多相分离装置的制作方法

1.本发明涉及油田采出流体分离设备技术领域，具体而言，涉及一种多相分离装置。


背景技术：

2.随着油田采出流体含水率的不断增加，油田采出流体中的油、气、水、固的分离难度也随之增大，现有的t型管分离装置包括多根横管和用于连通横管的竖管，通过竖管的烟囱效应对横管内的物相进行分离，故而竖管的数量足够多才能够分离出含油率100％的油相，现有技术中提出了多级t型分离管串联的设备。
3.但是，现有的t型管分离装置的缺陷在于，单级的t型管分离装置的整体结构尺寸较大，多级t型分离管是由多个单级的t型管分离装置串联形成的，t型管数量的增加导致整个分离设备的体积增大，且占地面积增大、发生泄漏失效故障的几率增加，同时生产、运输、安装的设备初始成本也上升。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种多相分离装置，以解决现有技术中的多级t型分离管串联形成的分离设备占地面积大、生产、运输以及安装成本较高的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种多相分离装置，包括多个第一管道，各第一管道均沿水平方向延伸设置，且多个第一管道在竖直方向上由上至下顺次设置；多个第二管道，各第二管道均沿竖直方向延伸设置，多个第一管道中相邻的两个第一管道之间设置有至少一个第二管道，以使相邻的两个第一管道通过第二管道连通；其中，多个第二管道中的至少一个第二管道为微旋流管结构，微旋流管结构用于对流经微旋流管结构内的流体进行分离。
6.进一步地，微旋流管结构内设置有螺旋叶片，螺旋叶片用于带动流经微旋流管结构内的流体进行旋转。
7.进一步地，微旋流管结构包括外管和芯管，其中，外管的两端分别与相邻的两个第一管道连通；芯管设置在外管内侧，且芯管的外壁面与外管的内壁面之间形成避让空间；螺旋叶片设置在避让空间内，以带动流经避让空间内的流体进行旋转。
8.进一步地，避让空间为环形空间，芯管与外管同心设置。
9.进一步地，芯管与外管紧固连接。
10.进一步地，芯管为通管，且芯管的长度小于外管的长度。
11.进一步地，芯管的第一端穿过外管的上端口并伸入与外管连通的第一管道内，芯管的第二端位于外管内并与外管的下端口之间具有第一预设距离。
12.进一步地，芯管的第一端的端口位于第一管道的轴线位置的上方，并与芯管的第一端的端口相对的第一管道的内壁面之间具有第二预设距离。
13.进一步地，外管的管径不变。
14.进一步地，外管包括相连接的第一管段和第二管段，其中，第一管段的直径大于第
二管段的直径，且第一管段位于第二管段的上方，芯管的一部分位于第一管段内，芯管的另一部分位于与外管的上端口连通的第一管道内。
15.进一步地，外管还包括过渡管段，过渡管段位于第一管段和第二管段之间，以连通第一管段和第二管段，过渡管段的直径沿远离第一管段的方向逐渐减小。
16.进一步地，外管包括相连接的第一管段和第二管段，其中，第一管段的直径小于第二管段的直径，且第一管段位于第二管段的上方，芯管的一部分位于第一管段内，芯管的另一部分位于与外管的上端口连通的第一管道内。
17.进一步地，外管还包括过渡管段，过渡管段位于第一管段和第二管段之间，以连通第一管段和第二管段，过渡管段的直径沿远离第一管段的方向逐渐增大。
18.进一步地，第一管道在竖直方向由上至下依次包括第一子管道、第二子管道和第三子管道；多相分离装置还包括旋流分离器，旋流分离器具有分离腔以及与分离腔连通的入口、第一出口和第二出口，其中，入口与油田采出流体的来流管线连通，第一出口与第一子管道连通，第二出口与第二子管道连通。
19.进一步地，第一出口位于第二出口的上方，入口位于第一出口和第二出口之间。
20.应用本发明的技术方案，通过将多个第二管道中的至少一个第二管道设置成微旋流管结构，由于微旋流管结构能够用于对流经微旋流管结构内的流体进行分离，确保多相分离装置的分离可靠性的同时，还能够保证多相分离装置不会占用较大的安装空间。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本发明的一种可选实施例的多相分离装置的部分结构示意图；
