專利名稱：分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種分離裝置，具體地說(shuō)是一種適用于高含水油田的油、氣、水、砂四相分離的分離裝置。
在油田開發(fā)處于中后期生產(chǎn)階段，由于采用向地層中注水的方法來(lái)提高油田的開采能力。因此油井產(chǎn)液中含水量大幅度上升，采液量成倍增長(zhǎng)。如將這種油井產(chǎn)液都集中處理并輸送，將使得油氣集輸系統(tǒng)面臨不斷增加的集輸液量而不得不擴(kuò)建，同時(shí)為滿足原油集中處理的熱力條件，對(duì)來(lái)液加溫也需要大量的能量，顯然這樣做也是很不經(jīng)濟(jì)的。
在油田開發(fā)中后期的生產(chǎn)階段，為降低油氣集輸系統(tǒng)的綜合能耗，常規(guī)的方法是將油井產(chǎn)液進(jìn)行分離。在中國(guó)實(shí)用新型專利CN2067597U公開了一種油水分離器，它利用一種比重介于油與水之間的浮體起分離作用，通過浮體上部的導(dǎo)油管入口和分離室下部的導(dǎo)水管入口及相應(yīng)的管路將油與水相互分離。工作時(shí)油井產(chǎn)液首先進(jìn)入混合室，在此緩沖液體的流速，使之通過連通口均勻而又緩和地進(jìn)入分離室。在分離室重油上升、水下降，形成油水界面，以便于浮體進(jìn)行油水分離。為保證低溫季節(jié)的工作，在分離室內(nèi)還設(shè)置了保溫管；為容納和清除分離室內(nèi)的固相污物，在分離室下部設(shè)置了沉淀包和清污閥。這種分離器的油井產(chǎn)液雖經(jīng)混合室進(jìn)入分離室，但仍無(wú)法保證液體進(jìn)入分離室時(shí)是層流狀態(tài)，也不能形成穩(wěn)定的油水界面。由此使得分離效率低，分離效果不理想。在CN2064676U中公開了另一種分離器，該裝置具有一組軸向平行、徑向保持適宜角度并用骨架固定起來(lái)的采用親油材料制作的斜板構(gòu)成，具有除砂設(shè)施?？筛鶕?jù)原油性質(zhì)和生產(chǎn)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)斜板間距和傾斜角度。工作時(shí)油井產(chǎn)液呈三維流態(tài)，混合液軸向流動(dòng)，油氣向上浮升，水砂向下沉降。這種分離器雖然對(duì)液流具有一定的整流作用，但實(shí)際上該裝置不是為整流而專門設(shè)計(jì)的，其中來(lái)液直接通過斜板使得其經(jīng)過斜板后并不能形成理想的層流狀態(tài)，油水界面也不穩(wěn)定。
另外，現(xiàn)有技術(shù)的分離器均沒有采用氣體預(yù)分離手段，使得分離器內(nèi)氣體所占空間過大，降低了分離器的有效容積，而溶解在混合液中的氣體由于其浮升運(yùn)動(dòng)也會(huì)干擾水砂的沉降運(yùn)動(dòng)。
為對(duì)乳化油加溫破乳，現(xiàn)有技術(shù)一般在容器底部的水中設(shè)置有加熱器。這種加熱方式是通過水對(duì)乳化油間接加熱的，因此器溫度場(chǎng)在水中的部分較高，而在油中的部分較低。使得熱能不能有效地被利用。此外還有采用外加熱的方式，由于這種加熱方式通過罐體對(duì)油加溫，其能量的浪費(fèi)更嚴(yán)重。
