一种双筒旋流式气油水分离器.pdf

本发明公开了一种双筒旋流式气油水分离器，包括第一柱状筒体(1)和第二柱状筒体(8)，第一柱状筒体(1)的筒壁上自顶部至下部依次设置有第一出气管(12)、第一出油管(13)、第一输入管(11)、出水管(14)，第一输入管(11)与第一柱状筒体(1)的侧壁相切；而第二柱状筒体(8)的筒壁自顶部至下部依次设置有第二出气管(83)、第二输入管(6)、油相物输入管(81)、第二出油管(84)，其中，第一出气管(12)与第二输入管(6)相连通，油相物输入管(84)与第一出油管(13)相连通。本发明减小了实现

1、  一种双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：包括第一柱状筒体(1)和第二柱状筒体(8)，该第一柱状筒体(1)的筒壁上自顶部至下部依次设置有与第一柱状筒体(1)内部相连通的第一出气管(12)、第一出油管(13)、第一输入管(11)、出水管(14)，其中，所述第一输入管(11)与第一柱状筒体(1)的侧壁相切；
所述第一柱状筒体(1)内位于第一出油管(13)与第一输入管(11)之间还设置有一隔板(2)，该隔板(2)将第一柱状筒体(1)内腔隔成位于隔板(2)上方的集油区(A)和位于隔板(2)下方的分离区(B)，隔板(2)中央设置有一连通隔板(2)上下集油区(A)和分离区(B)的导油管(3)，该导油管(3)的底端位于所述第一输入管(11)的底部之下；
并且，所述第一柱状筒体(1)内位于导油管(3)下方还设置有一漏斗型分离筒(4)，漏斗型分离筒(4)的顶部为大口(41)、底部为小口(42)；
而所述第二柱状筒体(8)的筒壁自顶部至下部依次设置有第二出气管(83)、第二输入管(6)、油相物输入管(81)、第二出油管(84)，其中，所述第一柱状筒体(1)的第一出气管(12)与第二输入管(6)相连通，所述油相物输入管(84)与第一柱状筒体(1)的第一出油管(13)相连通；
并且，所述第二输入管(8)呈L型，第二输入管(6)中竖直部分(61)的端部相对第二柱状筒体(8)倾斜向下，并与第二柱状筒体(8)的侧壁相切，第二输入管(6)中横向部分(62)的端部相对所述第一输入管(11)相垂直并与其相连通。

2、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：所述漏斗型分离筒(4)之外设置有一多孔板(5)，多孔板(5)具有一供漏斗型分离筒(4)插设的中央通孔，且该多孔板(5)与第一柱状筒体(1)内壁相连。

3、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：所述出水管(14)的位置位于漏斗型分离筒(4)底部的上方。

4、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：所述第二出气管(83)的出口端(83a)开在第二柱状筒体(8)的侧壁上部，第二出气管(83)的进口端(83b)自下往上伸入到第二柱状筒体(8)的顶部内中央，并且，在第二出气管(83)进口端(83b)的上方还设置有一伞状顶盖(82)，在伞状顶盖(82)与进口端(83b)之间连接有支撑杆(82a)。

5、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：在所述第二柱状筒体(8)的侧壁上还设置一对液位变送器引压管、压力表引压接管、压力传送器引压接管和安全阀口。

6、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：在所述第一柱状筒体(1)和第二柱状筒体(8)的底部分别开设第一排污口(15)、第二排污口(85)。

7、  根据权利要求1所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：所述第一柱状筒体(1)和第二柱状筒体(8)的底部都设置有一裙式支座。

8、  根据权利要求1至7中任一权利要求所述的双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：在所述第一输入管(11)上还相连有一U型预输入管(7)，该U型预输入管(7)的一端(71)与该第一输入管(11)相连，另一端(72)位于第一输入管(11)的下方，另一端上还设置有小口径管口(73)。

