CN103055547A

CN103055547A - 一种双螺旋管油水分离装置

Info

Publication number: CN103055547A
Application number: CN2013100060991A
Authority: CN
Inventors: 朱红钧; 林元华; 冯光; 戚兴; 曾德智; 王其军; 张文丽; 谢娟; 武元鹏; 周莹
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开一种双螺旋管油水分离装置，该装置集合了离心分离和重力分离两种物理分离方法：进料环管和汲油环管之间设置多根汲油立管可进行一定程度的油水重力式预分离；设置包括内旋管和外旋管的嵌套式双螺旋管结构，在内、外旋管上分别开设多个甩水孔实现离心分离；在箱壳内设置折板、泄孔、水堰板和油堰板实现进一步重力分离。本发明能够较大程度地节约分离设备的空间占有率，很好地提高了油水分离效率。而且本发明装置采用箱体撬装式结构，在不额外增加平面空间占有率的前提下，可垂向串列组装多个箱壳以提高油水的分离效率，尤其适合于海上平台使用。

Description

一种双螺旋管油水分离装置

技术领域

本发明属于流体分离技术领域，可适用于石油、化工工业中的油水分离，具体涉及一种双螺旋管油水分离装置。

背景技术

目前，随着油田后期采出液进入高含水阶段，不管是在海上油田还是在陆上油田的生产过程中，油水分离工艺都占据着很重要的地位。现常用的油水分离方法主要有物理、化学、电浮法等。化学及电浮分离法存在污染大、能耗高等缺点，所以物理分离法使用较为广泛。传统分离器一般采用重力沉降式分离，其分离速度较慢，分离器所占空间较大，且分离效果不能很好地达到要求。旋流分离法作为一种高效的分离方法，广泛地应用在各种分离设备中。尤其面对海洋采油平台空间限制的特殊要求，小型、高效的分离设备就显得尤为必要。专利CN 201101907Y公布了一种复合式油水分离装置，它采用螺旋管外壁开孔将水甩出的方法实现油水分离。专利CN 201407025Y公布了一种油水分离装置，它在螺旋管管壁内侧不同位置开孔，将离心分离后的油相汇集排出，以达到油水分离的目的。但是以上两个专利均采用的是单螺旋管式的结构，对空间的利用率还不够，且油水分离只经过螺旋管离心分离，分离效果还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双螺旋管油水分离装置。

为解决背景技术中所提出的问题，本发明采用以下技术方案：

一种双螺旋管油水分离装置，包括：箱壳、进料环管、汲油环管、汲油立管、外旋管、内旋管、水堰板、折板、油堰板、泄孔、出油口、出水口、侧排油嘴、甩水孔；进料环管绕箱壳下部一周后伸入箱壳，与箱壳内的外旋管连接，外旋管绕箱壳轴线盘旋向上布置；在外旋管顶部与内旋管光滑连接，内旋管绕箱壳轴线盘旋向下布置；外旋管和内旋管上部螺旋管段外侧壁开有多个甩水孔；在内旋管下部连接一出油口伸出箱壳之外；汲油环管平行于进料环管在箱壳上部外侧布置，两者之间等间距布置多个汲油立管，汲油环管一端伸进入箱壳内，另一端为盲端；箱壳底部设置一环形的水堰板，箱壳顶部设置一环形的折板，箱壳内壁上部设置一环形的油堰板；折板上部沿周向每隔一定角度开有多个泄孔；箱壳上设置一侧排油嘴，将越过油堰板的油流引出至外部汲油设备；在箱壳侧壁底部设置一出水口，将越过水堰板的水流排出。

其中，所述的外旋管和内旋管绕箱壳轴线盘旋的圈数不少于11圈，且内旋管旋转半径R3为箱壳内径R1的0.3~0.4倍，外旋管旋转半径R2为箱壳内径R1的0.6~0.7倍；

其中，所述的外旋管和内旋管上部螺旋管段外侧等间距开有的甩水孔个数每圈不少于20个，外旋管和内旋管开设甩水孔的圈数不少于3圈，所开甩水孔位于外旋管和内旋管外管壁偏下部；

