一种新型气液固三相在线旋流分离装置

1.本发明涉及气液固三相在线旋流分离装置技术领域，具体涉及一种新型气液固三相在线旋流分离装置。


背景技术：

2.绝大多数海上油田分布在疏松砂岩地层中，在油气开采过程中存在严重出砂问题。在常规的海上油田开釆应用场景中，砂砾的冲刷致使地面和井下工具严重磨蚀，出砂过大引起砂卡，致使冲砂检泵及地面清砂罐等成本增加，出砂严重时会导致油层出现砂埋或井筒砂堵甚至可能致使油井停产甚至报废。上述危害不仅加大了疏松砂岩油田的开采难度，同时也增加了油气生产成本。除此之外，海上油田采出液富含的甲烷等伴生气以往大部分通过火炬放空点燃，这便造成巨大的资源浪费，故需回收利用，以实现其高额经济价值。
3.当前国内现有旋流除砂装置普遍除砂效率不高，且存在大量污水随砂砾一同排出的问题，若海上直接排砂，则还会污染海洋环境。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提高当前海上油田除砂设备效率，提供一种新型气液固三相在线旋流分离装置，该装置的主体结构包括旋流分离器和卧式旋转排砂桶两部分，旋流分离器用于将采出液中气液固三相分离，旋转排砂桶用于将砂粒和液体完全分离。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.一种新型气液固三相在线旋流分离装置，包括旋流分离器和卧式旋转排砂桶，旋流分离器直管段顶端中心处设置有竖直的排气管，旋流分离器直管段距顶部1/4处设置有切向进液管，直管段中部设置有水平排液管i，旋流分离器锥管段出口设置有流量调节阀并连接卧式旋转排砂桶。
7.本发明进一步的改进在于，卧式旋转排砂桶设置有液位计，内腔设置有转轴，转轴上环绕设有4个叶片，相邻两个叶片之间夹角为90
°
，叶片与卧式旋转排砂桶的圆柱壳体紧密贴合且能够转动，相邻两个叶片与转轴和圆柱壳体所围区间构成v型槽；卧式旋转排砂桶沿圆柱壳体轴向方向开设有出砂口并设置有导流板；圆柱壳体底部设置有弧形不锈钢滤网。
8.本发明进一步的改进在于，转轴通过滚动轴承固定，通过联轴器与三相异步电动机连接。
9.本发明进一步的改进在于，三相异步电动机下方设置有能够调节高度的绝缘支架。
10.本发明进一步的改进在于，弧形不锈钢滤网下方设置有储液槽和排液管ii。
11.本发明进一步的改进在于，出砂口和导流板下方设置有储砂槽。
12.本发明进一步的改进在于，液位计为静压式液位计，配合plc系统控制三相异步电动机旋转。
13.本发明进一步的改进在于，进液管入口设置有连接法兰，插入端管口与旋流分离器直管段壁面相切，入口倾斜角度为27
°
。
14.本发明进一步的改进在于，排液管i水平穿至旋流分离器中心轴线位置，插入端管口垂直向下呈倒锥状。
15.本发明进一步的改进在于，排液管i插入端管口设置有锥形不锈钢滤芯。
16.本发明至少具有如下有益的技术效果：
17.1、本发明可以实现海上油田采出液中气液固三相完全分离，单台装置可以实现不停产情况下连续排砂。
18.2、旋流分离器进液管与直管段相切且入口倾斜角度为27
°
，保证进液管流型呈现分层流，产生更大离心力，提高气液分离效果。
19.3、旋流分离器直管段顶部设有排气管，将采出液中的伴生气由排气管排出以回收利用；直管段中部设有排液管i，能够及时将分离出的液体向外排出，排液管i插入端管口处的锥形不锈钢滤芯可以有效阻止砂粒等固体杂质随流进入排液管i，确保除砂效率。
20.4、卧式旋转排砂桶上设置液位计，用于检测液面位置，配合plc系统控制三相异步电动机旋转进而控制排砂过程的启停。
21.5、旋转排砂桶底部设有弧形不锈钢滤网和储液槽，以实现砂粒和采出液的完全分离，同时排砂过程不需要额外冲洗水，降低了成本。
22.6、本发明用途广泛，不仅可以适用于石油天然气行业的油田采出液的脱除固体处理，也可适用于脱除污水中的固体杂质。
附图说明
23.图1：本发明一种新型气液固三相在线旋流分离装置结构示意图；
24.图2：本发明进液管俯视结构示意图；
25.图3：本发明图1中a-a剖面示意图；
26.图4：本发明附带叶片转轴结构示意图；
27.图5：本发明弧形不锈钢滤网结构示意图。
28.附图标记说明：
