專利名稱：一種適用于高含水的油氣水三相高效分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種油田用油氣水三相分離器，特別涉及一種適用于高含水的油 氣水三相高效分離器，它是一種臥式分離器，能夠把高含水原油混合物分離成單一的油、 氣、水。
背景技術(shù)：
隨著油田開發(fā)的深入，特別是在油田進入高含水期后，采出液總量不斷增加，這不 僅大大提高了原油輸送壓力，也給油、水分離增加了困難。油田的含水原油主要以“油包水” 型乳化液狀態(tài)存在著，乳化液本身具有的穩(wěn)定性，它嚴重地影響著原油與水的分離。所以， 多年來，研究人員一直圍繞著如何破壞乳化液體系這個問題進行的。原油脫水的方法主要 有重力沉降分離、離心力分離、化學破乳、電破乳、升溫破乳、潤濕聚結(jié)等。一般原油脫水的 工業(yè)生產(chǎn)工藝流程是聯(lián)合上述方法中的幾種綜合使用。目前處理油田油井產(chǎn)出液的 分離器主要有以下幾種1.以美國C ENatco公司的單向流臥式熱化學油水分離器及中石化河南勘探局 勘察設(shè)計院開發(fā)的HNS三相分離器為例說明，上述油水分離器的共同特點是增加內(nèi)部整流 聚結(jié)填料，添加化學破乳劑達到油水分離的目的。2.雙向流化學分離器，其特點是雙進口，即分離器內(nèi)部各部件左右對稱，必須添加 化學破乳劑才能達到油水分離。該分離器中的雙進口對原油進料的操作可行性增加了困難。以上分離器雖然各有各的優(yōu)勢，但也存在各自的技術(shù)缺陷以及在現(xiàn)實中的可行性 的問題。上述分離器整體存在體積龐大、成本高、操作難度大、現(xiàn)場要求高的問題。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型實施例提供了一種適用于高含水的油氣水 三相高效分離器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、高分離效率、操作簡便的優(yōu)點。所述技術(shù)方案如 下一種適用于高含水的油氣水三相高效分離器，包括殼體，與殼體相連的旋流氣液 分離器、消能器、油室及除沫器，所述旋流氣液分離器包括含有氣出口、支撐板及擋液管的 本體，所述氣出口的下方連接著所述擋液管，所述支撐板用于支撐所述擋液管，并且置于所 述本體之內(nèi)，所述本體靠近所述殼體的部分向內(nèi)收縮形成錐段；所述消能器設(shè)于所述旋流 氣液分離器下方，所述消能器包括消能板和碟形轉(zhuǎn)向器，所述消能板上設(shè)有多個規(guī)則排列 的小孔；所述油室置于所述殼體之內(nèi)，所述油室包括主殼體及油管，所述主殼體的頂部設(shè)有 油室缺口，所述油管下端設(shè)有油出口 ；所述除沫器包括含有絲網(wǎng)除霧器、除沫器的氣出口及 擋板的主體。進一步地，為了排沙，所述的油氣水三相高效分離器，還包括一個排沙系統(tǒng)，所述 排沙系統(tǒng)包括斜板及排污口，所述斜板設(shè)于所述消能器的下方，并與所述殼體連接在一起。[0010]具體地，為了達到良好的排沙效果，所述的斜板與所述殼體以0 10°弧度角連 接在一起，所述斜板的最低端與排污口的距離為200 400mm。具體地，所述旋流氣液分離器的錐段與所述殼體形成的弧度角優(yōu)選為75 85°。具體地，所述消能板上的孔按正三角形排列，各孔的直徑均為5 10mm，各孔間距 均為6 IOmm0具體地，所述油室缺口的高度為10 30mm，所述油室缺口的中心角為120° 180°。具體地，所述的擋板包括支柱及多個擋片，所述多個擋片交錯且傾斜的穿設(shè)在所 述支柱上，所述擋片上設(shè)有缺口。進一步地，所述擋片的數(shù)量優(yōu)選為5 10片，所述兩兩擋片之間的間距優(yōu)選為 30 50mm，所述擋片與水平面形成的水平角優(yōu)選為0 10°，所述擋片缺口部分的中心角 優(yōu)選為90 180°。具體地，所述波紋填料為三段，設(shè)于所述旋流氣液分離器與所述油室之間。