其中，所述的汲油环管与进料环管之间所设置的汲油立管数量不少于6根；

其中，所述的折板上部所开泄孔数量不少于12个。

本发明具有以下优点：

1、外旋管和内旋管迫使油水混合液螺旋流动，从而增加了离心分离的时间，同时此种嵌套式螺旋结构有效减小了分离器的尺寸，提高了空间利用率；

2、汲油环管与进料环管之间设置汲油立管，可以在油水混合液进入外旋管之前，实现重力式预分离；

3、在箱壳内设置堰板和折板，将螺旋管甩水孔甩出的液体在箱壳内进一步重力分离，降低从侧排油嘴流出的油流含水率和从出水口流出的水流含油率。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明剖面示意图；

图3是进料旋管、汲油旋管、汲油立管、内旋管、外旋管连接结构示意图；

图4是折板、水堰板和油堰板结构示意图；

图5是内旋管或外旋管内油水界面状态和甩水孔开设位置示意图；

其中：1.箱壳、2.进料环管、3.汲油环管、4.汲油立管、5.外旋管、6.内旋管、7.水堰板、8.折板、9.油堰板、10.泄孔、11.出油口、12.出水口、13.侧排油嘴、14.甩水孔。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供一种双螺旋管油水分离装置，包括：箱壳1、进料环管2、汲油环管3、汲油立管4、外旋管5、内旋管6、水堰板7、折板8、油堰板9、泄孔10、出油口11、出水口12、侧排油嘴13、甩水孔14；如图3所示，进料环管2绕箱壳1下部一周后伸入箱壳1，与箱壳1内的外旋管5连接，外旋管5绕箱壳1轴线盘旋向上布置；在外旋管5顶部与内旋管6光滑连接，内旋管6绕箱壳1轴线盘旋向下布置；如图5所示，外旋管5和内旋管6上部螺旋管段外侧壁开有多个甩水孔14；在内旋管6下部连接一出油口11伸出箱壳1之外；汲油环管3平行于进料环管2在箱壳1上部外侧布置，两者之间等间距布置多个汲油立管4，汲油环管3一端伸进入箱壳1内，另一端为盲端；如图4所示，箱壳1底部设置一环形的水堰板7，箱壳1顶部设置一环形的折板8，箱壳1内壁上部设置一环形的油堰板9；折板8上部沿周向每隔一定角度开有多个泄孔10；箱壳1上设置一侧排油嘴13，将越过油堰板9的油流引出至外部汲油设备；在箱壳1侧壁底部设置一出水口12，将越过水堰板7的水流排出。

其中，所述的外旋管5和内旋管6绕箱壳1轴线盘旋的圈数不少于11圈，且内旋管6旋转半径R3为箱壳1内径R1的0.3~0.4倍，外旋管5旋转半径R2为箱壳1内径R1的0.6~0.7倍；

其中，所述的外旋管5和内旋管6上部螺旋管段外侧等间距开有的甩水孔14个数每圈不少于20个，外旋管5和内旋管6开设甩水孔14的圈数不少于3圈，所开甩水孔14位于外旋管5和内旋管6外管壁偏下部；

其中，所述的汲油环管3与进料环管2之间所设置的汲油立管4数量不少于6根；

其中，所述的折板8上部所开泄孔10数量不少于12个。

实施例：

分离器正常作业时，在油水混合液不断由进料环管2进入箱壳1前，在重力作用下，密度更小的油会顺着汲油立管4向上流入汲油环管3，并在汲油环管3内汇集后流入箱壳1内，从而一定程度地实现了油水的重力式预分离；其余大部分油水混合液将通过进料环管2流入箱壳1内的外旋管5内，外旋管5绕箱壳1轴线盘旋向上布置，迫使油水混合液在外旋管5内做螺旋流动，待螺旋流动基本稳定时，在离心力和重力的协同作用下，外旋管5内油水混合液将会出现分层，密度较小的油会分布于管内的斜上部，而且密度更大的水会在管内斜下部汇集，因此，在螺旋流动基本稳定的外旋管5上部螺旋管段外侧壁开有多个甩水孔14，将汇集的水从甩水孔14甩出，在折板8的阻挡下，流入箱壳1底部；为了提高空间利用率，在外旋管5内又布置了内旋管6，液体从外旋管5进入内旋管6后螺旋流动仍在继续，与外旋管5类似，内旋管6上部螺旋管段外侧壁也开有多个甩水孔14，管中汇集的水也将从甩水孔14不断被甩出，流入箱壳1底部。仍保留在内旋管6中的剩余液体将从出油口11排出。

