管道式两级导流片型油水分离器及其应用方法技术

本发明专利技术公开一种管道式两级导流片型油水分离器及其应用方法，其中，所述管道式两级导流片型油水分离器包括：依次连接的一级进液管段、渐扩管段、一级旋流生成管段、一级除水管段和二级旋流分离管段；其中，所述一级旋流生成管段和二级旋流分离管段均包含固定倾斜安装在其上的2片以上的导流片；在所述一级除水管段和二级旋流分离管段上均开设有一组以上的除水孔。本发明专利技术能够实现油水分离在有限空间内快速高效的分离，具有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将油水两相混合液进行分离的装置，特别是涉及一种应用在井下及海底分离系统中的。
技术介绍
在石油工业中，油水分离设备是重要生产设备。分离技术对行业发展至关重要。当前的旋流分离器按照功能分为油水预分和污水处理两种类型，为了将油水混合 物开采液处理后排放，通常需要多组旋流管组合而成，在工艺过程中一般要用分离器串联或者并联，这种配置占用空间大、结构不紧凑、操作复杂。如美国专利4995989叙述了一种组合式液液分离设备，设备采用二级分离，前级采用一个旋流装置，后级采用旋流分离器，用于强化对比重不同的两相液体进行分离；专利申请号为02109677. 5的专利技术，描述了一种二级分离，包括一个大旋流分离器进行预分，若干个小的旋流分离器进一步分离，体积庞大。申请号为200610037772. 8为一种三级分离系统，通过将三级旋流器集装在一个罐内进行油水分离达到排放标准。上述分离器采用传统的切向式入口起旋方式形成旋流场，切向式入口与油水出口流向垂直，因此在多级分离时必然对空间有一定的要求。由于在实际井下分离中，往往需要在狭窄的空间里对产液进行快速分离以提高生产效率，上述旋流器虽然也能实现快速分离，但是在旋流器串联时对径向尺寸要求较高，因而限制了它们在井下分离中的应用。
技术实现思路
针对以上多级油水分离装置现有技术的不足，本专利技术提供一种紧凑型二级分离器及其应用方法，实现油水分离在有限空间内快速高效的分离。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种管道式两级导流片型油水分离器，包括依次连接的一级进液管段、渐扩管段、一级旋流生成管段、一级除水管段和二级旋流分离管段；其中，所述一级旋流生成管段和二级旋流分离管段均包含固定倾斜安装在其上的2片以上的导流片；在所述一级除水管段和二级旋流分离管段上均开设有一组以上的除水孔。优选地，上述油水分离器还具有以下特点安装在所述一级旋流生成管段的导流片为一级导流片，所述一级导流片沿所述一级旋流生成管段的周向均布，并在所述一级旋流生成管段的轴向依次叠置；安装在所述二级旋流分离管段的导流片为二级导流片，所述二级导流片沿所述二级旋流分离管段的周向均布，并在所述二级旋流分离管段的轴向依次叠置。优选地，上述油水分离器还具有以下特点所述第一导流片为半椭圆形，该第一导流片的长轴与所述一级旋流生成管段的横截面的夹角e为10° < 0 <60°，所述第一导流片的短轴与所述一级旋流生成管道的横截面的夹角a为0°彡a彡45°。优选地，上述油水分离器还具有以下特点所述第一导流片为4片，所述第一导流片的长轴与所述一级旋流生成管段的横截面的夹角9为45。，所述第一导流片的短轴与所述一级旋流生成管段的横截面的夹角a为O。。优选地，上述油水分离器还具有以下特点所述第二导流片为半椭圆形，该第二导流片的长轴与所述二级旋流分离管段的横截面的夹角P为10° < P <60°，所述第二导流片的短轴与所述二级旋流分离管道的横截面的夹角①为0°彡0)彡45°。优选地，上述油水分离器还具有以下特点所述第二导流片为3片，所述第二导流片的长轴与所述二级旋流分离管段的横截面的夹角P为50。，所述第二导流片的短轴与所述二级旋流分离管段的横截面的夹角 为O。。优选地，上述油水分离器还具有以下特点在所述一级除水管段上开设的除水孔为一级除水孔，所述一级除水孔的外圆周面与所述一级除水管段的内壁相切，所述第一除水孔的孔径d'为d, SbD-caD，其中，所述b、c为常数，D为所述一级除水管段的输出口处的直径，a为所述管道式两级导流片型油水分离器的入口含油率。优选地，上述油水分离器还具有以下特点在所述二级旋流分离管段上开设的除水孔为二级除水孔，所述二级除水孔的外圆周面与所述二级旋流分离管段的内壁相切，所述第二除水孔的孔径d'为(T彡bD-0. 