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案的有益效果可概括為以下幾個方面1)相比現(xiàn)有技術(shù)，應(yīng)用本實用新型，可使原油經(jīng)切向進入旋流氣液分離器，在離心 力的作用下，脫出98%以上的氣體，以降低除沫器的處理壓力，分離出的液體，經(jīng)出液直管 流經(jīng)分離器內(nèi)的消能室；2)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的旋流氣液分離器分離出98%以上的氣體，減 少了分離器用來氣液分離的空間，增大了油水分離空間，增加了液相停留時間，使油水分離 更充分；3)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的消能室的消能板上開了大小均勻、排列有序 的小孔，消能器的擋板上開有3 5條柵孔，不僅降低了流體能量，也增加了流體停留時間， 不僅改善了流體流動，使劇烈的液相進料變得平穩(wěn)，而且使得大油滴聚結(jié)，實現(xiàn)油水的初步 分離；4)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型安裝了三層波紋刺孔填料，以改善分離效果，第一層 填料較厚，作用是破乳使大液滴聚結(jié)，并進一步改善流體流動穩(wěn)定性。接著進入第一沉降 區(qū)，使破乳后的水滴下沉、油滴上浮。第二層填料較薄，作用是破乳使未分離的小液滴及前 一階段大液滴得到再次聚結(jié)，接著進入第二沉降區(qū)，使水滴下沉、油滴上浮。經(jīng)過兩次分離， 油水已經(jīng)分離較好，第三層填料的作用是使小液滴各自聚結(jié)并達到分離要求；5)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的油室四周被水室包圍，而且一側(cè)邊沿高出 10 30mm，這樣設(shè)計的作用是不僅防止與周圍環(huán)境熱交換引起的油路堵塞，還延長油相的 停留時間，提高油水分離；6)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述除沫器的擋板的結(jié)構(gòu)大大延長了氣體的路徑， 增加了泡沫之間、液滴之間、泡沫與液滴之間聚結(jié)幾率和時間。結(jié)合從除沫器上除下的一些 液體，共同在擋板上形成了一層液膜，這又增強了液滴的聚結(jié)效應(yīng)。在一段時間后，液體沿 著該擋板一層一層往下流，氣體沿著空隙處往上走，往下走的液體和往上走的氣沫達到了 動態(tài)平衡，所以大大提高了氣液處理量。7)相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的排沙系統(tǒng)由檢查口、斜板、排污口、人孔組成， 無需動力設(shè)備，可以現(xiàn)場清掃，增強了油田適用性及可操作性。[0025]本實用新型由于上述特點，使得油氣水分離能力強，分離效果好。本分離器在不 添加破乳劑情況下，處理高含水原油混合物時，能使出口原油含水< 3%，脫出污水含油 (lOOppm，氣中含液量彡0. 01g/m3。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中使用的附圖 作一簡單地介紹，顯而易見地，下面所列附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的油氣水三相高效分離器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中所述旋流氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a是圖1中所述擋板的主視示意圖；圖3b是圖3a中所述一擋板的俯視示意圖；圖4a是圖1中所述油室的主視示意圖；圖4b是圖4a中所述油室缺口的俯視示意圖。圖1中1原油進口、2旋流氣液分離器、3控制閥、4溫度變送器口、5安全閥口、6 壓力變送器口、7油水液位計口、8除沫器、9氣出口、10擋板、11氣液液位計口、12平衡組 件、13油室、14水出口、15油出口、16水室、17波紋填料、18人孔、19排污口、20沉降室、21 斜板、22碟形轉(zhuǎn)向器、23消能室、24消能板、25檢查孔、26紊流室、27殼體。圖2中2_1氣出口、2-2支撐板、2-3擋液管、2-4錐段，圖3a及3b中擋片10-1、支柱10-2，圖4a及4b中13_1油室缺口、13-2油室主殼體、13-3油管。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。