CN112780249A - 一种水下三相多级重力式分离注采系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下三相多级重力式分离注采系统，属于海洋油气开发领域。所述分离注采系统包括整体支架结构、三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架、卧式三相重力分离器及其支撑支架、三组增压输送泵、过渡储液罐以及相应的连接管线。三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架、卧式三相重力分离器及其支撑支架以及三组增压输送泵以及过渡储液罐均位于整体支架结构内并通过相应的管线连接形成三相多级分离注采系统。生产井采出液可直接在海底通过实现三相分离，从而避免将采出液举升到海上平台再进行分离处理，既减少了不必要的能源消耗，又为海上平台节约了宝贵的平台面积，同时也降低了立管静压和井口背压，提高了油气开采的效率与稳定性，降低了生产成本。

Description

一种水下三相多级重力式分离注采系统

技术领域

本发明属于海洋油气开发领域，具体地，涉及一种水下三相多级重力式分离注采系统。

背景技术

在初期的海洋油气勘探开发过程中，将海底油井采出物通过长距离的管线输送到海上平台或岸基设施中，之后进行后续的油气水分离处理，再进行陆上的输送，从综合效益方面来说是要比建设水下生产系统更加高效。然而随着开采时间的增长，开采力度的加大，深海产出液含水率也会随之变高，长距离的输送处理再回注会产生大量能耗，增加生产成本，同时，管道的立压增高也会对整个生产系统产生严重的影响。因此，随着海洋油气勘探开发的逐渐深入，水下生产系统的建设便成了海上油气勘探的关键技术之一。其中水下分离注采系统是水下生产系统的重要组成部分。目前我国对水下分离注采系统的研究尚处于初步规划试验阶段，且常存在设备简单、液量处理能力弱、分离效率低等问题。研制出合理高效的水下分离注采系统能够提高海上平台的生产效率，降低经济成本，对解决目前海上油气田开发所面临的一系列问题能够起到一定的积极作用。为弥补我国国内海洋油气开发技术的缺陷与空白，本发明提出一种水下三相多级重力式分离注采系统，该技术能够直接在海底就对生产井产出液进行油气水三相分离，从而避免将采出液举升到海上平台再进行分离处理，既减少了不必要的能源消耗，又为海上平台节约了宝贵的平台面积，同时也降低了立管静压和井口背压，提高了油气开采的效率与稳定性，降低了生产成本。

发明内容

为了解决当前海上油田开采面临的水下分离的技术问题，本发明提供一种水下三相多级重力式分离注采系统，该系统技术能够直接在海底就对生产井产出液进行油气水三相分离。

一种水下三相多级重力式分离注采系统，所述分离注采系统包括整体支架结构、三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵、油相增压输送泵和过渡储液罐，所述三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵、油相增压输送泵和过渡储液罐均位于整体支架结构内部，海底的油气井产出液通过分离注采系统的输入管线进入所述三级柱式气液旋流分离器，所述三级柱式气液旋流分离器分离出的液相介质通过连接管线进入所述卧式三相重力分离器，所述卧式三相重力分离器上设置有气、水和油三相出口、分离得到的水相介质通过水相出口管线与过渡储液罐连接且随后通过连接管线输送到水相增压输送泵经水相增压输送泵增压后回注到地层当中、分离得到的油相介质经油相出口与所述油相增压输送泵连接且经油相增压输送泵举升到海底或海上平台的储油装置，所述三级柱式气液旋流分离器分离得到的气相介质与所述卧式三相重力分离器分离得到的仍然残留在液相介质中的气相介质分别经各自的气相出口管线共同汇入同一输送管线后与所述气相增压输送泵连接且经气相增压输送泵输送至气相处理站。

