脱离，气体通过除油器10的出口 23进入管线11，在集气包12内的丝网捕雾器13中进一步脱除液滴。旋流式除油包10安装在分离缓冲罐I的顶部，下部的液体布液管处在气液液面以下，液体经过布液管进入分离缓冲罐I。经过以上步骤后，油气混合物只有部分气体会进入分离缓冲罐I，因此有利于降低缓冲罐I的尺寸。由于旋流式气体除油包10和丝网捕雾器13的有效作用，最终气体总出口 14内的气体液滴夹带粒径大小会满足下游处理设备的要求。
[0035]如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于包括分离缓冲罐、斜管式预分离器；斜管式预分离器与分离缓冲罐并排安装；斜管式预分离器入口有扩径，扩径之后是一段水平管，水平管末端时是垂直缓冲管，垂直缓冲管的出口是下倾分层管和第一根气体上升管，第一根气体上升管与垂直缓冲管方向相同，第一根气体上升管的末端是弯头，弯头的另一端是上倾的气体汇管；下倾分层管与垂直缓冲管呈夹角安装，第二根气体上升管、第三根气体上升管、第四根气体上升管间隔布置在下倾分层管上部，方向与第一根气体上升管平行；下倾分层管的末端是水平入口管，水平入口管的出口是弯头，弯头的另一端与出口立管连接，出口立管与分离缓冲罐液体入口连接；分离缓冲罐包括罐体、旋流式除油包、集气包、液体入口、液体出口和基座；分离缓冲罐的液体入口与斜管式预分离器的出口立管旋连接；旋流式除油包的入口与斜管式预分离器的上倾气体汇管连接；旋流式气体除油包的气体出口与气体平衡管线相连，气体平衡管线的末端连接到集气包上，集气包内含有丝网式捕雾器。
2.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于所述分离缓冲罐的液体入口位于罐体直径的0.5倍高度以上。
3.根据权利要求1或2所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于所述分离缓冲罐的气体旋流除油包位于分离缓冲罐上部，靠近缓冲罐液体入口。
4.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于所述斜管式预分离器的入口管是水平管道，管道内径大于来流管汇的内径。
5.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于所述分离缓冲罐的液体入口设有分流器。
6.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于斜管式预分离器上部的气体汇管具有上倾的角度，角度在3°?5°之间。
7.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于斜管式预分离器上倾的气体汇管出口底部安装液体挡板，挡板高度小于管道半径，在下倾分层管与水平入口管的连接处管道的上部安装气体挡板，挡板高度小于管道半径。
8.根据权利要求1所述的一种段塞流缓冲分离装置，其特征在于所述旋流式除油包下部的液体出口具有布液管，布液管处在缓冲罐液面以下。
【文档编号】B01D19/00GK203916156SQ201320799258
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】李海荣, 李涛, 迟大炜, 胡成勇, 李昱江 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团工程设计有限责任公司