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提出一種能夠有效地利用分離器的容積，并能使油井產(chǎn)液在較理想的層流狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)油水分離及液固分離的分離器。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的分離器具有可以有效地利用熱能的結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的分離器具有一個(gè)筒體，所述筒體內(nèi)被分為氣液分離室和油水砂分離室；一個(gè)預(yù)分離旋流器由上部的氣體收集器和下部的錐形旋流管組成，所述錐形旋流管自筒體的頂部伸入氣液分離室中，一個(gè)油井產(chǎn)液的入口切線或漸開線地設(shè)置在預(yù)分離旋流器在筒體外的部分上；在氣液分離室與油水砂分離室之間設(shè)置一個(gè)整流裝置；在油水砂分離室設(shè)有出油管、出水管及除砂器。其中錐形旋流管的底部設(shè)置有一組配流管，在配流管的翼板上加工有均勻排列的小孔或倒槽。
所述整流裝置的一種較佳的結(jié)構(gòu)為整流迷宮板。最好為中間帶槽的多層板結(jié)構(gòu)。
為使高度乳化油破乳脫水，提高脫水效果，本實(shí)用新型在油水砂分離室的上半部油水界面之上設(shè)置了加熱器。在油田環(huán)境下，采用高溫流體作為熱源既方便又可以利用設(shè)備余熱。與之相應(yīng)的加熱器結(jié)構(gòu)為加熱盤管上設(shè)置與加熱盤管的軸線垂直的散熱片。
為取得更加的效果，最好在整流迷宮板及散熱片上涂有憎油親水材料，以增加水滴的碰撞、聚結(jié)沉降的機(jī)會(huì)。
為穩(wěn)定油水界面，保證油水分離效果。一個(gè)隔板將油水砂分離室分成進(jìn)行油、水、砂分離的沉降室及儲(chǔ)存油、水的儲(chǔ)液室。所述儲(chǔ)液室又被儲(chǔ)液室隔板隔開分為儲(chǔ)油室和儲(chǔ)水室。一個(gè)下端穿過隔板與沉降室中的水連通的集水管在儲(chǔ)水室中向豎直向上申延。集水管上端的高度決定了沉降室中油水界面的高度。通過一個(gè)以某種公知方式連接并調(diào)節(jié)集水管上端的水位調(diào)節(jié)裝置，來(lái)控制沉降室中油水界面的高度。
在筒體的底部設(shè)有沖砂管及集砂漏斗，集砂漏斗的尾部裝有快速排砂閥，通過快速排砂閥集砂漏斗與沉淀砂池相連。
本實(shí)用新型的分離器由于具有穩(wěn)定的流場(chǎng)及分離器有效容積增大，油井產(chǎn)液的處理量較現(xiàn)有技術(shù)大大增加，因而提高了分離速度；分離效果好，出水量高，出油含水低；適用范圍廣，對(duì)高度乳化油及稠油、重油具有同樣好的分離效果。
為使本實(shí)用新型更易于被理解，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型油、氣、水、砂分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是
圖1中A-A向的俯視圖，其中顯示了錐形旋流管及其筋板的配置結(jié)構(gòu)；圖3是
圖1中B-B向的剖視圖，顯示了整流迷宮板的剖視圖；圖4是
圖1中C-C向的剖視圖，顯示了加熱器的剖視圖；圖5是
圖1中D-D向的剖視圖，顯示了集水管及油室、水室的分布狀態(tài)。
如
圖1所示，油井產(chǎn)出的油、氣、水混合液從切向入口3切向進(jìn)入預(yù)分旋流分離器4。在預(yù)分旋流分離器4中，混合液靠自身旋轉(zhuǎn)的離心力作用使所含伴生氣體的95％以上被脫出，所述氣體經(jīng)分氣包5進(jìn)入天然氣管線6排走并被利用。從而減少了分離器內(nèi)氣體所占的空間，提高了分離器的有效容積。同時(shí)靠離心力的作用對(duì)油、水、砂進(jìn)行初步分離。
經(jīng)預(yù)分離后，混合液體進(jìn)入錐形旋流管18。在錐形旋流管18中，由于來(lái)自油井的壓力較高，混合液體從錐形旋流管18中排入氣液分離室1時(shí)的沖力很大。為此，如
