[发明专利]倾斜管式水下预脱水脱气分离装置

说明书

本发明提供了一种倾斜管式水下预脱水脱气分离装置，应用于含气井流水下直接预脱水脱气。该水下分离装置将原油立式和卧式在线分离技术有机结合，并依据倾斜式布置和管式构造，实现油气水高效预分离及快速预脱水脱气；分流管采用窄缝式圆管和碰撞式半球形板完成气液的初步分离，波纹板组通过一组沿垂直方向等间距叠放的波纹板完成二次气液分离，并彻底分离出油井产液中的伴生气；气液分离管实施波纹板倾斜管式油水预分离处理，脱除油井产液中的大部分水相；排气平衡器依据捕液体和滤液体的两级滤气加上平衡管的涤气作用而彻底脱除伴生气中的小液滴，排水管及时排出含油率低的生产水，而冲砂管用来定期冲洗气液分离管底部沉积的砂粒等杂物。

技术领域

本发明涉及一种海洋工程领域含气井流水下直接预分离用的装置，特别是涉及一种水下生产系统倾斜管式预脱水脱气的分离装置。

背景技术

目前，国内外海上油田的典型油气预处理配套设施为“水下高压油井产液→水下立管→平台管汇→一级分离器→二级加热器→二级分离器”，油气的预处理技术主要采用常规的一级三相分离器和二级热化学分离器，并利用原油中水相重力的自然沉降实施油水分离，整个预处理设备体积庞大且流程处理效率较低；此外，水下高压油井产液经过海底管道、水下立管和平台管网的长距离输送和各级预处理系统的脱水脱气后的整个流程较为复杂，且集输和预分离处理中的电能和热能等额外损耗严重，不仅增加了海上平台电站设施的电负荷，而且还需要配备专门的热介质锅炉等热站设施为油气预处理流程中的各级加热器提供大量的热能。

为了满足陆上高含水油田以及海上深水油田和边际油田开发的需要，基于对适当湍流能够促进分散相水颗粒碰撞、聚结等问题的全面认识，目前应用于海上平台的紧凑型油气水分离器通常采用水力旋流和单体旋流管并联技术，以便缩小分离设备所占平台甲板的空间，如美国FMC Technologies公司研发的脱水脱气设备，然而目前国内对海上平台紧凑型脱水脱气技术的研究尚处于试验研究阶段。另外，针对水下生产系统专用的预脱水脱气设备研究国内外均还处于起步和试验阶段。

由此，通过积极研制新型的水下高效管式脱水脱气装置，将现有的海上平台油气处理系统简化为水下管汇在线油水预分离系统，同时将常规分离器的大罐体结构变为管式结构，以便有效解决常规处理系统及其相关设施占地面积和重量大等弊端；同时，整个水下预分离装置采用倾斜式布置，有效克服了立式分离器内油水界面覆盖面积小以及卧式分离器油水界面和水出口距离短，分离时间不充分等缺点；而且，无需配置水下立管和平台管网等油气集输管道、加热器等设备，同时无需额外配套热站等热用户设施以及增压泵等电用户设备，使得油气预处理的运行耗能显著下降，最终实现水下油气水高效预分离，达到提升深水油气田开发效益的目的。

发明内容

为了克服现有海上平台原油预处理设施存在的缺陷和不足，并改善水下油气水预分离设备尚处于起步和试验阶段的研究现状，本发明的目的是提供一种适合水下生产系统油井产液直接预脱水脱气用的倾斜管式分离装置。该预脱水脱气分离装置将原油立式和卧式在线分离技术有机结合，实现水下管汇在线安装和运行，并依据倾斜式布置和管式构造，具备油气水高效预分离，油井产液水下快速脱水脱气，伴生气含水率低，占地面积小和重量轻等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种倾斜管式水下预脱水脱气分离装置，主要由分流管、气液分离管、排气平衡器、波纹板组、排水管和冲砂管组成。较之常规原油预处理配套设施，该预脱水脱气分离装置采用柱形管式分离器的构造，实现油气水高效预分离；同时分离装置采用倾斜式的布置形式，将原油立式和卧式分离技术有机结合，解决了常规预分离装备油水界面覆盖面积小、分离时间不充分等缺点。水下油井产液经水下采油树和水下管汇由分流管进入预脱水脱气分离装置，实施波纹板倾斜管式油气水预分离处理，脱除油井产液中的伴生气和大部分的水相，预分离处理后的伴生气经排气平衡器彻底除液后进入输气管汇中，含油率低的生产水经气液分离管右侧底部的排水管排出，而含水量低且呈油水两相态的二级原油则经气液分离管中部的出油管进入下一级脱水器。