5c a D,其中,所述b、c为常数,D为二级旋流分离管段的直径，a为所述管道式两级导流片型油水分离器的入口含油率。优选地，上述油水分离器还具有以下特点一级进液管段上装有第一流量计；在一级除水管段和二级旋流分离管段的除水孔之间的管段外设置有圆筒，所述圆筒用于容纳从所述第一除水孔和第二除水孔排出的液体；所述圆筒连接有与之正交的出水管段，水通过出水管段排出，出水管段上装有弯头，使出水管段的出口与来流方向平行，出水管段上装有第二流量计和球阀，通过调节球阀来控制从出水管段的出口分流掉的流量占一级进液管段流量的百分比。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种应用管道式两级导流片型油水分离器的方法，包括将含油浓度在5%_20%之间的油井产液，以15m3/h的流量，输入到一级进液管段，通过所述第一流量计记录入口流量；调节出水管段上的球阀，监测第二流量计和第一流量计的视数，使第一流量计的视数在第二流量计的50%左右，以分离掉50%左右的水。本专利技术具有如下优点I、当油水以一定的比例进入安装有本专利技术油水分离器的起旋装置时，遇到导流片，由于导流片周向同向倾斜，沿环形方向每个导流片导流的那部分流体流动基本相同，因此能够达到一致的涡旋效果，这样就保证了经过导流片后，所形成的旋流场是中心对称的。而油水混合液经过导流片导流后在管道中向一个方向运动，在其向前运动过程中，所受的外来流场干扰少，因此，所形成的对称流场较稳定。油水在对称稳定的旋流场中，由于油相密度较小，所受到的向心浮力大于离心力，因此向管中心运动，水则向相反的方向运动，即分布在管壁附近；在对称稳定流场中，油核稳定的分布在圆形管道中心区域，不会发生大位移的摇晃；这样，就能够起到很好的油水分离效果；2、开设的第一除水孔的外圆周面与一级除水管段的内壁相切，且第一除水孔的孔径d'设为d' SbD-caD;第二除水孔的外圆周面与二级旋流分离管段的内壁相切，且第二除水孔的孔径d'为d, SbD-O. 5c a D ;这样，就能够进一步根据含油率来调整不同孔径的除水孔，提高了油水分离效率；3、本专利技术是利用旋流原理的二级油水分离设备，本专利技术的油水分离器的油水混合物的入口和出口的内径相同，只需在需要处理的采液管线上截下一段安装此分离器，不改变管流方向，适应性好； 4、本专利技术旋流生成管段安装在管道中，不需要像切向式入口一样，需要另外加一根管子变成二维结构，且三个口的流向平行，因此节省空间，从而能够更有效的利用井下空间，尤其是对于需要多级分离的设备，其一级旋流装置与二级旋流装置的流向一致，二级安装不需要在径向上做改变，更适合应用在井下多级油水分离系统中；另一方面，在水下环境中，水底流动对多级分离器装置的稳定性要求较高，且高压环境使得传统的切向式入口成为薄弱环节，需要额外加强该处的焊接强度，而管道式两级导流片型油水分离器则不存在这一问题，其二级结构紧凑，空间利用率高，因此本专利技术具有良好的工业应用前景。附图说明图I为管道式两级导流片型油水分离器整体示意图；图2为导流片安装示意图；图3为除水孔开设示意图。具体实施例方式下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本专利技术实施例的用于在井下及未来水下分离系统中的管道式两级导流片型油水分离器，如图I所示，包括如下部件一级进液管段I、渐扩管段2、一级旋流生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道式两级导流片型油水分离器，其特征在于，包括：依次连接的一级进液管段、渐扩管段、一级旋流生成管段、一级除水管段和二级旋流分离管段；其中，所述一级旋流生成管段和二级旋流分离管段均包含固定倾斜安装在其上的2片以上的导流片；在所述一级除水管段和二级旋流分离管段上均开设有一组以上的除水孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乐钻，吴应湘，邓晓辉，许晶禹，徐文江，邹信波，刘敏，罗昌华，王胜，史仕萤，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司深圳分公司，中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：