圖1所示，在錐形旋流管18的下端設(shè)置有一組配流管，所述配流管上加工有均勻排列的圓形小孔(見圖2)。這樣沖力很大的混合液經(jīng)罐體底部作用反彈時(shí)，受到配流管的阻緩使沖力減小，受到阻緩的混合液體在經(jīng)配流管間的縫隙及配流管上的小孔均勻地通過配流管上升，減少了來(lái)液對(duì)分離器內(nèi)部流場(chǎng)的沖擊。
通過配流管的混合液體，再經(jīng)過如圖3所示的整流迷宮板15緩沖整流進(jìn)入油水砂分離室11中的沉降室11’。此時(shí)混合流體處于一種較理想的層流的狀態(tài)，混合流體的這種層流的狀態(tài)有利于油的浮升和水、砂的沉降。又由于混合液中大部分氣體在預(yù)分離時(shí)以被分出，這樣在沉降室11’中水砂的沉降幾乎不受升浮氣體的干擾，使得在本實(shí)用新型的沉降室11’中油、水、砂的分離較現(xiàn)有技術(shù)更加充分和完全。
為使高度乳化油破乳脫水，在分離器內(nèi)上部部位設(shè)置加熱盤管及散熱片14組成的加熱器7(見圖4，其中的“+”表示加熱盤管的截面)，利用循環(huán)熱水或蒸汽做熱源給原油加熱。這樣在分離器內(nèi)形成油水界面以上溫度較高的溫度場(chǎng)，從而使熱能主要用于給含水乳化油加溫，增加破乳效果，從而避免了給底部水加溫造成的熱能浪費(fèi)。
在本實(shí)施例中，整流迷宮板15及加熱器7的散熱片14上都涂有憎油親水材料，進(jìn)一步增加水滴碰撞、聚結(jié)沉降的機(jī)會(huì)，取得了更佳的油水分離的效果。
見
圖1及圖5，在本實(shí)施例中一個(gè)隔板10將油水砂分離室11分成進(jìn)行油、水、砂分離的沉降室11’及儲(chǔ)存油、水的儲(chǔ)液室11”。所述儲(chǔ)液室11”又被儲(chǔ)液室隔板9隔開分為儲(chǔ)油室21和儲(chǔ)水室20。在隔板10的下部一個(gè)集水管13的一端自隔板10處延伸入沉降室11’中，并與沉降室11’中的水連通，而集水管13的另一端在儲(chǔ)水室中轉(zhuǎn)向豎直向上申延其端部形成集水管13的上端。這樣實(shí)際上在隔板10的兩側(cè)形成了一個(gè)“U”形管。利用“U”形管原理，集水管13上端的高度決定了沉降室11’中油水界面的高度。一個(gè)水位調(diào)節(jié)器8以某種公知方式連接并調(diào)節(jié)集水管13的上端，一旦集水管13的上端高度被確定，沉降室11’中油水界面的高度也隨之確定。油水界面處于動(dòng)平衡狀態(tài)，當(dāng)沉降室11’中油水界面的高度高于確定的高度時(shí)，沉降室11’中的水經(jīng)集水管13，從集水管13的上端溢出，直至油水界面落回到預(yù)定的高度。當(dāng)沉降室11’中油水界面的高度低于確定的高度時(shí)，沉降室11’中的水不會(huì)經(jīng)集水管13的上端溢出，直至油水界面回升到預(yù)定的高度。這樣使得油水界面相對(duì)穩(wěn)定，更利于油水分離，保證油水分離效果。
分離后的油和水分別經(jīng)出油口12及出水口12’排出罐外。
見
圖1，本實(shí)施例在筒體2內(nèi)底部設(shè)有一個(gè)除砂器16，它包括一個(gè)沖砂管17，當(dāng)分離器工作一段時(shí)間后，利用沖砂管17對(duì)分離器底部的積砂沖洗，使之落入分離器底部的集砂漏斗內(nèi)，再打開集砂漏斗底部的快速排砂閥，靠分離器內(nèi)的壓力將砂子排出分離器。
