CN201055811Y - 一种旋流式气液分离器 - Google Patents

Abstract

一种旋流式气液分离器，包括有柱状筒体(1)，该柱状筒体(1)侧壁的上部、中部、下部分别设置有与柱状筒体(1)相连通的出气管(2)、原油输入管(3)、出液管(4)，该原油输入管(3)相对柱状筒体(1)倾斜向下，并与柱状筒体(1)的侧壁相切。与现有技术相比，本实用新型的原油通过该倾斜向下的原油输入管，小液滴能充分凝结，小气泡也能充分整合，使液相物和气相物能初步分离开来，即原油在倾斜向下的原油输入管中进行分层预处理，使气相物浮于液相物之上；同时，本实用新型针对不同原油工况而作出新的改进，确保了气液混合物在柱状筒体内的高效、稳定的分离效果。

Description

一种旋流式气液分离器

技术领域

本实用新型涉及一种用于流体分离的气液分离器，特别是指一种通过高速旋转气液混合物而分离气相物和液相物的旋流式气液分离器(GLCC，Gas-Liquid CylindricalCyclone的简称，意为柱状旋流式气液分离器)。

背景技术

目前在油田地面集输系统中，主要运用各种气液分离器，将油井采出的原油中的天然气和油进行分离，继而实现液计量或生产计量。普通的气液分离器由一组气体分离伞、一个液体分离伞、一个初级分离头等简单构件组成，其气、液仅依靠重力进行分离，这种气液分离器的分离效率低、速度慢，气相物和液相物的分离效果不理想，而且分离器结构体积也较大，使用这种分离器处理稠油和泡沫原油，液体在分离器内的停留时间长，气液分离不彻底，造成原油和气体的计量误差也较大。因此，一些通过高速旋转气液混合物而依靠离心力分离气相物和液相物的气液分离器被发明出来，由于这种旋流式气液分离器的体积小、分离速度快、效果好，而具有较好的发展潜力，如专利申请号为200610009659.9(公开号为CN1820816A)的中国发明专利申请《螺旋管复合气液分离器》，就公开了一种气液分离器。它采用立式结构，主要包括一由集气部分、螺旋离心分离部分、集液部分组成的柱状筒体，该柱状筒体在中部的螺旋离心分离部分的侧壁开有原油入口，在上部的集气部分的侧壁开有气体出口，而在下部的集液部分的侧壁开有液体出口，并且这些开口处都分别设置有接管。原油从原油入口进入柱状筒体，在螺旋分离部分产生离心加速度，在离心力和重力共同作用下密度大的液体向管道外下侧聚集，继而从液体出口排出，密度小的气体向管道内上侧聚集继而从气体出口排出。

由于目前的旋流式气液分离器中原油输入管相对柱状筒体垂直，即原油由该输入管直接进入到柱状筒体内，该原油输入管只是充当一个普通的传输管道，而待分离的原油中往往混合有很多小液滴和小气泡，这样，直接进入柱状筒体内的小液滴和小气泡混合物，仅依靠在柱状筒体内的离心分离，很难有较好的分离率，从液体出口流出的液相物中往往还带有较多的小气泡，其分离效果不是十分理想。

另一方面，在实际应用时，不同油井产出的原油、同一油井不同时段产出的原油，其实际工况都会有所不同，主要有以下两种情况：一种是原油中气液混合物的相对含气量不一样，有些原油含气比例比含液比例高；另一种是原油其流量的连续性和稳定性也不一样，有些油井出来的原油是断断续续的，有时一下子出来的原油压力较高，而有时又变得非常的缓慢，流量的稳定性是很难预料和控制的。目前的旋流式气液分离器对于这两种特殊工况的原油，其分离效果不佳。

发明内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种原油进入柱状筒体时能事先在原油输入管中进行整流、继而提高气液分离效果的旋流式气液分离器。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述两种特殊工况的原油具有较好的分离效果的旋流式气液分离器。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该旋流式气液分离器，包括有柱状筒体，该柱状筒体侧壁的上部、中部、下部分别设置有与柱状筒体相连通的出气管、原油输入管、出液管，其特征在于：所述的原油输入管相对柱状筒体倾斜向下，并与柱状筒体的侧壁相切。