进一步地，所述三级柱式气液旋流分离器由三个单级柱式气液旋流分离器组成，在第一级柱式气液旋流分离器与第二级柱式气液旋流分离器之间以及第二级柱式气液旋流分离器与第三级柱式气液旋流分离器之间均设置了三通阀门，海底的油气井产出液通过输入管线进入第一级柱式气液旋流分离器，第一级柱式气液旋流分离器与第二级柱式气液旋流分离器的液相出口管线通过三通阀门后分出两支管线，一支管线与下一级的柱式气液旋流分离器的入口管线相连接，另一支管线汇入三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线，在第三级柱式气液旋流分离器液相出口管线处设置一个双通阀门且分离出的液相介质在通过双通阀门后汇入总液相出口管线，位于三个单级柱式气液旋流分离器顶部的气相出口管线共同汇入三级柱式气液旋流分离器的气相总出口管线，并且在第二级与第三级的柱式气液旋流分离器处的气相出口管线处均设置了截止阀。

进一步地，所述卧式三相重力分离器由分离器主体、卧式重力分离器的流体输入管线、电极控制箱、卧式重力分离器的气相出口管线、卧式重力分离器的水相出口管线、卧式重力分离器的油相出口管线、入口圆孔挡板、弧形叶片可动转子及其筒体、可转叶片挡板组、圆孔挡板组、静电聚结电极板和堰板组成，分离器主体由中部的圆柱体与位于两侧的半球体构成，卧式三相重力分离器的流体输入管线沿平行于分离器主体轴线的方向接入卧式分离器内部，在分离器主体内部入口附近区域设置了两个相互垂直的半圆形入口圆孔挡板，入口圆孔挡板的下方设置有弧形叶片可动转子及其筒体，由入口区域逐渐深入分离器内部依次布置可转叶片挡板组、圆孔挡板组、静电聚结电极板和堰板，在静电聚结电极板的正上方配置有电极控制箱，在分离器主体远离入口区域一侧的顶部设置卧式重力分离器的气相出口管线，卧式三相重力分离器的油相出口管线位于分离器远离入口区域的一端，而卧式三相重力分离器的水相出口管线设置在分离器的中部。

进一步地，所述圆孔挡板组由三组挡板间距和圆孔密度不同的圆孔挡板组成，沿着分离器轴线逐渐远离入口的方向每组圆孔挡板之间的距离逐渐变小，圆孔密度也逐渐变疏。

进一步地，静电聚结电极板为一组沿着垂直于分离器轴线方向非等距分布的平行栅板结构，越靠近分离器的底部，电极板之间的间距也就越大。

进一步地，所述堰板位于分离器后端为半圆形挡板结构，卧式重力分离器的水相出口管线和卧式重力分离器的油相出口管线分别位于堰板的两侧。

进一步地，所述卧式重力分离器的水相出口管线为四个，以不等间距分布于分离器主体的中部，越靠近卧式重力分离器的油相出口管线，每个卧式重力分离器的水相出口管线的间距也越小。

进一步地，所述三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵和油相增压输送泵均有其独立的支撑支架。

进一步地，所述整体支架结构包括底部平台和上部支架，所述底部平台为上下两层的矩形平板结构，上层平台与下层平台之间通过设置的空白凹槽结构相互隔开，三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架、卧式三相重力分离器及其支撑支架、三组增压输送泵、过渡储液罐与连接管线均放置于上层平台之上。

有益效果：

1)水下三相多级重力式分离注采系统直接安装在海底，在近井区域即可对生产井的产出液进行油气水三相分离，而无需按照传统方式通过立管将产出液输送到海上平台再进行分离处理，节省了平台空间，减少了能源消耗，降低了立管静压和井口背压，提高了生产的稳定性；

2)水下三相多级重力式分离注采系统能够对油气井产出液进行多级分离，最大程度的实现油气水的三相分离，大大提高了系统的整体分离效果；

3)三级柱式旋流分离器由三个单级柱式气液旋流分离器组合而成，根据要处理的液量大小以及含气量多少，可以通过控制相关阀门的开关，从而控制所参与液量处理的柱式气液旋流分离器的级数，进而实现分离装置的合理配置，延长分离装置的使用寿命；