一种双筒旋流式气油水分离器
技术领域
本发明涉及一种用于流体分离的气油水分离器，特别是指一种通过高速旋转气油水混合物而分离气相物、油相物和液相物的双筒组合的旋流式气油水分离器。
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，将油井采出的油气水混合物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，如专利号为ZL200720108504.0(公开号为CN201055811Y)的中国实用新型专利《一种旋流式气液分离器》，就公开了这么一种气液分离器。它包括有柱状筒体，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，其中，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。该气液分离器通过倾斜向下的原油输入管使气液混合物能在柱状筒体内形成旋流，继而使气体与液体分离开来，实现气液分离。实际运用中，液体为油水混合物，如此，原油中的气体虽然得到分离，但油与水之间仍不能得到分离，需要进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状而提供一种能实现气、油、水三相分离的双筒旋流式气油水分离器，其工作高效、稳定，分离效果较为理想。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该双筒旋流式气油水分离器，其特征在于：包括第一柱状筒体和第二柱状筒体，该第一柱状筒体的筒壁上自顶部至下部依次设置有与第一柱状筒体内部相连通的第一出气管、第一出油管、第一输入管、出水管，其中，所述第一输入管与第一柱状筒体的侧壁相切；
所述第一柱状筒体内位于第一出油管与第一输入管之间还设置有一隔板，该隔板将第一柱状筒体内腔隔成位于隔板上方的集油区和位于隔板下方的分离区，隔板中央设置有一连通隔板上下集油区和分离区的导油管，该导油管的底端位于所述第一输入管的底部之下；
并且，所述第一柱状筒体内位于导油管下方还设置有一漏斗型分离筒，漏斗型分离筒的顶部为大口、底部为小口；
而所述第二柱状筒体的筒壁自顶部至下部依次设置有第二出气管、第二输入管、油相物输入管、第二出油管，其中，所述第一柱状筒体的第一出气管与第二输入管相连通，所述油相物输入管与第一柱状筒体的第一出油管相连通；
并且，所述第二输入管呈L型，第二输入管中竖直部分的端部相对第二柱状筒体倾斜向下，并与第二柱状筒体的侧壁相切，第二输入管中横向部分的端部相对所述第一输入管相垂直并与其相连通。
工作时，气油水混合物带一定压力从第一输入管切向地进入到第一柱状筒体内，并产生旋转，随后直接进入到漏斗型分离筒内；由于漏斗型分离筒的顶部开口大，底部开口小，在流速稳定的情况下，漏斗型分离筒下部分的流速比上部分的流速来的大，因而越到漏斗型分离筒的下部分，混合物所受的离心力就越大；另外，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，离心力大小与质点本身的重力成正比，由于气相物密度小于液相物的密度，油相物的密度小于水相物的密度，气相物所受到的离心力比液相物小很多，而油相物受到的离心力比水相物又小，加之气、油、水分别具有不同的密度而使得每个相物重力不同，气浮于油面之上，而油浮于水面之上，在重力、离心力、浮力的联合作用下，水相物会被甩到漏斗型分离筒的内边沿，而气相物会汇集在漏斗型分离筒的顶部中央，油相物也被挤压到漏斗型分离筒的上部分中央，气相物的密度比油相物小而直接通过导油管而上升到出气管，并最终从出气管溢出，而油相物聚集后逐步增高，继而漫过正对漏斗型分离筒中央的导油管而向出油管输出，而水相物在漏斗型分离筒旋流的同时，向下流动，最后从漏斗型分离筒的小口流入柱状筒体底部，并从出水管输出，最终实现气相、油相、水相的初步分离；