作为进一步改进，针对含气比例相对较高的气液混合物，为使该旋流式气液分离器具有较好的分离效果，在所述原油输入管上方还可以设置有呈L型的输入支管，该输入支管的竖直部分一端与原油输入管相连通，该输入支管的横向部分一端则与柱状筒体相连通且与柱状筒体的侧壁相切，而且输入支管的横向部分与该原油输入管平行，这样输入支管的横向部分也相对柱状筒体向下倾斜，当含气比例相对较高的气液混合物在进入柱状筒体之前，气液混合物会先经过原油输入管、输入支管组成的双输入管的预处理后，再进入柱状筒体，即，气液混合物中的气相物因比重比液相物轻，气液混合物会初步的进行自我分离，大部分气相物就会直接从输入支管进入到柱状管体的上部分，再在柱状管体内高速旋转分离之后快速的从出气管输出，明显加快了气相物的分离效率，同时通过这种预处理的方式，也大大提高了气液分离效果。

作为进一步改进，针对非连续、稳定性较差的气液混合物，为使旋流式气液分离器具有较好的分离效果，所述原油输入管可以包括有相对柱状筒体垂直的横向部分和相对柱状筒体倾斜向下的部分，在该原油输入管上方还设置有结构与其相同且与其平行的输入支管，该输入支管的横向部分末端具有弯折向下的延伸部分而与原油输入管的横向部分末端相连通，并且，该输入支管在其横向部分上设置有一竖直的连通管而与原油输入管的横向部分相连通；这样，当非连续、稳定性较差的气液混合物在进入柱状筒体之前，因气相物比重比液相物轻，气液混合物中的一部分气相物直接从输入支管的延伸部分进入横向部分，继而从倾斜向下部分进入柱状筒体，而大部分气液混合物就沿着原油输入管的横向部分运行，同时进行预分离，经预分离后的气相物就从连通原油输入管与输入支管的连通管进入到输入支管之中，而在原油输入管内剩余的气液混合物就自然的变成连续又稳定的流体，再进入柱状筒体进行分离，通过原油输入管、输入支管预分离的分离方式，加快了气相物的分离效率，也大大提高了气液分离效果。而其中，原油输入管、输入支管的横向部分和倾斜向下部分在弯折处都圆滑过渡。

由于油田采出的原油不可避免的会带有固体悬浮物，在进行气液分离时，固体悬浮物会跟随气液混合物一起在柱状筒体内高速旋转，在离心力的作用下，大部分固体悬浮物会随着旋转的流体向下运行，继而聚集在柱状筒体的底部，因此，可以在所述的柱状筒体的底部开设一排污口，这样聚集在柱状筒体底部的固体悬浮物就可从该排污口排出筒体之外，从而实现气、液、固三相分离。

所述的出气管可以设置在柱状筒体上部分侧壁的任意位置上，但为保证最后排出的气相物具有更高的纯净度，所述出气管以开口向上地开设在所述柱状筒体的顶部为佳，并且，出气管的底部伸入到柱状筒体之内，这样，气相物就会以溢流的方式从该出气管排出，保证了产出的气相物的纯度。

为便于柱状筒体的安装固定，所述柱状筒体的底部可以设置有裙式支座。

由于在柱状筒体内的气液混合物需高速旋转，并需具有一定的压力，为便于安装自动控制运行所需的传感器，实现气液分离器的自动控制运行，在所述柱状筒体上还可以设置有液位变送器引压接管、压力变送引压接管和压力表接管，其中，液位变送器引压接管包括分别设置在柱状筒体上部和下部的上下两个液位变送器引压接管，所述压力表接管则设置在所述柱状筒体侧壁上、位于原有输入管上方的位置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过原油输入管的特殊设计，待分离的原油通过该倾斜向下的原油输入管，小液滴能充分凝结，小气泡也能充分整合，使液相物和气相物能初步分离开来，即原油在倾斜向下的原油输入管中进行分层预处理，使气相物浮于液相物之上；同时，本实用新型针对不同原油工况而作出新的改进，确保了气液混合物在柱状筒体内的高效、稳定的分离效果；本实用新型体积小、分离效率高、维护简便，适用于各种油类品质。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，该旋流式气液分离器，适用于分离含气比例不高、流量连续、工况稳定的气液混合物，其包括有柱状筒体1，该柱状筒体1侧壁的上部、中部、下部分别设置有与柱状筒体1相连通的出气管2、原油输入管3、出液管4，柱状筒体1的底部设置有裙式支座11，在柱状筒体1的底部侧壁上开设有排污口5；

其中，所述的原油输入管3相对柱状筒体1倾斜向下，并与柱状筒体1的侧壁相切，而与柱状筒体1相连通；

所述出气管2是开口向上地开设在所述柱状筒体1的顶部，并且该出气管2的底部21伸入到柱状筒体1之内；

在所述柱状筒体1上还设置有液位变送器引压接管6、压力变送引压接管7和压力表接管8，其中，液位变送器引压接管6包括分别设置在柱状筒体1上部和下部的上下两个液位变送器引压接管6，所述压力表接管8则设置在柱状筒体1侧壁上、位于原有输入管3上方的位置。