上述實(shí)施例僅僅是為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型而舉出的最佳實(shí)施方式，不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限定，例如在必要的情況下加熱器7也可采用電加熱器等等。此類變化在此無(wú)法一一累述，由此可見在上述公開的本實(shí)用新型的思路和實(shí)質(zhì)精神的基礎(chǔ)上所作的顯而易見的改動(dòng)和變化都將落入本申請(qǐng)所附的權(quán)利要求書所確定的的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1．一種分離器，具有一個(gè)筒體，在筒體內(nèi)包括一個(gè)氣液分離室和一個(gè)油水砂分離室；其特征在于一個(gè)由上部的氣體收集器和下部的錐形旋流管組成的預(yù)分離旋流器的錐形旋流管自筒體的頂部伸入氣液分離室中，一個(gè)油井產(chǎn)液的入口切線或漸開線地設(shè)置在預(yù)分離旋流器在筒體外的部分上；在氣液分離室與油水砂分離室之間設(shè)置一個(gè)整流裝置；在油水砂分離室設(shè)有出油管、出水管。
2．如權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于錐形旋流管的底端與錐形旋流管的軸線垂直地設(shè)置有一組配流管，在配流管的翼板上加工有均勻排列的小孔或倒槽。
3．如權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于所述整流裝置的結(jié)構(gòu)為整流迷宮板。
4．如權(quán)利要求3所述的分離器，其特征在于所述整流迷宮板為中間帶槽的多層板結(jié)構(gòu)。
5．如權(quán)利要求3或4所述的分離器，其特征在于所述整流迷宮板上涂有憎油親水材料。
6．如權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于所述油水砂分離室的上半部油水界面之上設(shè)置了加熱器。
7．如權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于所述加熱器結(jié)構(gòu)為加熱盤管上設(shè)置與加熱盤管的軸線垂直的散熱片。
8．如權(quán)利要求7所述的分離器，其特征在于所述整流迷宮板及散熱片上涂有憎油親水材料。
9．如權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于所述油水砂分離室被一個(gè)隔板將分成沉降室及儲(chǔ)液室；所述儲(chǔ)液室又被儲(chǔ)液室隔板隔開分為儲(chǔ)油室和儲(chǔ)水室；一個(gè)下端穿過隔板與沉降室中的水連通的集水管在儲(chǔ)水室中向豎直向上申延。
10．如權(quán)利要求9所述的分離器，其特征在于所述集水管的上端的高度位置可由一個(gè)水位調(diào)節(jié)裝置來(lái)控制。
11．如權(quán)利要求10所述的分離器，其特征在于所述筒體的底部設(shè)有沖砂管及集砂漏斗，集砂漏斗的尾部裝有快速排砂閥，通過快速排砂閥集砂漏斗與沉淀砂池相連。
專利摘要一種分離器,為一種適用于高含水油田的油、氣、水、砂四相分離的分離裝置,具有一個(gè)包括一個(gè)氣液分離室和一個(gè)油水砂分離室的筒體;一個(gè)底部具有配流管的預(yù)分離旋流器的錐形旋流管自筒體的頂部伸入氣液分離室中,在氣液分離室與油水砂分離室之間設(shè)置一個(gè)整流裝置;在油水砂分離室內(nèi)的上半部設(shè)有加熱器;在油水砂分離室內(nèi)的下半部設(shè)有出砂裝置;以及一個(gè)控制油水界面的機(jī)構(gòu)。該分離器有效地利用了容器的空間,提高了分離器的分離效率和分離效果并能夠節(jié)約能源。
文檔編號(hào)B01D21/02GK2338072SQ98241308
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1998年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月12日
發(fā)明者劉國(guó)慶, 高新華, 王舒宜, 劉會(huì)泉, 郭慶斌, 高志剛 申請(qǐng)人:高新華