[发明专利]螺旋式三相介质分离器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种应用于石油、化工、海洋工程、水处理以及环保等领域中的多相介质分离处理装置。

背景技术

随着我国众多油田开发的不断深入，采出液含砂量、伴生气量逐年增加。采出液的大量含砂、含气会对地面集输设备造成极大的损害，除气、除砂不可缺少。目前油田上应用的除砂设备主要有重力沉降、过滤除砂、离心除砂以及旋流器除砂等几种。其中，重力沉降（罐）属于重力分离方法，是利用密度差进行分离。缺点是占地面积大，适宜于陆上环境，空间足够大的场合；过滤（筛网）除砂具有高效的特点，但需要反冲洗，设备占地面积大，适宜于砂含量较少，砂粒粒径小等场合；离心分离是借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出:又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离；旋流分离是根据离心沉降和密度差分原理设计而成，使其内产生离心力场，根据物体间的密度差及离心力的作用，从而达到分离的效果，旋流分离具有设备体积小等优点，但目前的现有旋流分离设备对于细小油滴和颗粒的去除能力有限，也不适应于对含有大量的伴生气、泥砂等杂质的采出液进行分离。

伴生气的分离则主要有吸收法、活性炭吸附法、膜分离法等几种方法。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收；活性炭吸附取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等；膜分离是在压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解-扩散上的差异，即渗透速率差来进行分离的，设备成本较高，对介质条件要求又较为严格。目前我国大多数油田的采出液中都含有大量的伴生气、泥砂等杂质，这些杂质不但会造成压力不稳，增加输送难度，还会造成设备的腐蚀、堵塞等，存在诸多安全隐患，对油田生产造成很大危害。因此，采出液的脱气除砂处理也成为油田生产中的一个重要问题。因此急需结构设计合理、体积小、功能多、人力需求少、易操作等诸多优良特性的能够实现三相介质的高效分离设备，以降低系统能耗，有效解决采出液含砂含气对集输系统的影响。

发明内容

 为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种螺旋式三相介质分离器，该种分离器结构简单，可以同步进行对采出液的高效脱气除砂，减轻分离设备重量，提高油田开采的经济效益。

本发明的技术方案是：该种螺旋式三相介质分离器，包括依次连接的第一直管段、外锥段和第二直管段，第一直管段的直径大于第二直管段的直径，第二直管段的底部封闭，在第二直管段的外圆周上切向接入一根排砂管，在第一直管段内的中部固定有第一螺旋流道，在第一螺旋流道的中央固定连接有一根沿轴线方向贯穿所述第一螺旋流道的溢流管，溢流管的首、尾两端均探出所述第一螺旋流道外；在溢流管的下1/3管段处有若干贯穿管体的第一微孔，所述第一微孔的孔径范围在5微米～10微米之间。

在第一直管段内的上部，有一个呈喇叭状的导流体，所述导流体由喇叭口和出气管连接后组成，所述导流体的喇叭口倒扣固定在第一螺旋流道的中央，出气管与溢流管具有相同的中心轴线。

第一直管段内的下部为旋流腔，溢流管的尾端位于旋流腔内；在第二直管段内的中部固定有第二螺旋流道，在第二螺旋流道的中央固定连接有一根沿轴线方向贯穿所述第二螺旋流道的排液管，排液管的尾端开口探出第二直管段的底部封闭端；在排液管的中段有若干贯穿管体的第二微孔，所述第二微孔的孔径范围在10微米～15微米之间。

在外锥段内有一个与其锥形相配合的过滤锥，在过滤锥内置有第三螺旋流道，在过滤锥的下1/3处有若干第三微孔，第三微孔与所述过滤锥的锥壁面垂直；所述第三微孔的孔径范围在30微米～50微米之间；外锥段的底端与排液管的首端相连接。