[发明专利]紧凑L型柱锥组合管式三级轴流脱气装置

说明书

本发明提供了一种紧凑L型柱锥组合管式三级轴流脱气装置，应用于含气流体高效分离。该三级轴流脱气装置采用立管、水平管和T型管组合的立式高速旋流场、卧式快速轴流场和立式换向涤气场的高效脱气技术，柱管造旋器调整倾斜入射的含气流体并形成立式高速含气旋流，第一级脱气器实施第一级分段立式高速旋流脱气作业，脱除含气流体的大部分气相并形成一级气体和一级流体，微孔均混器破碎一级流体的大粒径气泡而形成气液均混流，第二级脱气器实施第二级卧式叶轮造旋快速轴流脱气作业，脱除气液均混流的大部分气相并形成二级气体和二级流体，第三级脱气器实施第三级立式换向深度脱气作业，脱除二级气体的少量剩余液相并形成三级气体和三级流体。

技术领域

本发明涉及一种油气田开发与开采工程领域高效气液分离装置，特别是涉及一种L型管式、柱管和锥管组合的紧凑三级轴流脱气装置及其作业流程。

背景技术

气液两相流的高效脱气技术对油气田开发与开采工程具有非常重要的现实意义，其主要原因一是由于高效脱气技术可以有效防止气液两相混输过程中产生段塞流并避免段塞流对输送管道及其沿程设备造成冲击，二是由于高效脱气技术可以有效降低油气田开采过程中的井底回压，从而提升油气采收率。

常规的气液两相分离装置主要分为三大类：第一类是以重力沉降分离为主的大罐式立式或卧式气液分离器，大罐式气液分离器具有设备体积大、紧凑性差、分离效率低的特点，会相应增大油气田开采，尤其是海上油气分离系统的生产成本与维护成本。第二类是依托离心力进行分离的旋流式气液分离器，旋流式气液分离器以柱状旋流气液分离器(GLCC)的研究和应用最为成熟，柱状旋流气液分离器的工作机理主要是通过入口的流型转换和筒体内的旋流进行气液分离，其适用工况以气相为连续相的低流速、低气液比的气液两相流为主，然而应用于高气液比以及高气速的雾状流和段塞流工况时，液相会以高速旋转的液滴或者液膜的形式沿着分离器壁爬升，最终旋出升气管，造成分离性能的恶化。第三类是国际石油装备巨头美国FMC公司开发的轴流导叶式旋流气液分离器，气液两相流由轴向进入分离器并产生强烈的旋流，液相在离心力的作用下被甩向壁面并形成流动的液膜，液膜流经分离段末端环形空间被收集到集液管内且最终流入液相管线，而气相则在管道中央区域螺旋前进，经过消旋构件时将旋流转化为轴流，最终经由扩压管流入气相管线，最后需要指出的是，目前国内对紧凑高效气液分离技术的研究尚处于试验阶段。

为此依托现有可行性技术的基础上，以紧凑、高效、适用范围广为基本原则，研制适合油气田开发与开采工程领域气液两相流高效分离用的管式三级轴流脱气装置，以减小分离设备的体积并提高分离器的分离效率，同时扩大适用范围。

发明内容

为了克服现有油气田开发与开采工程大罐式和柱状旋流气液分离处理设施存在的缺陷和不足，并改善国内紧凑型高效脱气分离技术尚处于试验阶段的研究现状，本发明的目的是提供一种适合油气田开发与开采工程领域含气流体高效分离用的紧凑L型柱锥组合管式三级轴流脱气装置。该三级轴流脱气装置采用立管、水平管和T型管组合的立式高速旋流场、卧式快速轴流场和立式换向涤气场的高效脱气技术，依次实施第一级分段立式高速旋流脱气作业、第二级卧式叶轮造旋快速轴流脱气作业和第三级立式换向深度脱气作业，具备气液高效分离、脱后气中含液率低、脱后液中含气率低等特点，有效解决含气流体的高效分离问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种紧凑L型柱锥组合管式三级轴流脱气装置，主要由柱管造旋器、第一级脱气器、微孔均混器、第二级脱气器和第三级脱气器组成，柱管造旋器、第一级脱气器、第二级脱气器和第三级脱气器主体部件的材质采用超级双向不锈钢且内衬环氧树脂，柱管造旋器和微孔均混器通过法兰盘分别接于第一级脱气器的上部和下部，微孔均混器和第三级脱气器依据第二级脱气器连为一体，且柱管造旋器与第一级脱气器同轴心立式放置，微孔均混器与第二级脱气器同轴心卧式放置，柱管造旋器和第一级脱气器与第三级脱气器间保持平行并同时与微孔均混器和第二级脱气器垂直相交布置。

柱管造旋器依据变距螺旋齿槽和螺旋进液管调整倾斜入射的含气流体并形成立式高速含气旋流，同时保证立式高速含气旋流倾斜流出，它包括螺旋进液管、造旋流管、第一级排气管和连管套体。