如圖1所示，本實用新型實施例所述的油氣水三相高效分離器，包括殼體7，設(shè)于 殼體7上的旋流氣液分離器2、消能器、及除沫器8，設(shè)于殼體7內(nèi)的油室13、排沙系統(tǒng)、波 紋填料17及水室16。旋流氣液分離器2設(shè)置在殼體7的頂部左側(cè)。除沫器8設(shè)于殼體7 頂部右側(cè)。消能器設(shè)于旋流氣液分離器2的下方。斜板21設(shè)于消能器的下方。從外觀上 看，所述分離器的主體可看做是一個臥式壓力容器。它的殼體7內(nèi)部由左及右，縱向依次分 割為主體紊流區(qū)、主體油水分離區(qū)及主體穩(wěn)流區(qū)。其中，主體紊流區(qū)內(nèi)有消紊流室26，紊流 區(qū)下方為消能板24、消能室23、碟形轉(zhuǎn)向器22。其中，消能板24右側(cè)的立板為消能器的擋 板，該擋板中間開有幾條柵孔(圖中未示出)。主體油水分離區(qū)有波紋填料17、斜板21、排 污口 19。主體穩(wěn)流區(qū)有油室13、水室16。如圖1所示，所述分離器的主要開口有原油進口 1、溫度變送器口 4、安全閥口 5、 壓力變送器口 6、油水液位計口 7、除沫器的氣出口 9、氣液液位計口 11、水出口 14、油出口 15、人孔18、排污口 19、檢查孔25。如圖2所示，所述旋流氣液分離器2包括含有氣出口 2-1、支撐板2. 2及擋液管2_3 的本體，所述氣出口 2-1的下方連接著所述擋液管2-3，所述支撐板2. 2用于支撐所述擋液
5管2-3，并且置于所述本體之內(nèi)，所述本體靠近所述殼體7的部分向內(nèi)收縮形成錐段2-4。具 體地，所述旋流氣液分離器2的錐段2-4與所述殼體7形成的弧度角a優(yōu)選為75 85°。如圖1所示，除沫器8內(nèi)設(shè)有絲網(wǎng)除霧器，絲網(wǎng)除霧器下方的排液管處安置了一個 除沫器的擋板10。除沫器8上設(shè)有除沫器的氣出口 9。如圖3a、3b所示，所述的擋板10包 括支柱10-2及多個擋片10-1，所述多個擋片10-1交錯且傾斜的穿設(shè)在所述支柱10-2上， 所述擋片10-1上設(shè)有缺口。進一步地，所述擋片10-1的數(shù)量優(yōu)選為5 10片，所述兩兩 擋片10-1之間的間距優(yōu)選為30 50mm，所述擋片10_1與水平面形成的水平角b優(yōu)選為 0 10°，所述擋片10-1缺口部分的中心角c優(yōu)選為90 180°。如圖1所示，所述消能器設(shè)于所述旋流氣液分離器2下方。所述消能器包括消能 板24和碟形轉(zhuǎn)向器22，所述消能板24上設(shè)有多個規(guī)則排列的小孔。具體地，所述消能板 24上的孔按正三角形排列，各孔的直徑優(yōu)選為5 10mm，各孔間距優(yōu)選為6 10mm。如圖1所示，為了排沙，所述的分離器還包括一個排沙系統(tǒng)，所述排沙系統(tǒng)包括斜 板21及排污口 19，所述斜板21設(shè)于所述消能器的下方，并與所述殼體7連接在一起。具 體地，為了達到良好的排沙效果，所述的斜板21與所述殼體7以0 10°弧度角連接在一 起，所述斜板21的最低端與排污口 19的距離為200 400mm。如圖1所示，所述波紋填料17為三段，設(shè)于所述旋流氣液分離器2與所述油室13 之間。其，第一段為400 600mm，第二段為100 200mm，第三段為100 200mm。每段之 間的間隔為沉降室20，且每段之間相隔300 800mm。如圖1所示，油室13置于主體穩(wěn)流區(qū)之內(nèi)，在波紋填料區(qū)之后，被水室16包圍。如 圖4a、4b所示，所述油室13包括油室主殼體13-2及油管13_3，所述油室主殼體13_2的頂 部設(shè)有油室缺口 13-1，所述油管13-3下端設(shè)有油出口 15。具體地，所述油室缺口 13-1的 高度為10 30mm，所述油室缺口 13-1的中心角d為120° 180°。本實用新型的適用于高含水的油氣水三相高效分離器的工作過程是高含水油氣水混合物自進液口 1進入設(shè)備，在旋流氣液分離器2內(nèi)依靠離心力及 重力實現(xiàn)氣液分離，絕大部分氣體經(jīng)控制閥3的控制，通過氣管線進入除沫器8，在絲網(wǎng)除 霧器的作用后，液滴除下順著器壁流回臥式分離器，氣體經(jīng)除沫器的氣出口 9流出；油水混 合物經(jīng)消能室23消能后，在紊流室26進行進一步的氣液分離，油水混合物經(jīng)消能器的擋板 上柵孔流出，經(jīng)過三段波紋填料17的刺孔破乳、聚結(jié)分離，分離成油層和水層，隨著分離的 進行，油水界面變得清晰，最上層油在油室13缺口處流進油室，含油< IOOppm的污水經(jīng)水 出口 14流出設(shè)備，含水的原油經(jīng)油出口 15流出設(shè)備；在分離過程中沉降的泥沙在排 污口 19附近聚集，在運行過程中，定時定點排入污水池。