一种用于油田计量的气液分离装置及其三相计量系统的制作方法

本实用新型属于油田设备技术领域，涉及一种用于油田计量的气液分离装置及其三相计量系统，尤其涉及一种用于油田计量的多级气液分离装置及其三相计量系统。

背景技术：

联合站是油田原油集输和处理的中枢。联合站设有输油、脱水、污水处理、注水、化验、变电、锅炉等生产装置，主要作用是通过对原油的处理，达到三脱(原油脱水、脱盐、脱硫；天然气脱水、脱油；污水脱油)、三回收(回收污油、污水、轻烃)、出四种合格产品(天然气、净化油、净化污水、轻烃)以及进行商品原油的外输。联合站是高温，高压，易燃，易爆的场所，是油田一级要害场所。

联合站中的油、气、水三相计量是油田生产管理中的一项重要工作，准确的计量对掌握油井油藏状况、制定生产方案具有重要的指导意义。在计量过程中，一般将气液混合物中的气体和液体两相分离，通过超声流量计计量气体的流量；分离出的液体通过质量流量计计量出液体的流量以及其中的油水比例，从而得到油、气、水三相的含量比例。

当前井口计量所使用的分离装置主要采用的分离罐式的分离装置。但是涉及到罐内部的分离基本都是单次的分离，这种分离方式太过单一，浪费了罐内部的空间也不能将混输液里面的气体全部分离出来。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于油田计量的气液分离装置及其三相计量系统，通过多级气液分离实现了气液的彻底分离，为质量流量计计量精度的提高奠定了基础。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种用于油田计量的气液分离装置，所述的气液分离装置包括壳体。

所述的壳体内部由上至下依次设置有至少一组气液分离组件，每组气液分离组件均包括垂直布置的两个分离伞，同一组气液分离组件中的两个分离伞的凹面相对设置。

本实用新型通过垂直设置多级分离伞，气液混合物进入分离伞后后由伞面滑落流入下级分离伞，气液混合物在伞面滑落的过程中经遍布伞面的气液分离孔实现了多级分离，分离得到的气体经壳体顶部排出，液体流入下级分离伞，在下级分离伞的伞面上重复进行多级分离，因此对本实用新型提供的气液分离装置而言，一共存在着两组多级分离过程：一为，在每个分离伞伞面上进行的多级气液分离，此为分离伞内部的多级气液分离过程；二为，随着液体向下流动依次经过各级分离伞，此为分离伞之间的多级气液分离过程。

由于液体流量检测装置(一般采用质量流量计)可以分别对油相和水相的质量流量进行检测，但前提是保证油相和水相中不包含气体，因此若无法将气液进行有效彻底的分离，对后续的流量检测会产生极大的影响。经过以上两组多级分离过程，实现了气液混合物的彻底分离，为质量流量计计量精确度的提高奠定了基础。

需要强调的是，本实用新型对气液分离组件的组数没有进行特殊要求和具体限定，本领域技术人员需要根据待分离的气液混合物的流量进行适当调整。此外，分离伞需要与壳体进行固定，本实用新型对固定方式也不作要求，但所采用的固定方式应至少保证可以使得分离伞悬空固定，所谓“悬空”意指在工作状态时，分离伞这一整体的各个部位与壳体内壁均不接触。示例性地，可以在壳体内部纵向固定一根支撑杆，支撑杆穿过各分离伞的几何中心；另外，还可以在壳体内部固定一根横向的支撑杆，支撑杆一端与壳体内壁固定，另一端与支撑伞固定，每个支撑伞均使用一根横向支撑杆与壳体内壁固定。当然，上述固定方式仅用于为了更好地帮助实现本实用新型的技术方案提供的示例性描述，不作为对本实用新型的具体限定，因此，只要能将分离伞悬空固定于壳体内部的任意固定方式均可用于本实用新型中。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的气液分离组件包括上位分离伞和下位分离伞，所述的上位分离伞位于下位分离伞的上方。

