【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三相分离器结构领域，尤其是一种三相分离器及三相分离方法。
技术介绍
1、随着天然气开采进程的推进，特别是页岩气的大量开采，采出的天然气含水率和含砂率均逐渐升高，致使地面集输工艺处理负荷不断升高、管理运行成本增高。
2、目前，国内外油气田对井口采出液油水预处理主要采用普通三相分离器进行气液油的分离。现有的三相分离器的思路为筒体分3个腔室，分别是混合腔、油腔和水腔。这种做法使得油腔和水腔占据了整个筒体的三分之一的空间，极大的限制了三相分离器的处理能力，而且一旦遇到段塞流，则更加容易引起翻塔等现象。为此，提出一种新的三相分离器及三相分离方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种三相分离器及三相分离方法，将筒体内部仅分隔成混合腔和油腔，增大筒体内部的空间利用率，降低筒体内部的结构复杂程度以及减少应力集中位置，从而提高三相分离器的处理能力，能够应对段塞流，提高筒体的使用寿命以及降低维修难度。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种三相分离器，包括具有砂沉积腔、混合腔和油腔的筒体，砂沉积腔的顶部开设有物料进口，底部设置有排砂口，所述混合腔的底部开设有排水口，油腔的底部开设有排油口；所述混合腔位于砂沉积腔与油腔之间；砂沉积腔与混合腔之间设置有防浪挡板，防浪挡板上存在挡砂部，该挡砂部的侧面与筒体的底部贴合；所述砂沉积腔内设置有冲砂管，冲砂管的管进口位于筒体外，位于筒体内的冲砂管部分设置有朝向筒体底部的冲砂喷嘴；所述混合腔内设置
3、进一步地，所述物料进口处设置有分布器，分布器与物料进口连通并且位于物料进口的下游。
4、进一步地，所述砂沉积腔的底部设置有储砂室，该储砂室的储砂空间低于砂沉积腔的底部，储砂室的结构包括直筒和球形封头，球形封头封闭直筒的一端，直筒的另一端作为进砂口与筒体固定连接，并且进砂口口径小于砂沉积腔的底部尺寸；排砂口开设于储砂室的底部，并且设置有排砂阀。
5、进一步地，所述混合腔内装配有波纹板聚结器，该波纹板聚结器位于防浪挡板与蜂窝状网栅之间。
6、进一步地，所述混合腔内装配有tp板，该tp板固定于筒体的顶部，并且tp板位于波纹板聚结器与蜂窝状网栅之间。
7、进一步地，所述气体出口处设置有丝网除沫器。
8、进一步地，所述混合腔内设置有油水界面仪，该油水界面仪位于蜂窝状网栅与锯齿挡板之间，并且油水界面仪与控制器电信号连接。
9、进一步地，所述油腔内设置有第二液位计，所述排油口处装配有排油控制阀，该第二液位计、排油控制阀均与控制器信号连接。
10、进一步地，所述筒体上开设有人孔和安全阀口，人孔处装配有快开盲板，安全阀口处装配有泄压阀。
11、一种三相分离方法，运用所述的三相分离器，包括以下步骤：
12、s1：含砂混合流体从物料进口进入筒体的砂沉积腔，在砂沉积腔内动态停留后经过防浪挡板以混合流体进入混合腔，在动态停留的过程中，流体中夹杂的砂粒沉降在砂沉积腔内，挡砂部阻挡砂粒进入混合腔内；
13、s2：混合流体进入混合腔后，经过波纹板聚结器聚集混合流体中的小颗粒油珠，促进液相中的油水分层，并且经过tp板第一次过滤气相中的的液相，第一次过滤后的气相经过丝网除沫器第二次过滤气相中的液相，第二次过滤后的气相从气体出口流出，实现气相分离；从气相中过滤出来的液相在自身重力作用下进入液相中，汇合后进行水油分离；
14、s3：汇合后的液相经过蜂窝状网栅进行第一除去表面泡沫，液相表面的油翻过锯齿挡板后进入油腔；开启混合腔、油腔对应的排水口、排油口，分别排出位于混合腔内底层的水和油腔内的油，实现水、油分离；
15、s31：在步骤s3中，蜂窝状网栅第一次除去液相表面的泡沫，为第一液位计获取混合腔内的液位提供基础；若出现段塞流时，物料进口处流量变大，流量计获取流量并将流量数据传递至控制器，控制器根据第一液位计获取混合腔内的液位高度数据控制排水控制阀的开启及开度，排出混合腔中的液相，为段塞流时的大流量液相提供存放空间；
16、s32：在步骤s3中，锯齿挡板的锯齿部会第二次消除油表面的泡沫，为第二液位计获取油腔内的液位提供基础；控制器根据第二液位计获取油腔内的液位高度数据控制排油控制阀的开启及开度，排出油腔中的油，油腔中的油液位保持在设定的最低值与最高值之间；
17、s33：在步骤s3中，油水界面仪获取混合腔内油水渐变界面高度数据，并将高度数据传递至控制器，控制器根据油水渐变界面高度数据控制排水控制阀的开启及开度，将油水渐变界面高度严格控制在锯齿挡板的高度以内。