当气油水混合物带输入时，夹带有油滴的气体流经第一输入管时，由于密度较小而会自然地流入到与第一输入管相垂直的第二输入管横向部分内，并流经第二输入管的竖直部分而切向地进入到第二柱状筒体内，从而使气相物从气油水混合物预分离出来，同时，从第一柱状筒体的第一出油管输出的油相物再次通过油相物输入管而进入到第二柱状筒体内，与气体一起产生旋流，并在第二柱状筒体内进行再次的气相物与油相物的分离，最后，气相物从第二出气管排出，油相物从第二出油管排出。
为便于漏斗型分离筒在第一柱状筒体内的固定，所述漏斗型分离筒之外可以设置有一多孔板，多孔板具有一供漏斗型分离筒插设的中央通孔，且该多孔板与第一柱状筒体内壁相连。这样，漏斗型分离筒顶部大而底部小，就可以通过中央开孔的多孔板固定在第一柱状筒体内，而多孔板以设置在离漏斗型分离筒底部是整个高度的1/4处为佳。
为确保第一柱状筒体最终输出的水相物的质量，所述出水管的位置可以是位于漏斗型分离筒底部的上方，保证了水相物能沉淀一段时间。
为确保第二柱状筒体最终输出的气相物的质量，所述第二出气管的出口端可以开在第二柱状筒体的侧壁上部，第二出气管的进口端自下往上伸入到第二柱状筒体的顶部内中央，并且，在第二出气管进口端的上方还设置有一伞状顶盖，在伞状顶盖与进口端之间连接有支撑杆，第二出气管由下向上的伸入设置以及伞状顶盖的设置，使凝聚在第二柱状筒体顶部内壁上的油滴不会意外滴入到第二出气管中，而是会顺着伞状顶盖而滑入到第二柱状筒体参与油、气分离。
由于在柱状筒体内的油气水混合物需高速旋转，具有一定压力，为了便于安装，自动控制运行所需要的传感器，实现油气水混合物的自动控制运行，在第二柱状筒体的侧壁上还可以设置一对液位变送器引压管、压力表引压接管、压力传送器引压接管和安全阀口。
由于油田采出的油气水混合物不可避免的会带有固体悬浮物，在进行气油水分离时，固体悬浮物会跟随气油水混合物一起在柱状筒体内高速旋转，由于固体悬浮物密度比水高，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，可以在所述第一柱状筒体和第二柱状筒体的底部分别开设第一排污口、第二排污口，这样聚集在各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。
为便于柱状筒体的安装固定，所述第一柱状筒体和第二柱状筒体的底部都可以设置有一裙式支座。
作为进一步改进，针对含气比例相对较高的气油水混合物，为使该双筒旋流式气液分离器具有较好的分离效果，在所述第一输入管上还可以相连有一U型预输入管，该U型预输入管的一端与该第一输入管相连，另一端位于第一输入管的下方，另一端上还设置有小口径管口，即，管口的管径小于U型预输入管主体的管径。这样当含气比例相对较高的气油水混合物在进入柱状筒体之前，气油水混合物会先经过U型预输入管，即，气油水混合物中的气相物因比重比液相物轻，气油水混合物会初步的进行自我分离，大部分气相物就会直接从L型第二输入管进入到第二柱状筒体，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，也大大提高了气油水分离效果，并且，U型预输入管的另一端朝向第一柱状筒体，减少了空间占据的体积。而不同管径的管口连接设计，使其具有缓解混合物流动的整流作用，适应于不同的油井以及不同流速的气油水混合物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：对于第一柱状筒体，通过切向进入而产生的旋流，并配合漏斗型分离筒的运用，流体越往漏斗型分离筒的下部走离心力就越大，而油滴受到的离心力要小于水，保证大部分油滴不会进入到漏斗型分离筒的下部分，这就使得密度差异较小的油和水也能很好地分离开来，即使是更小的油滴也能从水中分离出来，而气体自然地汇集到中央通过导油管后从出气管排出，最终实现气相、油相、水相的各自分离；
对于第二柱状筒体，通过切向进入而产生旋流，使气体中夹带的油滴能顺着第二柱状筒体的内侧壁而往下走，而气体则向中央汇集并向上行走继而从出气管排出；
