一种气液分离器用智能气相排放控制装置和方法与流程

本发明涉及石油生产、化工等
技术领域：
，特别是涉及一种气液分离器用智能气相排放控制装置和方法。
背景技术：
：含气流体是一种十分常见的多相流体，广泛存在于人们的日常生活和工业生产中。以石油生产行业为例，注水、注气驱采技术在各大油田广泛使用，流体中的气体随着压降的析出等，使得气液、油水及油气水多相流动现象极为常见。原油含水率、含气率直接影响到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化等，为了进行含气率、含水率的检测和原油的进一步输运、炼化，原油生产过程中，在井口或基站需要对产出流体进行气液分离。常见的气液分离法是重力分离法，在气液分离罐中，由于气相和液相密度的差异，气相由气液分离罐顶部排气口排出，液相由气液分离罐底部排液口排出，达到气液分离的目的。常见的气相排放控制方法主要有直接排放式和浮子气阀式。直接排放式为仅在排气管道安装手动控制阀门，这种方式结构简单，但是无法阻止气液分离时特殊情况下的液体喷出和液体回流，也不能实现对液面的自动控制；浮子气阀式为在排气管道上安装浮子气阀，浮子气阀可以有效避免液体喷出，但是无法防止液体回流，且浮子气阀极易被原油堵塞，需要经常维护和清理，一旦堵塞，气体无法排出，同时也不能实现对气液分离液面的自动控制。由于井下流体气相含量不稳定、抽油机冲程式抽吸导致的流量变化、气液分离罐体积的约束使得气液分离器内液面和压力不稳定，尤其在特殊环境中气液分离器较小的情况下，液面和压力震荡容易导致液体喷出、液体回流、排气控制阀门堵塞和损坏等问题，因此需要一种能够对气液分离过程中的液面进行自动控制，使液面保持在安全范围内的气液分离装置。技术实现要素：本发明的目的是提供一种气液分离器用智能气相排放控制装置和方法，实现对气液分离过程中液面的自动控制。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种气液分离器用智能气相排放控制装置，包括气液分离器、储气室、1号液位计、2号液位计、3号液位计、4号液位计、排气管道、电动阀和控制器；所述气液分离器顶面开口，所述气液分离器顶面开口处对应设置有第一出气口法兰；所述储气室底面开口，所述储气室底面开口处对应设置有第一进气口法兰；所述储气室位于所述气液分离器的正上方，通过所述第一出气口法兰和第一进气口法兰紧密连接；所述储气室顶面设置有孔，所述孔与所述排气管道紧密连接；所述储气室侧壁从下往上依次设置有2号液位计安装位和1号液位计安装位，分别用于安装所述2号液位计和所述1号液位计，所述2号液位计的探头低于所述1号液位计的探头；所述储气室顶面还设置有3号液位计安装位和4号液位计安装位，分别用于安装所述3号液位计和所述4号液位计；所述3号液位计的探头和所述4号液位计的探头延伸至所述气液分离器，所述4号液位计的探头低于所述3号液位计的探头；所述1号液位计与所述2号液位计的探头高度差、所述2号液位计与所述3号液位计探头的高度差、所述3号液位计与所述4号液位计探头的高度差分别处于对应的设定范围内；所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计和所述4号液位计均用于检测气相和液相；所述电动阀设置在所述排气管道上，所述电动阀用于控制所述排气管道的导通与关闭；所述控制器分别与所述电动阀、所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计和所述4号液位计连接，用于根据所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计和所述4号液位计检测到的气相或液相信息自动控制所述电动阀的开启或关闭。可选的，所述排气管道上还设置有浮子气阀，所述浮子气阀位于所述电动阀与所述孔之间，所述浮子气阀用于防止液体通过所述排气管道喷出。可选的，所述排气管道上还设置有单向阀，所述单向阀位于所述电动阀与所述排气管道末端出口之间，所述单向阀允许所述气液分离器用智能气相排放控制装置内的气体通过所述排气管道排出，阻止外界液体通过所述排气管道流入所述气液分离器用智能气相排放控制装置内。可选的，所述排气管道末端出口设置有第二出气口法兰，所述第二出气口法兰用于与储气罐装置连接。