18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
19、1、本专利技术公开的三相分离器中，除去必备的砂沉积腔外，只存在混合腔和油腔，相对于常规的三相分离器，取消了水腔的存在，从而减少了需要的部件以及筒体上的开孔，增大筒体内部的空间利用率，降低筒体内部的结构复杂程度以及应力集中位置，从而提高三相分离器的处理能力，减少筒体应力集中位置，提高筒体的使用寿命以及降低维修难度。
20、2、本专利技术设置蜂窝状网栅和锯齿状挡板能够对进入混合腔的液相和进入油腔内的油进行消泡，减少表面气泡对液位计测量液位的影响，从而提高控制的精确度，为应对段塞流提供基础；
21、3、本专利技术设置的锯齿状挡板顶部具有锯齿部，该锯齿部能破坏油的表面张力，消除因锯齿状挡板形成的流动视角，降低流动助力，提高油从混合腔流入油腔的效率，从而提高三相分离器的处理能力；
22、4、本专利技术通过第一液位计、流量计和控制器的配合，在段塞流出现时，能够快速反应排出混合腔内的水，为段塞流提供足够的空间，从而缓存与缓冲段塞流，在段塞流的情况下保证高处理率的同时有效降低翻塔的现象发生。
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1.一种三相分离器，其特征在于：包括具有砂沉积腔(1)、混合腔(2)和油腔(3)的筒体，砂沉积腔(1)的顶部开设有物料进口(11)，底部设置有排砂口(16)，所述混合腔(2)的底部开设有排水口(21)，油腔(3)的底部开设有排油口(31)；所述混合腔(2)位于砂沉积腔(1)与油腔(3)之间；砂沉积腔(1)与混合腔(2)之间设置有防浪挡板(4)，防浪挡板(4)上存在挡砂部(41)，该挡砂部(41)的侧面与筒体的底部贴合；所述砂沉积腔(1)内设置有冲砂管(13)，冲砂管(13)的管进口位于筒体外，位于筒体内的冲砂管(13)部分设置有朝向筒体底部的冲砂喷嘴(14)；所述混合腔(2)内设置有蜂窝状网栅(25)，以及混合腔(2)与油腔(3)之间设置有锯齿挡板(5)，该锯齿挡板(5)的顶部具有锯齿结构的锯齿部；所述混合腔(2)的顶部开设有气体出口(7)；所述混合腔(2)内设置有用于测量液位的第一液位计(26)，所述物料进口(11)处设置有流量计(111)，流量计(111)和第一液位计(26)均电信号连接于控制器(6)，所述控制器(6)电信号连接于安装在排水口(21)处的排水控制阀(21)。<...
【技术特征摘要】
1.一种三相分离器，其特征在于：包括具有砂沉积腔(1)、混合腔(2)和油腔(3)的筒体，砂沉积腔(1)的顶部开设有物料进口(11)，底部设置有排砂口(16)，所述混合腔(2)的底部开设有排水口(21)，油腔(3)的底部开设有排油口(31)；所述混合腔(2)位于砂沉积腔(1)与油腔(3)之间；砂沉积腔(1)与混合腔(2)之间设置有防浪挡板(4)，防浪挡板(4)上存在挡砂部(41)，该挡砂部(41)的侧面与筒体的底部贴合；所述砂沉积腔(1)内设置有冲砂管(13)，冲砂管(13)的管进口位于筒体外，位于筒体内的冲砂管(13)部分设置有朝向筒体底部的冲砂喷嘴(14)；所述混合腔(2)内设置有蜂窝状网栅(25)，以及混合腔(2)与油腔(3)之间设置有锯齿挡板(5)，该锯齿挡板(5)的顶部具有锯齿结构的锯齿部；所述混合腔(2)的顶部开设有气体出口(7)；所述混合腔(2)内设置有用于测量液位的第一液位计(26)，所述物料进口(11)处设置有流量计(111)，流量计(111)和第一液位计(26)均电信号连接于控制器(6)，所述控制器(6)电信号连接于安装在排水口(21)处的排水控制阀(21)。
2.根据权利要求1所述的三相分离器，其特征在于：所述物料进口(11)处设置有分布器(12)，分布器(12)与物料进口(11)连通并且位于物料进口(11)的下游。
3.根据权利要求1所述的三相分离器，其特征在于：所述砂沉积腔(1)的底部设置有储砂室(15)，该储砂室(15)的储砂空间低于砂沉积腔(1)的底部，储砂室(15)的结构包括直筒和球形封头，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，赖斌，胡世强，冉滔，杨丽群，潘丽清，
申请(专利权)人：四川科新机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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