需要说明的是，本实用新型采用的“上位”和“下位”概念仅用于限定同一组气液分离组件中的两个分离伞的相对位置，并不意指或暗含其他结构及功能也存在差异。简言之，为了便于后续对不同级分离伞的结构及尺寸进一步限定，本实用新型将相对位置处于上方的分离伞命名为“上位分离伞”，反之，相对位置处于下方的分离伞命名为“下位分离伞”，除了相对位置不同之外，“上位分离伞”和“下位分离伞”不再意指或暗含其他非位置关系的区别特征。另外，每一组气液分离组件中均包括一个上位分离伞和下位分离伞。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述上位分离伞的凹面朝下，所述下位分离伞的凹面朝上，上位分离伞的凹面正对下位分离伞的凹面。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的上位分离伞和下位分离伞上均设置有贯通的气液分离孔。

所述的气液分离孔均匀分布于上位分离伞和下位分离伞的整个伞面。

气液混合物进入壳体后，流入第一组气液分离组件中的上位分离伞，由于上位分离伞的凹面朝下，导致气液混合物在重力的作用下会沿伞面滑落(类似于雨伞在使用状态时，雨滴由伞尖经伞面滚落的过程)，在滑落的过程中，气液混合物会逐一经过伞面上遍布的气液分离孔，经上位分离伞内部的多级分离后得到的液体流入同组的下位分离伞，由于下位分离伞的凹面朝上，液体由同组的下位分离伞的伞面边缘沿伞面滑落逐渐汇集至下位分离伞的最凹点，在下滑过程中同样会逐一经过伞面上遍布的气液分离孔实现下位分离伞内部的多级气液分离。按此分离过程，实现了分离伞内部的多级分离和分离伞之间的多级分离。

作为本实用新型一种优选的技术方案，在同一组气液分离组件中，上位分离伞的伞面直径小于下位分离伞的伞面直径，气液混合物经上位分离伞气液分离后得到的液体在重力作用下沿伞面流入下位分离伞中。

在同一组气液分离组件中，上位分离伞的伞面直径小于下位分离伞的伞面直径的目的在于：保证气液混合物由上位分离伞的伞面滑落后，可由同组气液分离组件中的下位分离伞承接，而不至于进入此后的气液分离组件中或直接流出气液分离装置导致分离伞之间的多级分离失效。

作为本实用新型一种优选的技术方案，在相邻两组气液分离组件中，下位分离伞的伞面直径不大于相邻的下一组气液分离组件中的上位分离伞的伞面直径。

气液混合物流入壳体后会依次经过上位分离伞、下位分离伞、上位分离伞、下位分离伞….这个顺序不断进行分离伞内部的多级分离和分离伞之间的多级分离，由于下位分离伞需要承接上位分离伞分离得到的液体，因此在设计同组气液分离组件的上位分离伞和下位分离伞的尺寸时，要求同组气液分离组件内，下位分离伞的伞面直径大于上位分离伞的伞面直径。但相邻组的下位分离伞和上位分离伞同样存在着相对的上下位置关系，此时为了保证分离伞的有效分离面积，设计为：在相邻的气液分离组件中，下位分离伞的伞面直径小于或等于下一组气液分离组件中上位分离伞的伞面直径，从而扩大分离伞内有效的多级分离面积。

综上，本实用新型对各级分离伞的伞面直径的大小存在两组限定：一为，在同组气液分离组件中，上位分离伞的伞面直径小于下位分离伞的伞面直径；二为，在相邻组气液分离组件中，下位分离伞的伞面直径不小于相邻的下一组气液分离组件中上位分离伞的伞面直径。本实用新型限定的各级分离伞之间需要同时满足上述两条限定，由此必然导致下位分离伞的伞面直径小于相邻的下一组气液分离组件中下位分离伞的伞面直径。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的气液分离组件通过支撑杆与壳体内壁悬空固定。

本实用新型限定的分离伞需要与壳体进行悬空固定，所谓“悬空”意指在工作状态时，分离伞这一整体的各个部位与壳体内壁均不接触，在固定时，优选保证分离伞的轴线(几何中心)与壳体的轴线重合，换言之，即分离伞固定于壳体中心。示例性地，可以在壳体内部纵向固定一根支撑杆，支撑杆穿过各分离伞的几何中心；另外，还可以在壳体内部固定一根横向的支撑杆，支撑杆一端与壳体内壁固定，另一端与支撑伞固定，每个支撑伞均使用一根横向支撑杆固定于壳体内壁。理应了解的是，上述固定方式仅用于更好地实现本实用新型的技术方案提供的示例性描述，不作为对本实用新型的具体限定，因此，只要能将分离伞悬空固定壳体内部的任意固定方式均可用于本实用新型中。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的壳体顶部设置有气液混合物入口。