可选的，所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计和所述4号液位计为电导液位计、音叉液位计、微波液位计或光纤液位计中的任意一种。可选的，所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计和所述4号液位计结构相同，均包括电控部分、安装法兰、延长杆和敏感探头；所述延长杆一端连接所述电控部分，另一端连接所述敏感探头；所述延长杆长度可调；所述安装法兰设置在所述延长杆上靠近所述电控部分的位置，用于将液位计安装在对应的液位计安装位上；所述电控部分与所述控制器连接，用于将检测到的所述气相或所述液信息实时传输至所述控制器。可选的，所述气液分离器侧面设置有进液口，所述进液口用于向所述气液分离器内注入气液混合流体；所述气液分离器另一侧面还设置有出液口，所述出液口用于排出所述气液分离器内气液分离后的液体。一种气液分离器用智能气相排放控制方法，应用于本发明的气液分离器用智能气相排放控制装置，所述方法包括：实时接收1号液位计、2号液位计、3号液位计、4号液位计检测的气相或液相信息；根据接收到的所述气相或所述液相信息的逻辑关系，控制电动阀的开启或关闭，保持所述装置内的液面位于所述2号液位计和所述3号液位计之间。可选的，所述根据接收到的所述气相或所述液相信息的逻辑关系，控制电动阀的开启或关闭，具体包括：当所述1号液位计接触气相，所述2号液位计、所述3号液位计、所述4号液位计均接触液相时，控制所述电动阀关闭；当所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计均接触气相，所述4号液位计接触液相时，控制所述电动阀开启。可选的，所述控制方法还包括：当所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计、所述4号液位计全部接触气相时，发出报警信号；当所述1号液位计、所述2号液位计、所述3号液位计、所述4号液位计全部接触液相时，发出报警信号。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的一种气液分离器用智能气相排放控制装置，通过设置控制器以及与控制器分别连接的1号液位计、2号液位计、3号液位计、4号液位计和电动阀，并使各液位计探头的高度保持从上往下依次为1号液位计、2号液位计、3号液位计和4号液位计，控制器根据各液位计检测的气相或液相信息，通过逻辑判断实现对电控阀的自动控制，使装置内液面保持在2号液位计探头和3号液位计探头之间。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的气液分离器用智能气相排放控制装置结构示意图；图2为本发明实施例提供的普通音叉液位计示意图；附图标记说明：11：储气室，12：第一进气口法兰，13：1号液位计安装位，14：2号液位计安装位，15：3号液位计安装位，16：4号液位计安装位，17：排气管道，18：第二出气口法兰，21：浮子气阀，22：电动阀，23：单向阀，31：1号液位计，32：2号液位计，33：3号液位计，34：4号液位计，41：控制器，51：音叉液位计电控部分，52：音叉液位计安装法兰，53：音叉液位计延长杆，54：音叉液位计敏感探头，6：气液分离器，7：进液口，8：出液口，9：法兰密封圈，10：第一出气口法兰。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。本发明的目的是提供一种气液分离器用智能气相排放控制装置和方法，实现对气液分离过程中液面的自动控制。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明实施例提供的气液分离器用智能气相排放控制装置结构示意图，如图1所示，一种气液分离器用智能气相排放控制装置，包括气液分离器6、储气室11、1号液位计31、2号液位计32、3号液位计33、4号液位计34、排气管道17、电动阀22和控制器41；所述气液分离器6顶面开口，所述气液分离器6顶面开口处对应设置有第一出气口法兰10；所述储气室11底面开口，所述储气室11底面开口处对应设置有第一进气口法兰12；所述储气室11位于所述气液分离器6的正上方，通过所述第一出气口法兰10和第一进气口法兰12紧密连接。