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专利号: 2017101944752
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种倾斜管式水下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柱形管式分离器的构造,完成水下油气水高效预分离和油井产液水下快速脱水脱气处理,该预脱水脱气分离装置的分流管、气液分离管及其内的波纹板组均倾斜布置,气液分离管的轴线与水平面之间的夹角为15°~25°,排气平衡器沿垂直方向朝上布置,而排水管则沿垂直方向朝下布置,其特征在于:一分流管;所述分流管的轴线与气液分离管的轴线重合,它采用窄缝式圆管和碰撞式半球形板相结合的构造来改变水下油井产液的流向和流速;分流管的入口管水平布置,且其窄缝管体右侧的管体上设计有沿圆周方向均匀布置的多条窄缝,窄缝顺着窄缝管体的轴向布置并延伸至窄缝管体的右侧端,窄缝的横截面呈外宽内窄的等腰梯形状,分流管的碰撞球板采用半球形板,且其球形板面的球心位于窄缝管体的轴线上;

一波纹板组;所述波纹板组的左端紧邻气液分离管的缓冲区,它包含一组沿垂直方向等间距叠放的波纹板,从而形成气液混合物流动的通道,波纹板由折板倾斜对称布置而成,波纹板间距小于折板波高,波纹板上相邻折板间的夹角为110°~130°,波纹板组使气液混合物不断反复折流运动,流动路径大幅增长,气液碰撞和接触面增加;

一气液分离管;所述气液分离管内实施波纹板倾斜管式油水预分离处理,它采用整体式柱形厚壁管构造,大主管的左侧下部沿垂直方向布置有半圆形的堰板,堰板左端的区域分隔出缓冲区,波纹板组内部及其左端和上端的区域分隔出气液分离区,而波纹板组右端和下端的区域为油水沉降区,生产水区则位于气液分离管的底部;大主管左侧和波纹板组顶部的内腔壁上设置出气管,大主管中部的内腔壁上设置出油管,且大主管的右侧端设置出砂管;

一排水管;所述排水管的出水管由直管段和弯管段通过法兰连接而成,出水管内容纳有防涡体,防涡叶轮通过焊接内接于防涡杆上并通过过盈配合而外衬于出水管的管壁,防涡叶片的上部采用螺旋式叶片,其轮廓线为一条螺旋线,同时防涡叶片的下部采用直板式叶片;

一冲砂管;所述冲砂管中进淡水管的轴线与排水管的轴线重合,且冲砂体的轴线与气液分离管的轴线重合,同时冲砂体的管壁上沿轴向设置等间距分层排列的喷嘴,喷嘴的内腔壁采用锥面和柱面相结合的结构,将高压水二次增压后喷出;

一排气平衡器;所述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二次气液分离后伴生气中的小液滴,捕液体的汇液筒采用双锥筒构造,曲流板通过焊接而固定于汇液筒的上部倒锥筒内,形成一组等间距均匀排列且流道曲折的捕液组件,每件曲流板的外形类似波纹板,曲流板由曲板倾斜对称布置而成,相邻曲板间的夹角为90°~100°,且相邻曲板交汇处设置上下两个折流槽;喷射管将捕液后的伴生气导入平衡管,其垫板中央的内腔壁钻有圆锥面,该圆锥面将伴生气引流至基管内,而后经基管上部管壁的各射嘴喷出,射嘴内腔壁的入口处采用柱面而其出口处则为锥面;平衡管采用柱形长管体并与喷射管同轴心布置,其集液管的管腔上方为伴生气流而其管腔下方则为伴生气洗涤后的凝析液流;滤液体内伴生气流所携带的细颗粒液滴被捕集并聚结,滤液卡箍外衬于平衡管内,滤液卡箍的下锥面和上柱面结合面处形成台肩而定位丝网柱,丝网柱由蒙乃尔合金丝折叠而成。

2.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述分流管由入口管、窄缝管体和碰撞球板三部分组成,入口管采用法兰盘与水下采油树和水下管汇进行联接,窄缝管体通过弯管与入口管连为一体,其右侧管体上的各窄缝均与窄缝管体的轴线保持平行,油井产液经窄缝向外流出的过程中流道截面面积不断增大,使得油井产液的流压逐渐降低;

所述碰撞球板的中部实现窄缝管体右侧端的封闭,而碰撞球板的外缘板面则使由窄缝右侧流出的油井产液碰撞汇集至碰撞球板上,并迅速改变油井产液的流向和流速,同时碰撞球板还保证飞溅出碰撞球板外缘板面的油井产液全部落入气液分离管的缓冲区内。

