[发明专利]一种水下多级天然气气液分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气气液分离设备及方法，特别涉及一种水下多级天然气气液分离装置及方法。

背景技术

随着技术的进步以及国际社会对天然气能源的需求，天然气开发由陆上到水下，由浅水到深水。天然气开发一般伴随有天然气凝析液和水，天然气凝析液和水在天然气的输送过程中会导致流动安全风险，特别是长距离回接输送或者立管回接深水平台。对于产水较少的气田，可以通过水下注入乙二醇等水合物抑制剂，然后输送到平台进行天然气气液分离处理；对于高含水气田，不但水合物抑制剂需求大，费用高，而且还会大大增加输送压力，对气田的自喷开采造成压产，关井压力高甚至无法自喷开采等不利影响。因此，对于高含水气田需要进行水下分离。深水天然气气田的产气量和气液比在开发生产的过程中会不断波动，而且波动程度比较大，常规的分离器很难在天然气气田开发的整个生命周期内都能达到高效分离。

当前，有的分离器适用于高含液分离，在液相比较少的情况下就会存在分离效率低的问题；有的问题适用于低含液工况高效分离，在液相比较多的情况下往往存在液相破碎、夹带等问题，从而导致分离效率低下。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在不同的含液工况均能实现天然气气液高效分离的水下多级天然气气液分离装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水下多级天然气气液分离装置，其特征在于，它包括由下至上依次串联的第一级分离装置、第二级分离装置和第三级分离装置：所述第一级分离装置包括水平设置的罐体，设置于所述罐体进气口附近的进气挡板，设置于所述进气挡板后方的聚结丝网以及设置于所述罐体出气口处的蜗壳分离单元；所述第二级分离装置包括与所述罐体出气口连接的旋流芯管，设置于所述旋流芯管内部的多个旋流机构以及套设在所述旋流芯管外部的第一排液套管；在位于各个所述旋流机构后侧的所述旋流芯管下部管壁上均开设有第一排液侧缝；所述第三级分离装置包括与所述旋流芯管出口连接的聚结芯管，设置于所述聚结芯管内部的捕雾丝网以及套设在所述聚结芯管的外部第二排液套管；在所述聚结芯管的下部管壁上亦开设多个第二排液侧缝。

所述罐体、第一排液套管和第二排液套管的底部均设置有排液导管。

所述聚结丝网设置在位于所述进气挡板后方的所述罐体上侧内壁上，且所述聚结丝网底端与所述罐体底部不接触。

多个所述旋流机构在所述旋流芯管的内部沿所述旋流芯管的轴线间隔串联布置。

在所述第一级分离装置上方并联多个所述第二级分离装置，每一所述第二级分离装置对应串联一所述第三级分离装置，在每一所述第二级分离装置和每一第三级分离装置的入口处设置控制阀。

所述罐体采用压力容器筒体。

所述旋流机构包括导流锥和沿所述导流锥的中部侧壁圆周方向均布的造旋叶片。

本发明还提供了一种基于水下多级天然气气液分离装置的分离方法，包括以下步骤：

1)水下气田含液天然气首先经过第一级分离装置进行气液分离；含液天然气进入罐体，含液天然气的大部分液体在碰到进口挡板后凝结成液滴在重力作用下被分离下来，然后气流经过聚结丝网，气流中的液体在聚结丝网中聚结成大液滴，在重力作用下直接从聚结丝网上滴下，气流继续进入蜗壳分离单元，在离心力的作用下，部分液相被分离下来，在第一级分离装置中分离出的液相经排液导管排出；

2)经步骤1)处理后的气流进入第二级分离装置，气流沿旋流芯管流动先后经过一定数量的串联的旋流机构，在造旋叶片在离心力的作用下小液滴被甩到旋流芯管边壁，并沿着旋流芯管的边壁上的第一排液侧缝排到第一排液套管，分离下来的液相经排液导管排出；

3)经步骤2)处理后的气流进入第三级分离装置，气流沿聚结芯管流动经过捕雾丝网，气流中的液相碰到捕雾丝网后会不断的聚结，小液滴不断聚结为大液滴，大液滴在重力作用下滴下，然后沿着第二排液侧缝排到第二排液套管，分离下来的液相经排液导管排出，经三级分离后的天然气经聚结芯管的出口排出转移。