第一出气口法兰10和第一进气口法兰12之间设置有法兰密封圈9，通过法兰密封圈9密封。所述储气室11侧壁从下往上依次设置有2号液位计安装位14和1号液位计安装位13，分别用于安装所述2号液位计32和所述1号液位计31，所述2号液位计32的探头低于所述1号液位计31的探头；所述储气室11顶面还设置有3号液位计安装位15和4号液位计安装位16，分别用于安装所述3号液位计33和所述4号液位计34；所述3号液位计33的探头和所述4号液位计34的探头延伸至所述气液分离器6，所述4号液位计34的探头低于所述3号液位计33的探头；所述1号液位计31与所述2号液位计32的探头高度差、所述2号液位计32与所述3号液位计33探头的高度差、所述3号液位计33与所述4号液位计34探头的高度差分别处于对应的设定范围内；具体地，各液位计高度差，根据使用现场进行设置。所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33和所述4号液位计34均用于检测气相和液相，能够对气相和液相有明显不同的响应。所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33和所述4号液位计34为电导液位计、音叉液位计、微波液位计或光纤液位计中的任意一种，本实施例以普通音叉液位计为例。所述储气室11顶面设置有孔，所述孔与所述排气管道17紧密连接；所述电动阀22设置在所述排气管道17上，所述电动阀22用于控制所述排气管道17的导通与关闭。所述排气管道17上还设置有浮子气阀21，所述浮子气阀21位于所述电动阀22与所述孔之间，所述浮子气阀21用于防止液体通过所述排气管道17喷出。所述排气管道17上还设置有单向阀23，所述单向阀23位于所述电动阀22与所述排气管道17末端出口之间，所述单向阀23允许所述气液分离器用智能气相排放控制装置内的气体通过所述排气管道17排出，阻止外界液体通过所述排气管道17流入所述气液分离器用智能气相排放控制装置内。所述排气管道17末端出口设置有第二出气口法兰18，所述第二出气口法兰18用于与储气罐装置连接；或所述排气管道17末端直接敞口，气体排放至大气中。所述控制器41分别与所述电动阀22、所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33和所述4号液位计34连接，用于根据所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33和所述4号液位计34检测到的气相或液相信息，对信号的逻辑判断自动控制所述电动阀22的开启、关闭或发出报警。图2为本发明实施例提供的普通音叉液位计示意图。如图2所示，所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33和所述4号液位计34结构相同。均包括电控部分51、安装法兰52、延长杆53和敏感探头54；所述延长杆53一端连接所述电控部分51，另一端连接所述敏感探头54；所述延长杆53长度可调；所述安装法兰52设置在所述延长杆53上靠近所述电控部分51的位置，用于将液位计安装在对应的液位计安装位上；所述电控部分51与所述控制器41连接，用于将检测到的所述气相或所述液信息实时传输至所述控制器41。所述气液分离器6侧面设置有进液口7，所述进液口7用于向所述气液分离器用智能气相排放控制装置内注入气液混合流体。所述气液分离器另一侧面还设置有出液口8，所述出液口8用于排出所述气液分离器6内气液分离后的液体。本发明的气液分离器用智能气相排放控制装置使用时，通过所述进液口7向气液分离器6内注入气液混合流体，在重力作用下，气液混合流体在气液分离器6内进行气液分离，气相聚集在气液分离器6上部，液相聚集在气液分离器6下部，由出液口8排出。由于气液混合流体气相和液相比例变化不定，使得气液分离器6内液面高度不断上下变化。正常工作状态下，当液面在2号液位计32和3号液位计33之间上下变化时，电动阀22状态不变；当液面上升至1号液位计31和2号液位计32之间时，电动阀22关闭；当液面下降至3号液位计33和4号液位计34之间时，电动阀22打开。