4)在卧式三相重力分离器中设置了由入口圆孔挡板、弧形叶片可动转子、可转叶片挡板组、圆孔挡板组以及静电聚结电极板构成的较为完备的入口构件、整流构件与聚结构件，能够对进入分离器内的油水混合物实现较为彻底的油水分离，同时采用了静电聚结分离技术，与常规的重力分离相比，静电聚结分离能够加速油水乳状液中小液滴的聚结，从而提高油水重力分离的效率；

5)三级柱式气液旋流分离器以及油水卧式三相重力分离器都通过整体支架结构安装在同一平台上，结构简单紧凑，安装时可整体下放至海底，避免了单独固定安放以及相互连接的步骤，检修时可整体吊起，大大简化了作业难度。同时，气液分离器和油水分离器具有自己独立的支架，当出现故障时，也可以将其吊起，进行单独的检修与维修。

附图说明

图1为水下三相多级重力分离注采系统三维示意图；

图2为水下三相多级重力分离注采系统的俯视图；

图3为水下三相多级重力分离注采系统的侧视图；

图4为水下三相多级重力分离注采系统的主视图；

图5为三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架三维示意图；

图6为三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架的侧视图；

图7为三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架的俯视图；

图8为三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架的后视图；

图9为卧式三相重力分离器及其支撑支架三维示意图；

图10为卧式三相重力分离器及其支撑支架的侧视图；

图11为卧式三相重力分离器及其支撑支架的俯视图；

图12为卧式三相重力分离器剖面示意图；

图13为弧形叶片可动转子的主视图；

图14为弧形叶片可动转字的俯视图；

图15为可动叶片挡板三维结构示意图；

图16为可动叶片挡板的主视图；

图17为圆孔挡板三维结构示意图。

1、整体支架结构，2、卧式三相重力分离器的支撑支架，3、卧式三相重力分离器，4、三级柱式气液旋流分离器的支撑支架，5、三级柱式气液旋流分离器，6、系统输入管线，7、卧式重力分离器与柱式气液旋流分离器的连接管线，8、气相增压输送泵，9、水相增压输送泵，10、过渡储液罐，11、油相增压输送泵，12、增压输送泵的支撑支架，301、卧式重力分离器的流体输入管线，302、电极控制箱，303、卧式重力分离器的气相出口管线，304、卧式重力分离器的水相出口管线，305、卧式重力分离器的油相出口管线，306、入口圆孔挡板，307、弧形叶片可动转子及其筒体，308、可转叶片挡板组，309、圆孔挡板组，310、静电聚结电极板，311、堰板，501、三级柱式气液旋流分离器的入口管线，502、第一级柱式气液旋流分离器，503、第一级截止阀，504、第二级柱式气液旋流分离器，505、第二级截止阀，506、第三级柱式气液旋流分离器，507、第一级三通阀门，508、第二级三通阀门，509、双通阀门，510、三级柱式气液旋流分离器的总气相出口管线，511、三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2、图3、图4所示，水下三相多级重力式分离注采系统包括：整体支架结构1、三级柱式气液旋流分离器5、三级柱式气液旋流分离器的支撑支架4、卧式三相重力分离器3、卧式三相重力分离器的支撑支架2、气相增压输送泵8、水相增压输送泵9、油相增压输送泵11、过渡储液罐10以及相应的连接管线。其中，三级柱式气液旋流分离器5、三级柱式气液旋流分离器的支撑支架4、卧式三相重力分离器3、卧式三相重力分离器的支撑支架2设置于整体支架结构1内，而三级柱式气液旋流分离器5与卧式三相重力分离器3通过卧式重力分离器与柱式气液旋流分离器的连接管线7连接沟通了起来。