汲油环管3流入的油以及从甩水孔14甩出的水在箱壳1内聚集。折板8和油堰板9、水堰板7之间构成的空间形成了重力分离室，随着流体的不断进入，重力分离室内的流体液面不断升高，油水界面更加分明，密度小的油会聚集于水之上。待油液面漫过油堰板9后，打开出水口12，将漫过水堰板7的水及时排出箱壳1；此时，漫过油堰板9的油将汇集于油堰板9与箱壳1之间的环形空间内，然后从侧排油嘴13中排出。同时，从汲油环管3流入的油还可从泄孔10流入重力分离室进行后续分离。

本发明装置集合了离心分离和重力分离两种物理分离方法，且采用了双螺旋管结构，能够较大程度地节约分离设备的空间占有率，很好地提高了油水分离效率。另外，本发明装置采用箱体撬装式结构，若通过一个箱壳1的油水分离效果仍未达到预期，可垂向串列组装多个箱壳1以提高油水的分离效率，同时不额外增加平面空间的占有率，尤其适合于海上平台使用。

Claims

1.一种双螺旋管油水分离装置，其特征在于，装置包括箱壳（1）、进料环管（2）、汲油环管（3）、汲油立管（4）、外旋管（5）、内旋管（6）、水堰板（7）、折板（8）、油堰板（9）、泄孔（10）、出油口（11）、出水口（12）、侧排油嘴（13）、甩水孔（14）；进料环管（2）绕箱壳（1）下部一周后伸入箱壳（1），与箱壳（1）内的外旋管（5）连接，外旋管（5）绕箱壳（1）轴线盘旋向上布置；在外旋管（5）顶部与内旋管（6）光滑连接，内旋管（6）绕箱壳（1）轴线盘旋向下布置；外旋管（5）和内旋管（6）上部螺旋管段外侧壁开有多个甩水孔（14）；在内旋管（6）下部连接一出油口（11）伸出箱壳（1）之外；汲油环管（3）平行于进料环管（2）在箱壳（1）上部外侧布置，两者之间等间距布置多个汲油立管（4），汲油环管（3）一端伸进入箱壳（1）内，另一端为盲端；箱壳（1）底部设置一环形的水堰板（7），箱壳（1）顶部设置一环形的折板（8），箱壳（1）内壁上部设置一环形的油堰板（9）；折板（8）上部沿周向每隔一定角度开有多个泄孔（10）；箱壳（1）上设置一侧排油嘴（13），将越过油堰板（9）的油流引出至外部汲油设备；在箱壳（1）侧壁底部设置一出水口（12），将越过水堰板（7）的水流排出。

2.如权利要求1所述的一种双螺旋管油水分离装置，其特征在于，所述的外旋管（5）和内旋管（6）绕箱壳（1）轴线盘旋的圈数不少于11圈，且内旋管（6）旋转半径R3为箱壳（1）内径R1的0.3~0.4倍，外旋管（5）旋转半径R2为箱壳（1）内径R1的0.6~0.7倍。

3.如权利要求1所述的一种双螺旋管油水分离装置，其特征在于，所述的外旋管（5）和内旋管（6）上部螺旋管段外侧等间距开有的甩水孔（14）个数每圈不少于20个，外旋管（5）和内旋管（6）开设甩水孔（14）的圈数不少于3圈，所开甩水孔（14）位于外旋管（5）和内旋管（6）外管壁偏下部。

4.如权利要求1所述的一种双螺旋管油水分离装置，其特征在于，所述的汲油环管（3）与进料环管（2）之间所设置的汲油立管（4）数量不少于6根。

5.如权利要求1所述的一种双螺旋管油水分离装置，其特征在于，所述的折板（8）上部所开泄孔（10）数量不少于12个。