[发明专利]在线分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从流体流中分离不同密度的流体相的在线分离器(in-line separator)。

背景技术

从流体流中分离不同密度的流体相通常为各种工业应用所关心，比如从地下储层生产碳氢化合物流体、食品工业、制药工业和加工工业。在从延伸到地下碳氢化合物流体储层的井眼进行油或气生产时，一般一些水与碳氢化合物流同时产生。所生产的水可包括:例如地层水、注入水、冷凝的注入蒸汽、来自地层的固体、以及在井下或在油/水分离过程中加入的化学品/化学品废物。已经开发了在井下或地面分离水的各种技术。从碳氢化合物流体流中分离生产的水减小了地面污染的风险、减小了对水处理和流动保障的需要并且减小了生产线中的流体静力学压力。在生产的油和/或气被输送到地面的同时，分离出的水可以注入到一般比生产地层更深的另一个地层。替代地，分离出的水可以经由延伸通过井眼的管道被输送到地面，随后水在专用处理设备中进行处理。这种水处理设备可以放置在远离碳氢化合物生产设备的位置。如果需要的话，处理过的水可以被重新注入到储层中。

在SPE论文94276中提出了对井下分离技术的述评。该论文描述了从碳氢化合物流体流中井下分离生产的水的各种系统。在重力分离系统中，由于油与生产的水的密度不同，允许油向上升。这些系统需要足够的井眼体积以提供用于油微粒从流体流分离和上升的适当驻留时间。在膜系统中，应用了对混合物的一种或多种组分可渗透并且对剩余组分不可渗透的聚合物膜。由于不同的井在不同井下压力条件下操作，可以预想需要不同膜类型以便适用于所遇到的水的毛细作用进入压力。在水力旋流器分离系统中，生产的流体混合物被引入到水力旋流器的顶部圆柱形部分并且使其产生涡旋运动。混合物的涡旋使得水旋转到水力旋流器的外部并且朝下出口移动，而较轻的流体(油和气)保持在水力旋流器的中心，它们从该处移动通过涡流探测器进入上出口。

一种特定类型的旋流分离器是在线分离器，该在线分离器一般形成为通过其输送流体混合物的管线或管的一体式部分。当混合物流动通过管线或管时，在线分离器旨在分离不同流体相。

EP-1600215-A公开了一种结合在管线中的在线分离器。该分离器包括管，设有叶片的中心主体布置在该管中，用于使流动通过管的流体混合物产生涡旋运动。中心主体的锥形段具有螺旋状槽或孔眼，较轻的相流动通过该螺旋状槽或孔眼进入在线分离器的内部通道。

在US 4,834,887中描述了一种在线分离器，其中，出口处的通路包括轻相出口管。该出口管阻塞了工具的通过。

在US 4,654,061中描述了一种在线分离器，其中，涡旋区被涡旋导流器阻塞。该导流器了阻塞了工具所需的自由通过。

已经发现了已知的在线分离器对于某些应用来说不切实际，例如，在可用空间有限的情况下，或者在需要将用于维修或修理的工具输送通过管线的情况下。这种工具的实例是用于清洗管线内表面或用于检查管线壁的管线塞规以及用于测量温度、压力或流量的工具。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的在线分离器，其克服了现有技术的问题。

根据本发明，提供了一种用于从流体流中分离不同密度流体相的在线分离器，该在线分离器包括管道，该管道具有用于接收流体流的入口段；用于输送分离出的流体相的出口段，以及当流从入口段流动到出口段时用于使流体流产生涡旋运动的涡旋段，其中涡旋段具有内部空间，而且其中至少一部分所述内部空间形成用于从入口段向出口段传送工具的通路。

术语“流体相”的意思是指具有流体性质的成分，比如气体、液体、包括固体微粒的泥浆以及这些成分的混合物。本发明尤其涉及液/液分离，优选油/水分离。

利用本发明的在线分离器，实现了专用工具(例如用于检查、测量或维修的工具)可以经由所述通路无阻碍地通过在线分离器的涡旋段。此外，该通路形成了流体流的开放通道。在一个优选实施例中，供料管和排放管、入口段和出口段以及涡旋区都具有相同直径，以便保证工具可以无任何阻碍地通过分离装置。注意到在线分离器部件的直径可以大于供料管和排放管的直径。在另一个实施例中，入口段、出口段和涡旋区的直径各为供料管直径的80％，优选90％。该通路是开放的自由通路，即不被任何内部结构阻塞。