23.图2示出了图1中的多相分离装置的实施例一的部分结构示意图；
24.图3示出了图1中的多相分离装置的实施例二的部分结构示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、第一管道；11、第一子管道；12、第二子管道；13、第三子管道；20、第二管道；21、微旋流管结构；211、螺旋叶片；212、外管；2121、第一管段；2122、第二管段；2123、过渡管段；213、芯管；30、旋流分离器；31、入口；32、第一出口；33、第二出口；40、阀门。
具体实施方式
27.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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.为了解决现有技术中的多级t型分离管串联形成的分离设备占地面积大、生产、运输以及安装成本较高的问题，本发明提供了一种多相分离装置。
29.如图1至图3所示，多相分离装置包括多个第一管道10和多个第二管道20，各第一管道10均沿水平方向延伸设置，且多个第一管道10在竖直方向上由上至下顺次设置；各第
二管道20均沿竖直方向延伸设置，多个第一管道10中相邻的两个第一管道10之间设置有至少一个第二管道20，以使相邻的两个第一管道10通过第二管道20连通；其中，多个第二管道20中的至少一个第二管道20为微旋流管结构21，微旋流管结构21用于对流经微旋流管结构21内的流体进行分离。
30.通过将多个第二管道20中的至少一个第二管道20设置成微旋流管结构21，由于微旋流管结构21能够用于对流经微旋流管结构21内的流体进行分离，确保多相分离装置的分离可靠性的同时，还能够保证多相分离装置不会占用较大的安装空间。
31.如图2和图3所示，微旋流管结构21内设置有螺旋叶片211，螺旋叶片211用于带动流经微旋流管结构21内的流体进行旋转。这样，螺旋叶片211能够对流体进行造旋，从而带动流体进行旋转。
32.如图2和图3所示，微旋流管结构21包括外管212和芯管213，其中，外管212的两端分别与相邻的两个第一管道10连通；芯管213设置在外管212内侧，且芯管213的外壁面与外管212的内壁面之间形成避让空间；螺旋叶片211设置在避让空间内，以带动流经避让空间内的流体进行旋转。这样，使得螺旋叶片211在避让空间内的造旋效果更佳，从而确保微旋流管结构21的分离效果更佳，进而确保多相分离装置的分离可靠性。
33.可选地，多相分离装置包括螺旋结构，螺旋结构包括螺旋叶片211以及用于与外管212和/或芯管213紧固连接的基座。
34.可选地，避让空间为环形空间，芯管213与外管212同心设置。这样，确保避让空间的均匀性，一方面，便于螺旋结构的基座的固定，从而确保避让空间能够安装转动的螺旋叶片211；另一方面，确保螺旋叶片211转动过程中不会与芯管213的外壁面或者外管212的内壁面发生干涉现象，从而确保螺旋叶片211的转动可靠性。
35.可选地，芯管213与外管212紧固连接。这样，避免芯管213相对于外管212有相对运动而严重影响微旋流管结构21的分离效果。
36.如图2和图3所示，芯管213为通管，且芯管213的长度小于外管212的长度。这样，确保避让空间内的流体经过微旋分离后，天然气在螺旋叶片211的造旋作用下形成微旋流，借助微旋流的分离作用将天然气中携带的液体分离出去，较重的液体沿着外管212的内壁面向下流动至外管212的下端口并流入与下端口连通的第一管道10内，而经过气液分离后的天然气则从芯管213溢出并重新回到与该外管212的上端口相连通的第一管道10内，并继续沿着该第一管道10逐个流经后续的第二管道20进行分离作业。