3.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述波纹板组水平安装于气液分离管左侧上部的内腔壁,波纹板的折板波高为沿垂直方向上折板的顶端和底端间的高度差值,各波纹板上折板的顶端和底端所在的板面相互间保持平行且均与气液分离管的轴线相一致;

所述波纹板组中的各波纹板沿气液分离管轴向的长度相等,而其宽度则沿气液分离管的内腔壁由下而上依次减小。

4.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述气液分离管的管腔由左至右依次分为缓冲区、气液分离区、油水沉降区和生产水区,大主管的两侧端分别设置有法兰盘,其左侧端的法兰盘配置一个盲端法兰盘,而右侧端的法兰盘则与出砂管相连,从而将大主管封隔成独立的密闭腔室;

所述气液分离管中堰板的左端面与波纹板组的左端面相平齐,且堰板的上侧与最下部的波纹板焊接在一起,同时最上部的波纹板与气液分离管的内腔壁间保持有间隙;

所述气液分离管中出气管和出油管的出口沿垂直方向朝上,大主管右侧底部的内腔壁上设置圆孔并通过焊接与排水管进行连接,同时大主管右侧顶部的内腔壁上设置圆孔并通过焊接与冲砂管进行连接,大主管右侧端的出砂管采用锥状封头和法兰盘相结合的结构。

5.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述排水管位于气液分离管中生产水区的底部,排水管中的防涡体包含防涡叶轮和防涡杆,防涡杆上锥体的锥度大于下锥体的锥度,且防涡杆上锥体的大端圆面与气液分离管的轴线保持平行;

所述防涡叶轮的各防涡叶片沿防涡杆杆体的外环面均匀排列,防涡叶片的上端面与防涡杆上锥体的大端圆面相平齐,且防涡叶片上部的轮廓线的起始点和终点处的切线均与防涡杆的轴线保持平行,同时防涡叶片下部的各直板式叶片所在的叶面相交于同一直线且各叶面的交线与防涡杆的轴线重合。

6.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述冲砂管位于排水管的上部,它包括进淡水管、冲砂体和喷嘴,进淡水管的入口处通过法兰与高压供水系统联接,而其出口则通过弯管与冲砂体相连接;

所述冲砂管中冲砂体管壁上的每层喷嘴均沿圆周方向均匀排列,层间喷嘴交错布置,同时喷嘴的轴线与冲砂体的轴线之间垂直相交放置。

7.根据权利要求1所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述排气平衡器通过出气管和法兰盘而接于气液分离管上,它包括捕液体、喷射管、平衡管和滤液体,二次气液分离后的伴生气流经气液分离管的出气管进入捕液体内,其所携带的小液滴不断与捕液组件中的曲流板表面碰撞聚结,从而将小液滴从气流中分离出来,并落入汇液筒内而再次汇流回气液分离管内;

所述捕液体由汇液筒和捕液组件组成,汇液筒中双锥筒的上部倒锥筒的锥高大于其下部锥筒的锥高,双锥筒大端圆面的直径等于出气管的内径且汇液筒与出气管间采用间隙配合;

所述捕液体中捕液组件的整体轮廓呈倒锥形,该倒锥形的上锥顶面和下锥底面分别与汇液筒上部倒锥筒的大端圆面和小端圆面相平齐,捕液组件中每件曲流板上相邻曲板交汇处上下两折流槽的槽宽相同,且两折流槽的槽口朝下布置。

8.根据权利要求1或7所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述排气平衡器的喷射管由垫板、基管和射嘴组成,垫板中央的圆锥面大端圆面的直径等于汇液筒中双锥筒小端圆面的直径而其圆锥面小端圆面的直径则等于基管的内径;

所述喷射管中的射嘴分层排列,每层射嘴沿圆周方向均匀布置,且每个射嘴的轴线与喷射管的轴线之间垂直相交放置。

9.根据权利要求1或7所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述平衡管由集液管、排气管和排凝析液管组成,集液管管腔上方的伴生气流压等于喷射管内的压力,伴生气流经滤液体细滤后由平衡管上方的排气管集于输气管汇内;

所述平衡管中集液管管腔下方的凝析液流经平衡管下方的排凝析液管集于输油管汇内,且排凝析液管内的流压等于伴生气流压与凝析液柱压差之和。

10.根据权利要求1或7所述的倾斜管式水下预脱水脱气分离装置,其特征在于:所述滤液体完成伴生气的精细过滤,它由滤液卡箍和丝网柱组成,滤液卡箍的内腔壁由下而上依次为下锥面和上柱面,滤液卡箍的下锥面将伴生气引流至丝网柱内,同时滤液卡箍的上柱面直径大于其下锥面小端圆面的直径;

所述滤液体的丝网柱单位体积的合金丝表面积大于3.0m2/m3。