本发明通过两个柱状筒体的组合，从设备的空间和重量角度来看，减小了实现气、油、水分离的设备的体积，而且该设备实现了模块化运作而便于拖船拖动，目前在海上平台使用的10吨吊车能迅速吊起，并且本发明的双筒旋流式气油水分离器能适用于不同气、油、水比例，不同流速，不同管道的油井，具有广泛的应用环境。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中第一柱状筒体的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2所示，该双筒旋流式气油水分离器，包括第一柱状筒体1和第二柱状筒体8；
该第一柱状筒体1的筒壁上自顶部至下部依次设置有与第一柱状筒体1内部相连通的第一出气管12、第一出油管13、第一输入管11、出水管14，所述第一输入管11与第一柱状筒体1的筒壁相切，在第一柱状筒体1的底部开设有一排污口15，在第一柱状筒体1的底部还设置有第一裙式支座16；
所述第一柱状筒体1内位于第一出油管13与第一输入管11之间还设置有一隔板2，该隔板2将第一柱状筒体1内腔隔成位于隔板2上方的集油区A和位于隔板2下方的分离区B，隔板2中央设置有一连通隔板2上下集油区A和分离区B的导油管3，在本实施例中，该导油管3与隔板2为一截面呈T型的一体件，导油管3的顶端开口即与隔板2相平、底端31位于所述第一输入管11的底部之下；
并且，所述第一柱状筒体1内位于导油管3下方还设置有一漏斗型分离筒4，该漏斗型分离筒4的顶部为大口41、底部为小口42，即，漏斗型分离筒4大口41朝上而对准导油管3底端31、小口42朝下而对准第一柱状筒体1的底部，该漏斗型分离筒4通过一套设在其底部1/4位置处的多孔板5而固定在第一柱状筒体1内，该多孔板5具有一供漏斗型分离筒4插设的中央通孔，且该多孔板5的边沿与第一柱状筒体1内壁相连，而所述出水管14的位置位于漏斗型分离筒4底部小口42的上方；
在所述第一输入管11上还相连有一U型预输入管7，该U型预输入管7的一端71与该第一输入管11相连，另一端72位于第一输入管11的下方，另一端72上还设置有小口径管口73。
而所述第二柱状筒体8的筒壁自顶部至下部依次设置有第二出气管83、第二输入管6、油相物输入管81、第二出油管84，第二柱状筒体8的底部还开设有第二排污口85，第二柱状筒体8的底部还设置有第二裙式支座86，第一柱状筒体1的第一出油管13与油相物输入管81相连通；
所述第二输入管6呈L型，第二输入管6中竖直部分61的端部相对第二柱状筒体8倾斜向下，并与第二柱状筒体8的侧壁相切，所述第一柱状筒体1的第一出气管12就与第二输入管6的竖直部分61相连通，第二输入管6中横向部分62的端部相对所述第一输入管11相垂直并与U型预输入管7相连通；
所述第二出气管83的出口端83a开在第二柱状筒体8的侧壁上部，第二出气管83的进口端83b自下往上伸入到第二柱状筒体8的顶部内中央，并且，在第二出气管83的进口端83b的上方还设置有一伞状顶盖82，在伞状顶盖82与进口端83b之间连接有三根支撑杆82a，用以支撑伞状顶盖82；
并且，为便于自动控制，在所述第二柱状筒体8的侧壁上还设置一对液位变送器引压管91、92、压力表引压接管93、压力传送器引压接管94和安全阀口95。
工作时，待分离的气油水混合物需具有一定的压力，先流经U型预输入管7经过整流，大部分气体会自然地流入到与第一输入管11相垂直的第二输入管6横向部分62内，并流经第二输入管6的竖直部分61而切向地进入到第二柱状筒体8内；
从第一输入管11切向地进入第一柱状筒体1内，并在漏斗型分离筒4内产生旋流，在离心场内的气相物向漏斗型分离筒4的中心汇集，并沿旋流中心区的中轴线通过导油管3后直接上升至第一柱状筒体1的顶部，从第一柱状筒体1顶部的第一出气管12溢出，油相物也被挤压到漏斗型分离筒4的上部分中央，并逐步增高，继而漫过导油管3而向第一出油管13输出，而水相物会被甩到漏斗型分离筒4的内边沿，继而沿漏斗型分离筒4向下流经漏斗型分离筒4底部的小口42而从出水管14排出；
从第一出气管12输出的气体、从第一出油管13输出的油相物、从第二输入管6输入的夹带有油滴的气体再次在第二柱状筒体8发生旋流，在第二柱状筒体8内进行再次的气相物与油相物的分离，最后，气相物从第二出气管83排出，油相物从第二出油管84排出。