[發(fā)明專利]一種管式旋流氣液分離裝置

在審

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• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111974096A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 李清平;姚海元;朱海山;羅曉明;秦蕊;劉永飛;王春升;喻西崇;朱軍龍;劉仁瑋;鄭曉鵬;陳海宏
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: B01D45/14
• 分類號: B01D45/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發(fā)明涉及一種管式旋流氣液分離裝置，包括整流預分段和旋流分離段；整流預分段包括：緩沖立管，下端與入口管相連接；彎管，下端與緩沖立管上端相連接；下傾管，一端與彎管上端相連接；分液罐，設置在下傾管下方，其頂部通過第一連接管與下傾管中部相連通；旋流分離段包括：氣液分離柱，下部通過第二連接管與分液罐下部相連通，中部與下傾管另一端相連通，頂部和下部分別設置有氣相和液相出口管；漸縮噴嘴，設置在靠近下傾管出口端的下傾管內。本發(fā)明能有效地將來流的氣液段塞轉化為分層流動，消除入口段塞對分離器造成的強烈沖擊，保持分離器內旋流場以及氣液界面的穩(wěn)定，提高流型轉化效率和對惡劣工況的適應能力，實現(xiàn)氣液分離器的穩(wěn)定可靠運行。

技術領域

本發(fā)明涉及一種氣液分離裝置，具體是關于一種適用于對分離器重量與體積有嚴格要求的油氣分離場所的管式旋流氣液分離裝置，屬于氣液旋流分離器與多相流動技術領域。

背景技術

隨著油田開發(fā)逐漸從陸地走向海洋，海上油氣田的開發(fā)已成為海洋石油發(fā)展的重點，研發(fā)高效分離設備是海上經(jīng)濟開發(fā)、降本增效的必然途徑。同時，隨著油田后期含水率的升高，原有處理系統(tǒng)升級改造迫切需要高效分離新技術。水下氣液分離技術是控制深水段塞、提高采收率、減少藥劑用量、延長油氣田壽命的創(chuàng)新技術，是世界也是我國未來深水開發(fā)急需攻克的技術瓶頸。

管式旋流氣液分離裝置質量輕，便于建造與安裝，結構簡單便于維護，并且分離器內烴的殘留量較之常規(guī)重力式分離器來說明顯降低，具有巨大的經(jīng)濟潛力，近年來在全世界的油氣田得到了廣泛應用。但管式旋流氣液分離裝置對結構緊湊性的要求也帶來了一定的負面效應，由于分離裝置內部空間較之常規(guī)重力式分離器來說非常有限，氣液流量的起伏變化會對柱狀分離段的旋流場以及氣液界面特征產(chǎn)生很大的影響，尤其在入口流型為段塞流的條件下會對分離器造成強烈的沖擊，狹小的內部空間不具有緩沖作用從而使得分離器的分離性能與穩(wěn)定性難以達到預期。而現(xiàn)有的帶下傾管的管式旋流氣液分離裝置雖有一定的整流作用，能減弱段塞的影響，但下傾段較長，安裝不方便，不適用于對分離器重量與體積有嚴格要求的油氣分離場所。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種集成分液罐的管式旋流氣液分離裝置，該裝置結構簡單，能有效地將來流的氣液段塞轉化為分層流動，消除入口段塞對分離器造成的強烈沖擊，保持分離器內旋流場以及氣液界面的穩(wěn)定，進一步降低分離器柱體高度及下傾管長度，提高流型轉化效率和對惡劣工況的適應能力，實現(xiàn)氣液分離器的穩(wěn)定可靠運行。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：一種管式旋流氣液分離裝置，包括整流預分段和旋流分離段；其中，所述整流預分段包括：緩沖立管，所述緩沖立管的下端形成入口端并與入口管相連接，所述緩沖立管的上端則形成出口端；彎管，所述彎管的下端形成入口端并與所述緩沖立管的出口端相連接，所述彎管的上端的形成出口端；下傾管，所述下傾管的一端形成入口端并與所述彎管的出口端相連接，所述下傾管的另一端則形成出口端，且所述下傾管由入口端至出口端向下傾斜設置；分液罐，設置在所述下傾管的下方，且所述分液罐的頂部通過第一連接管與所述下傾管的中部相連通；所述旋流分離段包括：氣液分離柱，為上下端封閉的中空柱體，所述氣液分離柱的下部通過第二連接管與所述分液罐的下部相連通，所述氣液分離柱的中部與所述下傾管的出口端相連通，所述氣液分離柱的頂部和下部分別設置有與外界相通的氣相出口管和液相出口管；漸縮噴嘴，設置在靠近所述下傾管出口端的所述下傾管內，且所述漸縮噴嘴的出口設置方向垂直于氣液流體的流動方向。

所述的管式旋流氣液分離裝置，優(yōu)選地，所述入口管通過擴徑頭與所述緩沖立管的入口端連接，所述入口管與所述擴徑頭直徑較小的一端相連且兩者直徑相同，所述緩沖立管與所述擴徑頭直徑較大的一端相連且兩者直徑相同；并且，所述擴徑頭的擴徑角度取0～30°，擴徑比為2～6。

所述的管式旋流氣液分離裝置，優(yōu)選地，所述彎管的角度不大于120°，且所述彎管的管徑與所述緩沖立管的管徑相同；同時，所述緩沖立管的高度應大于一個液塞長度，且液塞長度計算公式如下：