所述的壳体底部设置有液体出口。

所述的壳体中上部设置有气体出口。

需要保证的是，气液混合物入口应位于最顶部分离伞的上方，气液混合物经气液混合物入口流入壳体，首先经最顶部分离伞进行气液分离。另外，本实用新型还提供了一种可选的出入口分布方式，在壳体顶部设置有气体出口，壳体底部设置有液体出口，壳体中上部设置有气液混合物入口。

第二方面，本实用新型提供了一种三相计量系统，所述的三相计量系统包括液体流量计量装置、气体流量计量装置和第一方面所述的用于油田计量的气液分离装置。

所述的液体流量计量装置与气液分离装置的底部排液口连接，所述的气体流量计量装置与气液分离装置的顶部出气口连接。

本实用新型的主要改进点在于对气液分离装置内部结构的重新设计，因此，包括液体流量计量装置和气体流量计量装置在内的其余设备装置及其连接关系均为现有技术所公开，本实用新型不便也无需对此进行特殊要求和具体限定。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的液体流量计量装置与气液分离装置的连接管路上设置有液路阀门。

所述的气体流量计量装置与气液分离装置的连接管路上设置有气路阀门。

特别地，为了防止分离后的气体或液体回流，所用的气路阀门和液路阀门可选地采用单向阀。

所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过垂直设置多级分离伞，气液混合物落入分离伞后经伞面滑落下级分离伞，气液混合物在伞面滚落的过程中经遍布伞面的气液分离孔实现了多级分离，分离得到的气体经壳体顶部排出，液体流入下级分离伞，在下级分离伞的伞面上重复进行多级分离，经过分离伞内部的多级分离和分离伞之间的多级分离实现了气液混合物的彻底分离，为质量流量计计量精确度的提高奠定了基础。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的三相计量系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的三相计量系统的结构示意图；

其中，1-壳体；2-第一气液分离组件；21-第一上位分离伞；22-第一下位分离伞；3-第二气液分离组件；31-第二上位分离伞；32-第二下位分离伞；4-第三气液分离组件；41-第三上位分离伞；42-第三下位分离伞；5-气液混合物入口；6-液体出口；7-气体出口；8-气体流量计量装置；9-液体流量计量装置；10-气路阀门；11-液路阀门。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种用于油田计量的气液分离装置，所述的气液分离装置如图1和图2所示，包括壳体1，壳体1内部由上至下依次设置有至少一组气液分离组件，每组气液分离组件均包括垂直布置的两个分离伞，同一组气液分离组件中的两个分离伞的凹面相对设置。

特别地，在本具体实施方式中，将同一组气液分离组件中相对位置靠上的分离伞命名为上位分离伞，反之，相对位置靠下的分离伞命名为下位分离伞。在同一组气液分离装置中，上位分离伞的凹面朝下，下位分离伞的凹面朝上，上位分离伞的凹面正对下位分离伞的凹面。上位分离伞和下位分离伞上均设置有贯通的气液分离孔，气液分离孔均匀分布于上位分离伞和下位分离伞的整个伞面。

分离伞的伞面直径的大小关系按同一组气液分离组件和相邻组气液分离组件进行设计，具体地：

(1)在同一组气液分离组件中，上位分离伞的伞面直径小于下位分离伞的伞面直径。

(2)在相邻两组气液分离组件中，下位分离伞的伞面直径不大于相邻的下一组气液分离组件中的上位分离伞的伞面直径。

本具体实施方式限定的各个分离伞的伞面直径应同时满足上述两个条件，由此可以毫无疑义地确定得到：下位分离伞的伞面直径小于相邻的下一组气液分离组件中下位分离伞的伞面直径。