29.1、连接法兰；2、进液管；3、排气管；4、旋流分离器；5、排液管i；6、锥形不锈钢滤芯；7、流量调节阀；8、卧式旋转排砂桶；9、滚动轴承；10、联轴器；11、三相异步电动机；12、绝缘支架；13、储液槽；14、弧形不锈钢滤网；15、排液管ii；16、支架；17、导流板；18、出砂口；19、转轴；20、液位计；21、圆柱壳体；22、储砂槽；23、叶片。
具体实施方式
30.为进一步了解本发明的发明内容和功能特点，下面将参考附图并结合实例进行详细说明：
31.参见附图1～5，本发明提供的一种新型气液固三相在线旋流分离装置，包括旋流分离器4和卧式旋转排砂桶8。所述旋流分离器4直管段顶端中心处设有竖直的排气管3；直管段距顶部1/4处设有切向进液管2，所述进液管2插入端管口与分离器直管段壁面相切，进液管2的中心轴线与直管段横截面夹角为27
°
，并且进液管2入管口设有连接法兰1；旋流分
离器4直管段中部设有水平排液管i 5,其水平穿至旋流分离器4中心轴线位置，排液管i 5插入端管口垂直向下呈倒锥状，下方设有锥形不锈钢滤芯6。所述旋流分离器4和卧式旋转排砂桶8通过流量调节阀7连接，卧式旋转排砂桶8在圆柱壳体21左右两侧中心位置处设有滚动轴承9，转轴19由滚动轴承9固定，并通过联轴器10与三相异步电动机11相连接；三相异步电动机11下方设有可调节高度绝缘支架12以固定支撑，同时确保转轴19和三相异步电动机11轴线在同一水平线上；所述转轴19环绕设有4个叶片23，相邻两个叶片之间夹角为90
°
，叶片23与圆柱壳体21内壁紧密贴合但可随转轴19转动，相邻两个叶片与圆柱壳体21构成v型槽；卧式旋转排砂桶8下方设有弧形不锈钢滤网14和储液槽13，储液槽13底部中心设有排液管ii 15；卧式旋转排砂桶8沿圆柱壳体21轴向方向在侧边设有出砂口18和导流板17，所述导流板17下方设有储砂槽22；卧式旋转排砂桶8设有支架16和液位计20，所述液位计20为静压式液位计，输出电信号配合plc系统控制三相异步电动机11转动。
32.本发明对海上油田采出液的工艺处理步骤如下：
33.采出液经由进液管2以切线形式流入旋流分离器4，由于进液管2入口倾斜角度为27
°
，进液管流型呈现分层流，可以产生更大离心力，增强了气液分离效果，使清洁的伴生气从旋流分离器4顶部的排气管3排出，实现了气相的分离输出。同时在离心力作用下，固体颗粒向旋流分离器4的内壁移动，在压力梯度场作用下，除去固体颗粒的液体反向流向轴中心，并经由插入端管口位于中心轴线位置处的排液管i 5排出，锥形不锈钢滤芯6也有效阻止固体颗粒随流进入排流管i 5内，保证了除砂效率。砂粒等固体颗粒则在重力作用下沿着旋流分离器4直管段内壁运动到锥管段出口处，然后高含砂流体经由流量调节阀7流入卧式旋转排砂桶8内。所述卧式旋转排砂桶8内腔中转轴19环绕设有4个叶片23，叶片23与圆柱壳体21内壁紧贴但可随转轴19转动，相邻两个叶片与圆柱壳体21构成v型槽，同时液位计20用于监测液面位置，当v型槽内液面达到设定位置后，液位计20便发出电信号，plc系统接收后，控制三相异步电动机11顺时针旋转90
°
，进而带动转轴19旋转，使下一个空置v型槽承接高含砂流体，液位再次到达指定位置后三相异步电动机11继续顺时针旋转90
°
，后续亦如此循环。当装有高含砂流体的v型槽旋转至弧形不锈钢滤网14处时，流体经由滤网流入储液槽13内，后经排液管ii 15排出；而砂粒等固体颗粒则在叶片23带动下运动至出砂口18，并在导流板17引导下落入储砂槽22中，至此便完成了气固液三相完全分离输出。
34.本发明在除砂过程中可以做到单台装置不停产，不影响正常生产工作，且不需要大量冲洗水处理砂砾，亦不会存在大量污水随砂砾一同排出的问题，有效实现了海上油田采出液气液固三相的完全分离，提高了除砂效率，极大程度地节省了工程建设成本和人工成本。
35.本发明可以应用在石油天然气行业的油田采出物的脱除固体处理，也可应用在污水处理过程中的脱固处理。
36.本发明不但解决了油田油井出固体杂质的问题，也可以脱除污水中的固体杂质。
37.尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。