一种管道式旋流分离装置及方法 |
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| 申请号 | CN201811393613.0 | 申请日 | 2018-11-21 | 公开(公告)号 | CN109277208A | 公开(公告)日 | 2019-01-29 |
| 申请人 | 智马(北京)油气设备有限公司; | 发明人 | 曾瀚东; 葛学兴; | ||||
| 摘要 | 本公开 实施例 公开了一种管道式旋流分离装置及方法，所述装置包括进口、第一连接部件、导流 叶片 、旋 流管 、第二连接部件，第一出口、第二出口及筒体，其中，所述筒体的两端分别设置有第一开口和第二开口，所述第一开口通过第一连接部件与进口相连接，所述第二开口通过第二连接部件与第一出口相连接；所述筒体的内部设置有旋流管，所述旋流管与所述筒体平行放置，所述旋流管在靠近第一连接部件的第一开口设置有导流叶片，所述旋流管的第二开口靠近第二连接部件；所述筒体的 侧壁 上至少设置了第三开口，所述第三开口与第二出口相连接。本公开的所述装置实现了气体与固液体分离的目的，有效的减小分离装置的尺寸，且安装、维护及更换方便。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种管道式旋流分离装置，其特征在于，包括：进口、第一连接部件、导流叶片、旋流管、第二连接部件，第一出口、第二出口及筒体，其中， |
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| 说明书全文 | 一种管道式旋流分离装置及方法技术领域[0001] 本公开涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种管道式旋流分离装置及方法。 背景技术[0002] 油气田的开采、生产、集输和计量都离不开各种分离器，现有的分离器主要是立式结构，依靠流体切线进入分离器沿筒体旋转，利用流体本身重力实现气液分离，这种基本就是气液两相分离，而很难实现油水分离，若想提高分离精度就要加大分离器尺寸，当分离器高度很高时，安装和维修都不方便。另有一部分分离器采用卧式结构，卧式分离器由于结构所限，一般采用传统重力分离，气液分离效果不理想。还有一部分分离器将卧式和立式结构有机结合起来，上段采用立式旋流气液分离，下段采用卧式重力油水分离，这个结构比较复杂，制造成本高。 [0003] 油气田开采工艺参数范围很广，特别是井口需要分离的装置或压缩机等设备，需要更广泛的适应能力，或进行很小的部件更换就能满足新的工况。而现有技术的分离器一旦制造完成后，只能适应某些特定参数的工况，特别是立式旋流分离器，工艺参数压力、流量对分离效果影响很大。需要设计一种结构简单、安装维护方便，且能适应不同工况的分离装置。发明内容 [0004] 本公开提供一种管道式旋流分离装置及方法。 [0005] 第一方面，本公开提供了一种管道式旋流分离装置。 [0006] 所述筒体的两端分别设置有第一开口和第二开口，所述筒体的第一开口通过第一连接部件与进口相连接，所述筒体的第二开口通过第二连接部件与第一出口相连接； [0008] 所述进口、第一连接部件、导流叶片、旋流管、第二连接部件，第一出口依次排列且处于同一水平线上； [0009] 所述筒体的侧壁上至少设置了第三开口，所述筒体9的侧壁上第三开口与第二出口相连接。 [0010] 可选地，所述第一连接部件和第二连接部件分别以可拆卸方式安装在所述进口和第一出口上。 [0011] 可选地，还包括过滤器，所述过滤器安置在旋流管的第二开口与第二连接部件之间。 [0012] 可选地，所述过滤器为锥形过滤器，所述锥形过滤器顶部开口大，朝向第二连接部件，所述锥形过滤器底部开口小，朝向旋流管。 [0013] 可选地，所述锥形过滤器底部开口处至少设置一层滤网，用于拦截流体介质中的固体。 [0014] 可选地，所述锥形过滤器与差压表相连接，用于检测锥形过滤器的工作状态。 [0015] 可选地，当所述管道式旋流分离装置作为其他装置的一部分模块时，所述第二出口与外部设备相连接。 [0016] 第二方面，本公开提供了一种管道式旋流分离方法，包括： [0017] 流体介质通过所述进口进入所述管道式旋流分离器； [0018] 流体介质经过所述导流叶片，所述导流叶片在气流推动下旋转，经过所述导流叶片的流体以气旋的形式进入所述旋流管； [0019] 流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管内壁，并在气流的推动下通过旋流管的第二开口进入筒体内，而流体介质中的气体直接通过旋流管的第二开口，并从第二出口排出； [0020] 流体介质中的固体颗粒及液体进入筒体后，通过自身流动及从旋流管出来的反向气流的推动下到达第二出口，并从第二出口处排出。 [0021] 可选地，流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管内壁，并在气流的推动下通过旋流管的另一端开口进入筒体内，而流体介质中的气体直接通过旋流管的另一端开口，并从第二出口排出的步骤，包括： [0022] 流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管内壁，并在气流的推动下通过旋流管的另一端开口进入筒体内； [0023] 流体介质中的气体通过旋流管的另一端开口，再通过过滤器之后，最后第二出口排出。 [0024] 可选地，在流体介质中的固体颗粒及液体进入筒体后，通过自身流动及从旋流管出来的反向气流的推动下到达第二出口，并从第二出口处排出之后，包括： [0025] 当所述管道式旋流分离装置作为其他装置的一部分模块时，所述第二出口与外部设备相连接。 [0026] 本公开中的管道式旋流分离装置利用导流叶片使流体介质成为气旋，利用介质离心力将可能的固体和液体甩到旋流管内壁达到气体与固液体分离的目的，有效的减小分离装置的尺寸，这种管道式安装方便，结构简单，维护及更换方便。附图说明 [0027] 图1示出根据本公开一实施方式的管道式旋流分离装置的结构示意图； [0028] 图2示出根据本公开另一实施方式的管道式旋流分离装置的结构示意图； [0029] 图3示出根据本公开一实施方式的管道式旋流分离方法的流程图。 具体实施方式[0030] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。 [0031] 根据本公开的一方面，提供一种管道式旋流分离装置，图1示出根据本公开一实施方式的管道式旋流分离装置的结构示意图，如图1所示，所述管道式旋流分离装置包括：进口1、第一连接部件2、导流叶片3、旋流管4、第二连接部件6，第一出口7、第二出口8及筒体9，其中， [0032] 所述筒体9的两端分别设置有第一开口和第二开口，所述筒体9的第一开口通过第一连接部件2与进口1相连接，所述筒体9的第二开口通过第二连接部件6与第一出口7相连接； [0033] 所述筒体9的内部设置有旋流管4，所述旋流管4与所述筒体9平行放置，所述旋流管4在靠近第一连接部件2的第一开口设置有导流叶片3，所述旋流管4的第二开口靠近第二连接部件6； [0034] 所述进口1、第一连接部件2、导流叶片3、旋流管4、第二连接部件6，第一出口7依次排列且处于同一水平线上； [0035] 所述筒体9的侧壁上至少设置了第三开口，所述筒体9的侧壁上第三开口与第二出口8相连接。 [0036] 本公开对于所述筒体9的形状、制作材料均不作具体限制，在实际应用中，可根据具体的需要来确定，比如可将筒体9设置为长方体或圆柱体等规则或不规则形状，使用不锈钢、高分子复合材料或其他防腐材料来制作等等。 [0037] 在本公开一实施例中，进口1、第一出口7、第二出口8的形状可设置为T字型。 [0038] 油气田开采出的流体介质一般包括气液固三种介质，其中，气体主要包括天然气、液体主要包括水及石油，固体主要包括粉尘或细沙颗粒。在本公开中，提出了一种模块化的管道式旋流分离装置用于分离油气田开采出的流体介质中的气体及液固体，其具体工作原理为：流体介质通过进口1进入管道式旋流分离装置，导流叶片3在气流推动下旋转，流体介质在导流叶片3的作用下以气旋的形式进入旋流管4；由于物体在高速旋转时会产生离心力，且离心力大小与质点本身的重力成正比，由于流体介质中的气体密度小于液体及固体的密度，即气体所受到的离心力比液体及固体小很多，因此流体介质中的固体和液体会由于离心力被甩到旋流管4的内壁，并在气流的推动下通过旋流管4的第二开口进入筒体9内，而流体介质中的气体直接通过旋流管4的第二开口，并从第一出口7排出；流体介质中的固体及液体进入筒体9后，通过自身流动及从旋流管4出来的反向气流的推动下到达第二出口8，并从第二出口8处排出，从而实现达到气体与固液体分离的目的。 [0039] 在本公开一实施例中，所述第一连接部件2和第二连接部件6分别以可拆卸方式安装在所述进口1和第一出口7上，这样能够很方便地拆卸所述第一连接部件2和第二连接部件6，便于清理、维修和更换导流叶片3及旋流管4。所述可拆卸方式为法兰式、螺纹式或锁扣式等其他可拆卸方式，可根据具体的需要来确定，只要能实现方便地拆卸所述第一连接部件2和第二连接部件6，均在本公开的保护范围之内。当流体介质通过进口1进入管道式旋流分离装置，导流叶片3在气流推动下旋转时不能有效形成气旋时候，或者旋流管4腐蚀或结垢严重的时候，不需要更换整个分离装置，只需要拆卸第一连接部件2和第二连接部件6，就可以检查或者更换导流叶片3，清洗或者更换更换旋流管4；同时，可以根据不同工况更换导流叶片3或者旋流管4来适应各种工况变化，实现了安装维护方便，且适应性强的技术效果。 [0040] 在本公开一实施例中，所述管道式旋流分离装置还包括过滤器5，所述过滤器5安置在旋流管4的第二开口与第二连接部件6之间，用于进一步增强气体与固液体的分离效果。 [0041] 在本公开一实施例中，所述过滤器5为锥形过滤器，所述锥形过滤器顶部开口大，朝向第二连接部件6，所述锥形过滤器底部开口小，朝向旋流管4。在流体介质流速稳定的情况下，锥形过滤器底部开口处的流速比顶部开口处的流速来的大，即流体介质中的固体和液体在锥形过滤器底部开口处收到的离心力就越大，因此流体介质中的固体颗粒和液体会由于离心力被甩到旋流管4的内壁，并在气流的推动下通过旋流管4的第二开口进入筒体9内，而流体介质中的气体直接通过旋流管4的第二开口，并从第二出口7排出，从而进一步增强了气体与固液体的分离效果。 [0042] 在本公开一实施例中，所述锥形过滤器底部开口处至少设置一层滤网，用于拦截随着气体一起通过锥形过滤器底部开口的流体介质中的固体(例如：细沙颗粒)。所述滤网上可以固定放置一些活性炭吸附层，用于吸附固体中的粉尘颗粒，达到更好的分离效果。其中，滤网的形状与锥形过滤器底部开口的形状保持一致，同时本公开对于滤网的数量不作具体限制，在实际应用中，可根据具体的需要来确定，比如可设置为二层或多层等等。 [0043] 在本公开一实施例中，所述锥形过滤器可与差压表相连接，用于检测锥形过滤器的工作状态。当差压表显示所述过滤器5的顶部开口及底部开口处压差超过允许范围时，可以通过拆卸第一连接部件2和第二连接部件6，来清理和更换过滤器5，而不能更换整个管道式旋流分离装置，从而提高管道式旋流分离装置的使用率，降低成本。 [0044] 本公开中的管道式旋流分离装置可以作为其他装置的一部分模块，通过所述第二出口8连接不同外部设备10，从而适用于不同应用场景。例如，当所述第二出口8连接油水分离装置时，所述管道式旋流分离装置可以作为气液油三相分离装置的一部分。在本公开一实施例中，图2示出根据本公开另一实施方式的管道式旋流分离装置的结构示意图，如图2所示，所述第二出口8与气液分离装置相连接，通过泵将气液分离装置分离后的液体输送出去。 [0045] 在本公开一实施例中，所述筒体9的侧壁上可以设置了两个或多个开口，每个开口处可以连接一台外部10设备，根据不同应用场景，所述外部设备10可以为储液罐、配置液位计、液位开关、液位控制器、外输水泵等自动排液装置、油水分离器及气液分离装置中的一种或多种。多个开口处连接的外部设备10可以相同，也可以不同，在本公开中不做要求。 [0046] 本公开中的管道式旋流分离装置利用导流叶片3使流体介质成为气旋，利用介质离心力将可能的固体和液体甩到旋流管内壁达到气体与固液体分离的目的，有效的减小分离装置的尺寸；通过更换导流叶片3和旋流管4节省安装、检测及维修费用，且适应更多工况，提高设备使用率；同时管道式旋流分离装置可以作为其他装置的一部分模块，通过连接相应外部设备10适用于不同场景，灵活度高。 [0047] 根据本公开的另一方面，还提供了一种管道式旋流分离方法，该方法通过以上描述的装置实现，图3示出根据本公开一实施方式的管道式旋流分离方法的流程图，如图3所示，所述管道式旋流分离方法包括以下步骤S101-S104： [0048] 在步骤S101中，流体介质通过所述进口1进入所述管道式旋流分离器； [0049] 在步骤S102中，流体介质经过所述导流叶片3，所述导流叶片3在气流推动下旋转，经过所述导流叶片3的流体以气旋的形式进入所述旋流管4； [0050] 在步骤S103中，流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管4内壁，并在气流的推动下通过旋流管4的第二开口进入筒体9内，而流体介质中的气体直接通过旋流管4的第二开口，并从第二出口7排出； [0051] 在步骤S104中，流体介质中的固体颗粒及液体进入筒体9后，通过自身流动及从旋流管4出来的反向气流的推动下到达第二出口8，并从第二出口8处排出。 [0052] 所述步骤S103中，即流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管4内壁，并在气流的推动下通过旋流管4的第二开口进入筒体9内，而流体介质中的气体直接通过旋流管4的第二开口，并从第二出口7排出的步骤，进一步包括： [0053] 流体介质中的固体颗粒和液体由于离心力的作用被甩到所述旋流管4内壁，并在气流的推动下通过旋流管4的第二开口进入筒体9内； [0054] 流体介质中的气体通过旋流管4的第二开口，再通过过滤器5之后，经由第二出口7排出。 [0055] 所述步骤S104，即在流体介质中的固体颗粒及液体进入筒体9后，通过自身流动及从旋流管4出来的反向气流的推动下到达第二出口8，并从第二出口8处排出之后，还可以包括当所述管道式旋流分离装置作为其他装置的一部分模块时，所述第二出口8与外部设备相连接。 [0056] 以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。 |
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