37.如图2和图3所示，芯管213的第一端穿过外管212的上端口并伸入与外管212连通的第一管道10内，芯管213的第二端位于外管212内并与外管212的下端口之间具有第一预设距离。这样，确保经过气液分离后的天然气能够通过芯管213顺利地重新回到与外管212的上端口相连通的第一管道10内。
38.如图2和图3所示，芯管213的第一端的端口位于第一管道10的轴线位置的上方，并与芯管213的第一端的端口相对的第一管道10的内壁面之间具有第二预设距离。这样，使得流经该第一管道10的流体中的气体从芯管213的第一端的端口与第一管道10的内壁面之间的间隙流过，流体中的液体被芯管213位于第一管道10内的侧壁挡住，并沿着芯管213和外管212之间的缝隙流入避让空间内，以改变流体的流动状态，有助于较重的流体流入第二管道20，提高分离效果、以及达到刮油的目的，后续逐步经过各第二管道20和/或微旋流管结
构21时能够进行进一步的分离，达到逐级分离的目的，确保多相分离装置的分离可靠性。
39.需要说明的是，在本技术中，上述的第一预设距离是指只需要确保流体经过造旋作业后能够使得液体沿着外管212的内壁面向下流，同时气体从芯管213溢出流回至第一管道10内即可；上述的第二预设距离是指只需要确保流体中的气体能够从芯管213的第一端的端口与第一管道10的内壁面之间的间隙流过，同时，芯管213位于第一管道10内的侧壁能够挡住流体中的液体即可，满足上述要求的均属于本技术的保护范围。
40.如图2所示为本技术的一个实施例，外管212的管径不变。这样，确保外管212的加工制造足够的简单，有利于降低多相分离装置的加工制造难度。
41.如图3所示为本技术的另外一个实施例，外管212包括相连接的第一管段2121和第二管段2122，其中，第一管段2121的直径大于第二管段2122的直径，且第一管段2121位于第二管段2122的上方，芯管213的一部分位于第一管段2121内，芯管213的另一部分位于与外管212的上端口连通的第一管道10内。这样，确保第一管段2121具有足够的空间以安装芯管213和螺旋叶片211，还需要确保螺旋叶片211再转动过程中不会与第一管段2121的内壁面或者芯管213的外壁面出现干涉现象，从而确保螺旋叶片211的转动可靠性。
42.可选地，在本技术的一个未图示的实施例中，外管212包括相连接的第一管段2121和第二管段2122，其中，第一管段2121的直径小于第二管段2122的直径，且第一管段2121位于第二管段2122的上方，芯管213的一部分位于第一管段2121内，芯管213的另一部分位于与外管212的上端口连通的第一管道10内。
43.可选地，外管212还包括过渡管段2123，过渡管段2123位于第一管段2121和第二管段2122之间，以连通第一管段2121和第二管段2122，过渡管段2123的直径沿远离第一管段2121的方向逐渐增大。
44.如图3所示，外管212还包括过渡管段2123，过渡管段2123位于第一管段2121和第二管段2122之间，以连通第一管段2121和第二管段2122，过渡管段2123的直径沿远离第一管段2121的方向逐渐减小。这样，过渡管段2123的内壁面呈倾斜状，更有利于螺旋叶片211在造旋作业过程中对气液进行有效分离。
45.如图1所示，第一管道10在竖直方向由上至下依次包括第一子管道11、第二子管道12和第三子管道13；多相分离装置还包括旋流分离器30，旋流分离器30具有分离腔以及与分离腔连通的入口31、第一出口32和第二出口33，其中，入口31与油田采出流体的来流管线连通，第一出口32与第一子管道11连通，第二出口33与第二子管道12连通。这样，旋流分离器30能够达到强旋分离的目的，进而初步将油田采出流体分出轻相和重相，其中，轻相包含的气体较多，重相包含的液体较多。
46.需要说明的是，在本技术中，考虑到轻相主要以气体为主，即天然气携带少量的液体，同时考虑到重相以液体为主，即混合液相携带少量的气体，如图1所示，第一出口32位于第二出口33的上方，入口31位于第一出口32和第二出口33之间。这样，利用重力沉降的原理实现油田采出流体的初步分离。
