[发明专利]气体除砂器

说明书

技术领域

本发明涉及气体净化领域，更具体地涉及从气流移除固体，特别是从来自生产油井的天然气流移除固体。

背景技术

成熟气田中的油井气流具有随着时间的增长产生越来越多固体比如砂的趋势。为了防止固体积聚和对下游设备(包括阻流阀、分离器、立管、管线、水力旋流器和泵)的腐蚀，并且为了保证生产设备的连续操作，移除固体是很重要的，优选地在分离步骤中尽早进行。

气流中存在固体在生产天然气中是一个主要挑战。这种气流的速度可以高于10m/s，导致下游设备的严重腐蚀，以及设备的堵塞。

现有的从气流移除固体的方案通常对较大类型的固体，如砂来说，是有效的。然而，当使用用于串列式(inline)分离系统的现有技术时，对于小颗粒尺寸固体(颗粒尺寸小于5微米)的移除，如在细砂和粘土中发现的，并不有效。这对于相对较干的气流来说尤其如此，其中液体的同时凝聚无助于固体的移除。当气流相对较湿时，在比如气液分离器中分离的液体也会有助于移除大量的固体，即使是细砂和粘土。

在现有技术的角度来说，需要一种从连续气流将固体移除的设备和方法。特别地，需要从相对较干气流中移除细砂和粘土的方案。

发明内容

本发明提供了一种从连续气流移除固体的装置。除了从连续气流分离较大尺寸的固体如砂外，该装置也能够将较小尺寸的颗粒比如细砂和粘土分离。这种分离即便是针对干的气流来说也是有效的。根据本发明的装置由所附的权利要求限定，并限定如下：

在本发明的第一方面，从气流移除固体的装置包括纵向中空元件，纵向中空元件包括：入口；第一出口和第二出口；和用于气流的内部旋转生成元件，旋转生成元件使气流绕着中空元件的中心线旋转，并且在中空元件的纵向方向上布置在第一出口与第二出口之间，并且旋转生成元件包括中心轴向通道，所述通道经由抽取管线流体连接到第一出口，所述第一出口在中空元件的纵向方向上布置在入口和旋转生成元件之间，其中中空元件的部段布置在第二出口和旋转生成元件之间，并具有在中空元件纵向方向上朝向第二出口递减的内周。具有递减内周的部分可布置成相对于中空元件的中心线同心或者偏心，且有利地可包括大致水平的下部。当中空元件的中心线处于水平时，具有大致水平下部的部段将有助于在第二出口方向上更为有效地传输固体。

旋转生成元件的中心轴向通道可进一步被限定为具有入口和出口，并且旋转生成元件具有旋转生成装置。旋转生成装置可比如包括叶片或者轮叶，该叶片或轮叶被布置为在与中空元件的纵向方向偏离的方向上引导气流。旋转生成元件的中心轴向通道的入口位于旋转生成装置下游，且所述通道的出口与气体抽取管线流体连接。

在根据本发明的装置的另一个方面，纵向中空元件的第二出口与用于积聚固体的容器流体连接。

在本发明的又一个方面，该装置包括具有至少第一出口的壳体，在壳体内布置纵向中空元件的至少部分，从而在壳体的内表面与中空元件的外表面之间形成空间，所述空间与中空元件的第一出口和壳体的第一出口流体接触。该空间可被中空元件与壳体之间的密封连接部限界，其中这些连接部布置在中空元件的第一出口的沿所述元件纵向的相反侧上。该空间有利地可为环形，或者适合于将壳体的第一出口流体连接到纵向中空元件的第一出口的任何其它形状或形式。

在一个方面，壳体包括入口，且壳体的入口与纵向中空元件的入口流体接触。

在根据本发明的装置的一些方面，整个纵向中空元件布置在壳体内，且所述元件的入口和第一出口分别与壳体的入口和第一出口流体接触。

在另一个方面，该装置包括用于积聚固体的容器，且该容器的内部经由具有第一端和第二端的循环管线而流体连接到所述空间或壳体的第一出口，循环管线的第一端布置在容器内部，且第二端布置在纵向中空元件的第一出口的下游。循环管线的第一端有利地位于在竖直方向上比循环管线的第二端的位置低的位置处。

在根据本发明装置的其它方面，循环管线的第一端包括轴颈或者凸缘以及被布置在所述开口前方的盖，以防止固体进入循环管线。

在某些方面，盖成形为中空锥，该中空锥布置成使得顶点在上游方向上，循环管线的第一端的开口位于中空锥内，且轴颈呈截头锥或者正平截锥体的形状。

在本发明的一个方面，容器包括固体出口。

在本发明的又一个方面，容器由壳体的部段构成。

在本发明的一个方面，纵向中空元件可从壳体移除。由于包括可移除且因此可更换的中空元件，根据本发明的装置将提供具有低维护成本的除砂器。