在檢修過程中，可以打開檢查孔25、人孔18進行必要的維護和清洗。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種適用于高含水的油氣水三相高效分離器，包括殼體，與殼體相連的旋流氣液分離器、消能器、波紋填料、油室及除沫器，其特征在于所述旋流氣液分離器包括含有氣出口、支撐板及擋液管的本體，所述氣出口的下方連接著所述擋液管，所述支撐板用于支撐所述擋液管，并且置于所述本體之內(nèi)，所述本體靠近所述殼體的部分向內(nèi)收縮形成錐段；所述消能器設(shè)于所述旋流氣液分離器下方，所述消能器包括消能板和碟形轉(zhuǎn)向器，所述消能板上設(shè)有多個規(guī)則排列的小孔；所述油室置于所述殼體之內(nèi)，所述油室包括主殼體及油管，所述主殼體的頂部設(shè)有油室缺口，所述油管下端設(shè)有油出口；所述除沫器包括含有絲網(wǎng)除霧器、除沫器的氣出口及擋板的主體。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于還包括一個排沙系統(tǒng)，所述 排沙系統(tǒng)包括斜板及排污口，所述斜板設(shè)于所述消能器的下方，并與所述殼體連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述的斜板與所述殼體以 0 10°弧度角連接在一起，所述斜板的最低端與排污口的距離為200 400mm。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述旋流氣液分離器的錐 段與所述殼體形成的弧度角為75 85°。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述消能板上的孔按正三 角形排列，各孔的直徑均為5 10mm，各孔間距均為6 10mm。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述油室缺口的高度為 10 30mm，所述油室缺口的中心角為120° 180°。
7.根據(jù)權(quán)利1 6任一權(quán)利要求所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述的 擋板包括支柱及多個擋片，所述多個擋片交錯且傾斜的穿設(shè)在所述支柱上，所述擋片上設(shè) 有缺口。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述擋片的數(shù)量為5 10 片，所述兩兩擋片之間的間距為30 50mm，所述擋片與水平面形成的水平角為0 10°， 所述擋片缺口部分的中心角為90 180°。
9.根據(jù)權(quán)利8所述的油氣水三相高效分離器，其特征在于所述波紋填料為三段，設(shè)于 所述旋流氣液分離器與所述油室之間。專利摘要本實用新型提供了一種適用于高含水的油氣水三相高效分離器，屬于石油開發(fā)領(lǐng)域。所述油氣水三相高效分離器，包括殼體，與殼體相連的旋流氣液分離器、消能器、波紋填料、油室及除沫器，原油經(jīng)切向進口接管進入旋流氣液分離器，氣液得到較好的分離；消能器包括消能板和碟形轉(zhuǎn)向器，能夠有效進行來液的消能和整流；油室頂部帶缺口進口，油室整體被水室包圍；除沫器包括擋板和絲網(wǎng)除霧器，能有效消除氣體中攜帶的小液滴。由于本實用新型具有上述特點，使得油氣水分離能力強，分離效果好，本實用新型所述分離器在不添加破乳劑情況下，處理高含水原油混合物時，能使出口原油含水≤3％，脫出污水含油≤100ppm，氣中含液量≤0.01g/m3。
文檔編號B01D21/02GK201692695SQ201020224668
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者孫國華, 蒲志慧 申請人:北京石大東方能源技術(shù)有限公司