[实用新型]鼠笼式两级旋流固液分离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种陆上和海洋油气井含砂采出液固液高效分离处理的装置。

背景技术

陆上和海洋油气田开发中，采出液携带的大量砂粒容易在集输管道及各类分离存储设备中沉积下来，由此造成设备与管线堵塞、泵类装置磨损加剧、油气分离设备的处理效率大幅度下降以及存储类设备的有效利用率降低等一系列不利影响，为此，含砂采出液固液高效分离是国内外油气开采中面临的一大难题。

当前国内外含砂采出液固液分离的方法可以归纳为两种：重力沉降法和旋流分离法，其中重力沉降法是将采出液引入大型沉降设备，利用油、水和砂粒的不同比重进行自然沉降分离，该方法比较简单，但分离效率较低，设备占地面积大，而且分离设备内沉积砂粒的清理工作相当繁琐，且不安全。旋流分离法主要是采用水力旋流器，也是目前国内外各大油田主要使用的采出液固液分离方法，较之重力沉降法，该方法的分离效果显著提高，但由于水力旋流器通常采用单级单筒的方式，使得其在进一步提高分离效率方面受到种种限制，并且随着采出液黏度的增大，介质内摩擦阻力增加，最终导致能量损失的增大，分离能力有限。

随着陆上和海洋油气田开发深度的加大，稠油油藏的大量开发和聚合物驱采油技术的大面积推广应用，常规的水力旋流器技术已经满足不了油田现场的生产需要，为此依托现有可行性技术的基础上，同时采用新技术、新材料及加工工艺，研制出新型固液高效分离处理装置，该装置依据流场的数值模拟和仿真分析结果进行设计，并依据试验数据对装置的关键参数进行了优化设计，实现了油气井含砂采出液的固液高效分离处理。

发明内容

为了克服现有油气井采出液固液分离技术存在的缺陷和不足，并适应稠油井和聚合物驱采油技术的需要，本实用新型的目的是提供一种适合陆上和海洋油气井含砂采出液的鼠笼式两级旋流固液分离装置。该固液分离装置采用鼠笼式旋流管和两级旋流分离的特殊结构和处理工艺，具备结构紧凑和造价经济，采出液高效分离处理，适应性好，阻力系数小，标准化和组块化，自动化程度高，易于安装、操作和维护等特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种鼠笼式两级旋流固液分离装置，主要由除砂罐、鼠笼式旋流管总成、二级旋流筒总成、集砂管总成、集液管总成、进液管汇、排液总成、排砂管等几部分组成。

两级旋流固液分离方法为，采出液经进液管汇切向进入鼠笼式旋流管总成并在各个旋流管单体的旋流段产生旋转运动，流入大锥段后，流道截面迅速收缩，采出液获得很大的角加速度，加速旋转，流进小锥段后，流道截面缓慢收缩，增加的角动量补偿采出液与管内壁的摩擦损失，使采出液保持高速旋转，进入直管段后，由于摩擦采出液的旋转速度逐渐减弱，但增加了采出液在旋转流场内的停留时间，由于固液密度差异，在离心力场中密度小的液体运移至旋流管中心形成液芯，液芯反向从旋流管溢流口流出并汇集到集液管总成的上集液管内，而密度大的砂粒逐渐甩向管壁并经小锥段排砂锥孔和砂缝落入集砂管总成内，由此实现第一级固液分离；一级分离后的部分采出液经各个旋流管出口段切向进入二级旋流筒总成形成旋转流，旋流筒中央的下集液管外表面形成液环并反向上升溢进下集液管内，最后通过排液总成抽吸泵的提升经排液管流出，而砂粒甩向筒壁并经由排砂管排出，由此实现第二级固液分离，经两级分离处理后采出液得到高效而彻底的固液分离。

除砂罐材质选用压力容器材料Q345R，罐腔通体内衬环氧树脂。除砂罐采用立式分体式容器的构造，其上部采用圆锥形封头，封头本体为圆锥形筒体，筒体上部与圆板焊接在一起，而其下部与法兰盘焊接在一起，封头法兰盘上均匀布置36～48个螺孔，并通过双头螺柱与下部的罐体法兰盘联接在一起。封头与罐体结合处均设计有凸台，封头圆板的中央部位加工有柱形孔眼，孔眼直径等于排液管外径；封头圆板边缘处均匀布置四个冲洗管，冲洗作业时清洗液经冲洗管进入除砂罐，保证对罐体内的各部件进行全方位冲洗。除砂罐下部的罐体采用筒体结构，通过下隔板和垫板将其分为上下两个部分，上部柱形筒体内容纳鼠笼式旋流管总成，下部圆锥形筒体配置二级旋流筒总成。

封头圆板内侧布置有压力安全阀接头，其上联接的压力安全阀在除砂罐出现危险工况时自动释放压力。封头本体上设计有液位控制阀接头，其上联接的液位控制阀自动检测集液管总成内的液位并控制排液总成的排液量。封头本体和二级旋流筒总成顶部设置有上下两个压差变送器接头，其上联接的压差变送器自动检测封头与二级旋流筒总成间的压差，并将压差信号转变为电讯号，实施高压差报警及高高压差关断操作。