当液面下降至3号液位计33和4号液位计34之间后，由于故障，使电动阀22无法打开时，随着分离出的气体越来越多，液面以上的压强逐渐增大，液面持续下降，当液面降至4号液位计34以下时，控制器41控制发出警报。当电动阀22开启以后，气体通过排气管道17排出，液面持续上升，至1号液位计31和2号液位计32之间后，由于故障，电动阀22无法关闭时，气体持续排放，液面继续上升，当液面升至1号液位计31以上时，控制器41控制出警报。本发明还涉及一种气液分离器用智能气相排放控制方法，应用于本发明的气液分离器用智能气相排放控制装置，当气液混合流体在气液分离器内部进行气液分离后，液面高度会随着气液混合流体的气液比例而发生变化。当液面高度位于3号液位计33和4号液位计34之间时，控制电动阀22开启，当液面高度位于1号液位计31和2号液位计32之间时，电动阀22关闭，当液面位于1号液位计31以上或4号液位计34以下时，发出报警信号，即：所述方法包括：实时接收1号液位计31、2号液位计32、3号液位计33、4号液位计34检测的气相或液相信息；根据接收到的所述气相或所述液相信息的逻辑关系，控制电动阀22的开启或关闭，保持所述装置内的液面位于所述2号液位计32和所述3号液位计33之间。所述根据接收到的所述气相或所述液相信息的逻辑关系，控制电动阀22的开启或关闭，具体包括：当所述1号液位计31接触气相，所述2号液位计32、所述3号液位计33、所述4号液位计34均接触液相时，控制所述电动阀22关闭；当所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33均接触气相，所述4号液位计34接触液相时，控制所述电动阀22开启。所述控制方法还包括：当所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33、所述4号液位计34全部接触气相时，发出人类可感知的报警信号；当所述1号液位计31、所述2号液位计32、所述3号液位计33、所述4号液位计34全部接触液相时，发出人类可感知的报警信号。特殊情况下，当电动阀22发生故障而无法关闭时，储气室11内的液面会持续上升，当液面到达浮子气阀21内时，浮子气阀21内部浮子在液体的浮力作用下上升，同时关闭浮子气阀21内部出气通道，防止液体继续上升；特殊情况下，由于流体扰动等原因，导致储气室11内部压力骤减，同时当第二出气器口法兰18同其他液相管道连接时，会出现液体回流的现象，当液体回流至单向阀23时，单向阀23会关闭内部流道，阻止液体继续回流。为了更加清楚地说明液位计和控制器41的状态，用下表来表示，其中，“1”表示液位计接触气相，“0”表示液位计接触液相。表1液位计和控制器状态表1号液位计2号液位计3号液位计4号液位计控制器0000报警1000电动阀关闭1110电动阀打开1111报警正常情况下，本发明基于一种气液分离器用智能气相排放控制装置的控制方法能够将气液分离器内液面高度控制在2号液位计32敏感探头高度和3号液位计33敏感探头高度之间，当液面高度淹没至2号液位计32敏感探头时，1号液位计31接触气相，2号液位计32、3号液位计33、4号液位计34接触液相，控制器41控制电动阀22关闭，当液面高度低于3号液位计33敏感探头时，1号液位计31、2号液位计32、3号液位计33接触气相、4号液位计34接触液相，控制器41控制电动阀22开启；当电动阀22出现故障无法开启时，液面高度将持续降低，当液面高度低于4号号液位计34敏感探头时，1号液位计31、2号液位计32、3号液位计33、4号液位计34全部接触气相，控制器41发出人类可感知的报警信号；当电动阀22出现故障无法关闭时，液面高度将持续升高，当液面高度高于1号号液位计31敏感探头时，1号液位计31、2号液位计32、3号液位计33、4号液位计34全部接触液相，控制器41发出人类可感知的报警信号。本发明的气液分离器用智能气相排放控制装置和方法，用于气液分离器上的气相排放控制，具有自动控制、技术成本低、易加工、可维护性好等特点。同时具有自动控制液面范围、报警、防液体喷出、防液体倒流等优点。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12