壳体1顶部还设置有气液混合物入口5，壳体1底部设置有液体出口6，壳体1中上部设置有气体出口7。

在另一个具体实施方式中，本实用新型还提供了一种包括上述气液分离装置的三相计量系统，所述的三相计量系统包括液体流量计量装置9、气体流量计量装置8和气液分离装置。其中，液体流量计量装置9与气液分离装置的底部排液口连接，液体流量计量装置9与气液分离装置的连接管路上设置有液路阀门11，气体流量计量装置8与气液分离装置的顶部出气口连接，气体流量计量装置8与气液分离装置的连接管路上设置有气路阀门10。

实施例1

本实施例提供了一种用于油田计量的气液分离装置，所述的气液分离装置如图1所示，包括壳体1，壳体1内部由上至下依次设置有第一气液分离组件2和第二气液分离组件3。

第一气液分离组件2包括由上至下垂直布置的第一上位分离伞21和第一下位分离伞22，第一上位分离伞21的凹面朝下，第一下位分离伞22的凹面朝上，第一上位分离伞21的凹面正对第一下位分离伞22的凹面。第二气液分离组件3包括由上至下垂直布置的第二上位分离伞31和第二下位分离伞32，第二上位分离伞31的凹面朝下，第二下位分离伞32的凹面朝上，第二上位分离伞31的凹面正对第二下位分离伞32的凹面。第一上位分离伞21、第一下位分离伞22、第二上位分离伞31和第二下位分离伞32的伞面上均遍布气液分离孔。

上述各分离伞的伞面直径大小关系如下：

第一上位分离伞21＜第一下位分离伞22＝第二上位分离伞31＜第二下位分离伞32

壳体1顶部设置有气液混合物入口5，壳体1底部设置有液体出口6，壳体1中上部设置有气体出口7。

实施例1还提供了一种包括上述气液分离装置的三相计量系统，所述的三相计量系统如图1所示，包括液体流量计量装置9、气体流量计量装置8和上述气液分离装置。其中，液体流量计量装置9与气液分离装置的底部排液口连接，液体流量计量装置9与气液分离装置的连接管路上设置有液路阀门11，气体流量计量装置8与气液分离装置的顶部出气口连接，气体流量计量装置8与气液分离装置的连接管路上设置有气路阀门10。

实施例2

本实施例提供了一种用于油田计量的气液分离装置，所述的气液分离装置如图2所示，包括壳体1，壳体1内部由上至下依次设置有第一气液分离组件2、第二气液分离组件3和第三气液分离组件4。

第一气液分离组件2包括由上至下垂直布置的第一上位分离伞21和第一下位分离伞22，第一上位分离伞21的凹面朝下，第一下位分离伞22的凹面朝上，第一上位分离伞21的凹面正对第一下位分离伞22的凹面。第二气液分离组件3包括由上至下垂直布置的第二上位分离伞31和第二下位分离伞32，第二上位分离伞31的凹面朝下，第二下位分离伞32的凹面朝上，第二上位分离伞31的凹面正对第二下位分离伞32的凹面。第三气液分离组件4包括由上至下垂直布置的第三上位分离伞41和第三下位分离伞42，第三上位分离伞41的凹面朝下，第三下位分离伞42的凹面朝上，第三上位分离伞41的凹面正对第三下位分离伞42的凹面。第一上位分离伞21、第一下位分离伞22、第二上位分离伞31、第二下位分离伞32、第三上位分离伞41和第三下位分离伞42的伞面上均遍布气液分离孔。

上述各分离伞的伞面直径大小关系如下：

第一上位分离伞21＜第一下位分离伞22＝第二上位分离伞31＜第二下位分离伞32＝第三上位分离伞41＜第三下位分离伞42

壳体1顶部设置有气液混合物入口5，壳体1底部设置有液体出口6，壳体1中上部设置有气体出口7。

实施例2还提供了一种包括上述气液分离装置的三相计量系统，所述的三相计量系统如图1所示，包括液体流量计量装置9、气体流量计量装置8和上述气液分离装置。其中，液体流量计量装置9与气液分离装置的底部排液口连接，液体流量计量装置9与气液分离装置的连接管路上设置有液路阀门11，气体流量计量装置8与气液分离装置的顶部出气口连接，气体流量计量装置8与气液分离装置的连接管路上设置有气路阀门10。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。