47.具体地，如图1所示，第一子管道11内部的天然气沿着第一子管道11的长度方向移动，并逐步流经各个第二管道20和/或微旋流管结构21时，携带少量气体的液体流入微旋流管结构21内的避让空间内，并在螺旋叶片211的造旋作用下形成微旋流，借助微旋流的分离作用将液体中的气体分离出去，分离出来的液体沿着外管212的内壁面向下流并进入第二
子管道12内，再次气液分离后的天然气从芯管213的内部溢流出并重新回到第一子管道11的内部，并再继续沿第一子管道11的长度方向继续逐个流经后续的各第二管道20和/或微旋流管结构21以进行逐级分离，最终由第一子管道11的出口流入天然气处理设备中。
48.如图1所示，第二子管道12内部的油水混合相以及少量的天然气沿着第二子管道12内的长度方向移动，其中，夹杂着天然气在流经第二子管道12与第一子管道11之间的第二管道20和/或微旋流管结构21时，天然气会沿着第二管道20和/或微旋流管结构21上升并进入到第一子管道11内的天然气流体中，并与第一子管道11内的天然气流体汇合，而油水混合相在流经第二子管道12与第三子管道13之间的第二管道20和/或微旋流管结构21时，油水混合相会向下流动(以微旋流管结构21为例)并进入微旋流管结构21内的避让空间内，在螺旋叶片211的造旋作用下形成微旋流，较重的水相沿着微旋流管结构21的外管212的内壁面继续向下流动并进入第三子管道13内，较轻的油相沿着芯管213重新回到第二子管道12的内部，并继续沿第二子管道12的长度方向逐个流经后续的各第二管道20和/或微旋流管结构21，最终第二子管道12内部的油相从第二子管道12的出口排出至油水深度分离装置内，而第三子管道13内部汇集的水相则从第三子管道13的出口排出到污水处理系统内。
49.需要说明的是，在本技术中，第一子管道11与第二子管道12之间的各个第二管道20和/或微旋流管结构21，与第二子管道12与第三子管道13之间的各个第二管道20和/或微旋流管结构21相错开的设置，即，相邻的两个第一管道10之间的各个第二管道20和/或微旋流管结构21与另外相邻的两个第一管道10之间的各个第二管道20和/或微旋流管结构21相错开的设置。
50.需要说明的是，在本技术中，第一子管道11的第一入口与旋流分离器30的第一出口32连通，第二子管道12的第二入口与旋流分离器30的第二出口33连通，第三子管道13的第三入口封闭。
51.需要说明的是，在本技术中，在第一子管道11的第一入口与旋流分离器30的第一出口32连通的管路上、在第二子管道12的第二入口与旋流分离器30的第二出口33连通的管路上、以及在旋流分离器30的入口31与油田采出流体的来流管线连通的管路上均设置有阀门40，通过调节各管路上的阀门40从而实现对各管路的流量的调节，进而实现对旋流分离器30的溢流比的调节。
52.需要说明的是，在本技术中，在第一子管道11与天然气处理设备连通的管路上、在第二子管道12与油水深度分离装置连通的管路上、以及在第三子管道13与污水处理系统连通的管路上同样均设置有阀门40，根据第一子管道11、第二子管道12和第三子管道13的出口端处反馈的流体的分离效果来对阀门40进行调节，从而实现实时调整t型分离管的分离性能的目的。
53.需要说明的是，在本技术中，上述的气体为天然气，天然气在螺旋叶片211的造旋作用下形成微旋流，借助微旋流的分离作用将天然气中携带的液体分离出去。
54.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
55.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
58.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
59.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。