工作时，待分离的气液混合物需具有一定的压力，从原油输入管3进入柱状筒体1内，根据物体在高速旋转时产生的离心力，所有质点在离心场内都将受到比其自身重量大许多倍的离心力作用，由于气相物密度小于液相物的密度，气相物所受到的离心力比液相物小很多；因此，在离心场内的气相物向柱状筒体1内的旋流中心聚结，并沿旋流中心区的中轴线上升至柱状筒体1的顶部；密度大的液相物则在离心力的作用下，往柱状筒体1的内壁区域聚集，并沿着柱状筒体1的内壁下行至柱状筒体1的下部；最终，气相物和液相物分别从柱状筒体1顶部的出气管2和下部的出液管4排出，实现气相物和液相物的高效、彻底分离。

实施例二：

如图2所示，该旋流式气液分离器，适用于含气比例相对较高的气液混合物，其与实施例一的不同点在于：在所述原油输入管3上方还设置有呈L型的输入支管31，该输入支管31的竖直部分31a一端与原油输入管3相连通，该输入支管31的横向部分31b一端则与柱状筒体1相连通且与柱状筒体1的侧壁相切，而且输入支管31的横向部分31b与该原油输入管3平行。

实施例三：

如图3所示，该旋流式气液分离器，适用于非连续、稳定性较差的气液混合物，其与实施例一的不同点在于：所述原油输入管3包括有相对柱状筒体1垂直的横向部分32a和相对柱状筒体1倾斜向下的部分32b；

在该原油输入管3上方还设置有结构与其相同且与其平行的输入支管33，即该输入支管33也包括有相对柱状筒体1垂直的横向部分33a和相对柱状筒体1倾斜向下的部分33b，该输入支管33的横向部分33a末端具有弯折向下的延伸部分33c而与原油输入管3的横向部分32a末端相连通，并且，该输入支管33在其横向部分33a的中部设置有一竖直的连通管34而与原油输入管3的横向部分32a相连通。

Claims (7)

1.一种旋流式气液分离器，包括有柱状筒体(1)，该柱状筒体(1)侧壁的上部、中部、下部分别设置有与柱状筒体(1)相连通的出气管(2)、原油输入管(3)、出液管(4)，其特征在于：所述的原油输入管(3)相对柱状筒体(1)倾斜向下，并与柱状筒体(1)的侧壁相切。

2.根据权利要求1所述的旋流式气液分离器，其特征在于：在所述原油输入管(3)上方还设置有呈L型的输入支管(31)，该输入支管(31)的竖直部分(31a)一端与原油输入管(3)相连通，该输入支管(31)的横向部分(31b)一端则与柱状筒体(1)相连通且与柱状筒体(1)的侧壁相切，而且输入支管(31)的横向部分(31b)与该原油输入管(3)平行。

3.根据权利要求1所述的旋流式气液分离器，其特征在于：所述原油输入管(3)包括有相对柱状筒体(1)垂直的横向部分(32a)和相对柱状筒体(1)倾斜向下的部分(32b)，在该原油输入管(3)上方还设置有结构与其相同且与其平行的输入支管(33)，该输入支管(33)的横向部分(33a)末端具有弯折向下的延伸部分(33c)而与原油输入管(3)的横向部分(32a)末端相连通，并且，该输入支管(33)在其横向部分(33a)上设置有一竖直的连通管(34)而与原油输入管(3)的横向部分(32a)相连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的旋流式气液分离器，其特征在于：在所述的柱状筒体(1)的底部开设有排污口(5)。

5.根据权利要求1或2或3所述的旋流式气液分离器，其特征在于：所述出气管(2)是开口向上地开设在所述柱状筒体(1)的顶部，并且该出气管(2)的底部(21)伸入到柱状筒体(1)之内。

6.根据权利要求1或2或3所述的旋流式气液分离器，其特征在于：所述柱状筒体(1)的底部设置有裙式支座(11)。

7.根据权利要求1或2或3所述的旋流式气液分离器，其特征在于：在所述柱状筒体(1)上还设置有液位变送器引压接管(6)、压力变送引压接管(7)和压力表接管(8)，其中，液位变送器引压接管(6)包括分别设置在柱状筒体(1)上部和下部的上下两个液位变送器引压接管(6)，所述压力表接管(7)则设置在所述柱状筒体(1)侧壁上、位于原有输入管(3)上方的位置。

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