整体支架结构1包括底部平台和上部支架。其中底部平台为上下两层的矩形平板结构，上层平台与下层平台之间通过设置的空白凹槽结构相互隔开，所有的分离装置与连接管线均放置于上层平台之上，设置下层平台与凹槽结构的目的是为了避免上层平台与海底进行直接接触，从而对放置于上部平台上的分离装置与管线起到一定程度的保护作用。上部支架位于底部平台之上，上部支架的四根方形支架杆柱固定于底部平台的四个方角处，在上部支架顶部设置了四根相互垂直的方形杆柱，并在方形杆柱上方设置了四个拱形圆环用于整个分离注采系统以便整体的安装与检修。

气相增压输送泵8、水相增压输送泵9、油相增压输送泵11及其增压输送泵的支撑支架12同样设置于整体支架结构1内，增压输送泵的支撑支架12的结构与整体支架结构1类似，同样是长方体支架作为主体，多根水平方形杆柱和垂直方形杆柱相交构建而成的。气相增压输送泵8、水相增压输送泵9、油相增压输送泵11主要作用是对对应的分离相进行增压并将其输送到下一环节进行进一步的处理。其中气相增压输送泵8与三级柱式气液旋流分离器的气相出口管线510和卧式三相重力分离器的气相出口管线303组成的气相汇总管线相连接，用于增压输送分离注采系统分离出的气相；水相增压输送泵9则与过渡储液罐10的出口管线相连接，用于将分离注采系统分离出的水相增压回注至地层中，从而起到维持地层压力的作用，而过渡储液罐10则主要起暂时存储过多的水相，降低水相增压输送泵9的工作负担的作用；而油相增压输送泵11则与卧式三相重力分离器的油相出口管线305相连接，对分离注采系统分离出的油相起到增压输送的作用。

如图5、图6、图7、图8所示，三级柱式气液旋流分离器的支撑支架4以长方体支架作为主体，其中长方体支架是以多根水平方形杆柱和垂直方形杆柱相交而建构起来的，在方形框架的两侧分别设置了一根沿矩形对角线分布的方形杆柱，同时在支架的上部与下部设置了用于支撑柱式分离器的方形杆柱和圆盘式支撑件，在位于上部的方形杆柱上设置了多个用于支撑管线的支撑圆环，在长方体支架最上方设置了四个吊环用于悬吊气液分离器以便安装与检修。

三级柱式气液旋流分离器5是由第一级柱式气液旋流分离器502、第二级柱式气液旋流分离器504和第三级柱式气液旋流分离器506组成的，三个单级柱式气液旋流分离器是实现混合物气液分离的主要场所，气液混合物通过倾斜切向入口进入到单级柱式气液旋流分离器中，在离心力、重力和浮力的综合作用下，密度较大的液相沿径向被推到外侧，并向下运动从分离器底部的液相出口排出，而密度较小的气相则运动到中心区域，并向上浮动从分离器顶部的气相出口排出。

在第一级单级柱式气液旋流分离器502与第二级单级柱式气液旋流分离器504以及第二级单级柱式气液旋流分离器504与第三级单级柱式气液旋流分离器506之间分别设置了第一级三通阀门507和第二级三通阀门508，用于控制本级气液分离器液相出口管线与下级气液分离器混合物入口管线和三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511的连通情况，在第三级单级柱式气液旋流分离器506的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511之间设置了双通阀门509，用于控制第三级单级柱式气液旋流分离器506的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511的连接情况。在第二级单级柱式气液旋流分离器504的气相出口管线和第三级单级柱式气液旋流分离器506的气相出口管线与三级柱式气液旋流分离器总气相出口管线510之间分别设置了第一级截止阀503与第二级截止阀505，用于控制第二级单级柱式气液旋流分离器504与第三级单级柱式气液旋流分离器506的气相出口管线与气液分离器的总气相出口管线510之间的连通关系。

