[发明专利]一种涡流装置及其在高含水原油输送中的应用

说明书

技术领域

本发明属于原油集输工艺技术领域，特别涉及一种涡流装置及其在高含水原油输送中的应用。

背景技术

原油集输就是把分散的油井生产的油气收集、输送和处理成合格原油的过程。现阶段，我国新老油田产出的原油多具有高凝点、高粘度等特点，平均综合含水率已达86.0%，且高含水老油田的产量占国内总产量的70%。为了保证原油的正常集输，通常需要对原油进行加热，传统集输工艺的加热、泵功等集输成本已占到原油产量的30%，节能减排压力巨大，其效率和经济性都有待提高。

旋流器主要应用于相分离及强化换热领域。在气液分离器中，气液混合物经过旋流器后形成旋流，密度相对较大的液体被甩到壁面上形成液膜排出，在发生相变的换热器中，气液两相流经过旋流器后，液体被甩至壁面形成连续的液膜，从而延迟了换热器干涸的发生，提高换热器换热性能及安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡流装置及其在高含水原油输送中的应用，该涡流装置成本低廉，安装维护方便，流动阻力低，能够实现原油的非加热集输。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种涡流装置，包括固定于集输管道内的起旋器，所述起旋器包括导流柱以及排布于导流柱上的旋流叶片，导流柱与集输管道呈同心圆柱结构；在起旋器的作用下，油水两相流经过静止的起旋器，产生切向流速并利用自身密度不同在集输管道内形成水环流动，使得油水分离，原油因被水层所包围而不再沉积于壁面，实现原油的非加热输送。

所述旋流叶片的数目为1-4个。旋流叶片数目越多，产生旋流强度越强，但是流动的阻力越大。

所述旋流叶片的螺旋升角为30-60度。入口流速较高时，螺旋升角宜选择较大的值，反之，当入口流速较低时，螺旋升角宜选择较低的值。

所述导流柱与起旋器的直径比值为0.4-0.8。该比值越大，则旋流叶片的高度越小，流道面积越小，流速增高，起旋器的局部流阻越大。

所述起旋器的轴向长度为集输管道内径的3-6倍。轴向长度越长，旋流叶片长度越长，旋流衰减越慢，起旋器的局部阻力越高。

所述起旋器的表面设置有特氟龙涂层。

所述起旋器还包括圆锥面形的顶部，顶部与导流柱的前端相连。

所述旋流叶片的数目为3，旋流叶片的螺旋升角为45度，导流柱与起旋器的直径比值为2/3，起旋器的轴向长度为集输管道内径的4倍，起旋器的直径等于集输管道的内径，起旋器的顶部设计成圆锥面形。

上述涡流装置在高含水原油输送中的应用。

对起旋器进行加热，使起旋器的表面温度高于原油的凝点温度。

本发明所述涡流装置着眼于原油井口到计量站的集输过程，目的是实现高含水原油的非加热集输，本发明提出了利用起旋器技术的集输方式，当原油和水的混合流体通过安装在管道中的起旋器，将沿着起旋器的导流槽形成螺旋运动，根据离心力分离原理，最终形成水膜环状流动，壁面水膜有效隔绝了原油与管壁的接触，避免了壁面黏附、结蜡等现象，并显著降低了流动阻力；由于井口原油有较大余压，所以本发明所述起旋器恰当的利用这部分压力，无需外界提供额外能量（比如现有技术中的加热）而实现集输目的。

附图说明

图1为本发明所述起旋器的结构示意图；

图2为管道中高含水原油在起旋器作用下的运动轨迹示意图；

图3为实例工况中应用的起旋器结构示意图；

图4为集输管道轴向截面上水的相分布云图；

图中：1.旋流叶片；2.导流柱；3.集输管道；4.起旋器；5.流体；6.起旋器的顶部。

具体实施方式

以下结合实例及附图对本发明做进一步描述。

集输管道内起旋器的基本结构如图1所示，该起旋器4由旋流叶片1和直径小于集输管道内径的导流柱2两部分组成，旋流叶片1在导流柱2上沿圆周方向均匀分布。为了减少流动阻力，叶片在入口处为直线型，起导流作用，然后叶片绕导流柱2旋转一定角度。旋流叶片1与集输管道管壁的间隙很小，导流柱2与集输管道3呈同心圆柱。根据旋流叶片数目、旋流叶片螺旋升角、导流柱直径与起旋器直径之比以及起旋器的轴向长度等的不同，会形成不同的起旋器结构。