生产井产出液通过入口管线501进入到三级柱式气液旋流分离器3中，然后在单级柱式气液旋流分离器中实现气液分离，分离出的气相通过各个单级柱式气液旋流分离器的气相出口汇总到三级柱式气液旋流分离器总气相出口管线510，进而通过运输管线输送到下一级环节进行后续的处理，而分离出的液相则通过各个单级柱式气液旋流分离器的液相出口汇总到总液相出口管线，再通过连接管线7输送到卧式三相重力分离器3进行油水两相的分离。

在气液分离的环节中，可以根据处理液量的大小来调整参与气液分离的单级柱式气液旋流分离器的级数。当所需要处理的液量很小时，单级柱式气液旋流分离器502的处理能力就足够了，此时，通过控制第一级三通阀门507使第一级柱式气液旋流分离器的液相出口与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511相连接，通过控制第二级三通阀门504与双通阀门509来阻断第二级柱式气液旋流分离器504和第三级柱式气液旋流分离器506的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511之间的连通，通过控制第一级截止阀503与第二级截止阀505，来阻断第二级柱式气液旋流分离器504和第三级柱式气液旋流分离器506的气相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总气相出口管线510之间的连通，以便防止在第一级柱式气液旋流分离器502分离出来的气相回流至第二级柱式气液旋流分离器504与第三级柱式气液旋流分离器506中。当处理的液量增加时，需要二级柱式气液旋流分离器才能够处理时，通过调整第一级三通阀门507与第二级三通阀门508使第一级柱式气液旋流分离器502的液相出口管线与下级气液分离器的入口管线相连接，第二级柱式气液旋流分离器504的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总出口管线511相连接，通过控制双通阀门509来阻断第三级柱式气液旋流分离器508的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511的连通，通过控制第二级截止阀505来阻断第三级柱式气液旋流分离器506的气相出口管线与总气相出口管线510之间的连通，以便防止在第一级柱式气液旋流分离器502与第二级柱式气液旋流分离器504分离出来的气相回流至第三级柱式气液旋流分离器506中。当处理的液量继续增加时，需要三级柱式气液旋流分离器才能处理时，通过控制第一级三通阀门507与第二级三通阀门508使第一级与第二级的柱式气液旋流分离器的液相出口管线与下级分离器的入口管线相连接，通过调整双通阀门509使第三级柱式气液旋流分离器的液相出口管线与三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511相连接。

如图9、图10、图11所示，卧式三相重力分离器的支撑支架2以长方体支架为主体，长方体支架是以多根水平方形杆柱和垂直方形杆柱相交而建构起来的，在位于支撑支架的四个方角处的圆形杆柱的顶部设置了四个吊环用于悬吊气液分离器以便安装与装修。

卧式三相重力分离器3由分离器主体与卧式重力分离器的流体输入管线301与各个分离相对应的出口管线组成。其中卧式重力分离器的流体输入管线301沿平行于分离器轴线的方向接入至分离器内部。卧式三相重力分离器的气相出口管线303位于卧式分离器的顶部，卧式三相重力分离器的油相出口管线305位于分离器远离入口区域的一端，而卧式三相重力分离器的水相出口管线304共有四个，以不等间距分布于分离器的中部，越靠近卧式三相重力分离器的油相出口管线305，每个水相出口管线的间距也越小。

如图12所示，位于入口区域的入口圆孔挡板306属于卧式三相重力分离器3入口构件的组成部分，它由两个相互垂直的半圆形圆孔挡板组成，位于入口圆孔挡板306底部的弧形叶片可动转子及其支撑圆筒307同样是卧式三相重力分离器3入口构件的一部分，弧形叶片可动转子如图13、14所示，两者共同组成了卧式三相重力分离器3的入口构件，对通过入口管线301进入到分离器内部的流体起到降低并稳定流速、改变液流方向、防止进入死液区的作用。可转叶片挡板组308的每组叶片挡板由上到下由四片可围绕固定在分离器内壁的圆轴任意旋转的叶片组成，可转叶片挡板的结构如图15、16所示，当无液流进入分离器内时，可转叶片挡板组308中的叶片无任何角度的偏移，叶片与分离器轴线的方向相互垂直，当液体通过入口管线301以及入口构件进入到分离器中，液体将会将自身部分的动能传递给可转叶片挡板组308，从而使得可转叶片挡板组308的叶片发生一定角度的偏移，可转叶片挡板组308属于卧式三相重力分离器3整流构件的一部分，主要起到降低流体动能、稳定流场的作用。圆孔挡板组309由三组间距不同以及圆孔密度不同的圆孔挡板组成，圆孔挡板结构如图17所示，沿着分离器轴线逐渐远离入口的方向每组圆孔挡板之间的距离逐渐变小，圆孔密度也逐渐变疏，圆孔挡板组309主要起到稳定流场、加速液滴聚结的作用，属于卧式三相重力分离器3的整流和聚结构件，可以视所需处理液量的大小来调整圆孔挡板的间距与圆孔密度。静电聚结电极板310为一组沿着垂直于分离器方向非等距分布的平行栅板结构，越靠近分离器的底部，电极板之间的间距也就越大，静电聚结电极板能够电离出正负离子，从而加速混合油水乳状液中的小液滴聚合凝结的速度，从而加快分离速度，提高分离效率，静电聚结电极板310属于卧式重力分离器3的聚结构件，可以根据所需处理液量大小以及含水情况来调整电极板的数量和间距。位于静电聚结电极板310上方的电极控制箱302能够用来控制电极板的工作状态。位于分离器后端的堰板311为半圆形挡板结构，水相出口管线304与油相出口管线305分别位于堰板311的两侧，堰板311能够防止油水之间的窜流，提高分离效率。

水下三相多级重力式分离注采系统的工作流程：海底的油气井产出液通过分离注采系统的输入管线6输入到整个重力式分离注采系统中，首先油井通过三级柱式气液旋流分离器的入口管线501进入到三级柱式气液旋流分离器5中进行气液分离，根据所要处理的液量大小和含气情况，可以通过控制第一级三通阀门507、第二级三通阀门508、双通阀门509、第一级截止阀503、第二级截止阀505的开闭来控制参与进行气液分离的单级柱式气液旋流分离器的级数，从而实现分离装置的合理配置，分离出的气相则通过各个单级柱式气液旋流分离器的气相出口管线汇总到三级柱式气液旋流分离器的总气相出口管线510进而输送到下一环节进行处理。分离出的液相通过各个单级柱式气液旋流分离器的液相出口管线汇总到三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线511，再通过连接管线7输送到卧式三相重力分离器3进行油水两相分离。油水混合物首先通过入口圆孔挡板306与弧形叶片可动转子及其圆柱筒体307构成的入口构件，入口构件主要起到减缓液流流速、改变液流方向、防止液流直接进入到分离器后端、避免形成死液区的作用。随后油水混合物将依次通过可转叶片挡板组308、圆孔挡板组309、静电聚结电极板310所构成的整流构件与聚结构件。通过将动能传递给可转叶片挡板组308的叶片以及通过圆孔挡板组309的圆孔时所消耗的动能，使得分离器中的流场逐渐趋于平稳，延长液流在分离器内的停留时间，提升重力分离器的分离效果。而在静电聚结电极板310的静电聚结作用下，能够加速小液滴的聚结速度，从而进一步提高油水重力分离的速率与效果。在整流构件与聚结构件的作用下，油水逐渐开始分层，密度相对较大的水相主演沉降于分离器底部，通过位于堰板311左侧的水相出口管线304输送到位于整体支架结构1上的过渡储液罐10，随后通过相应管线输送到水相输送增压泵9并经水相输送增压泵9增压后便回注到地层当中，进而起到维持地层压力的作用。而密度相对较小的油相则浮于液流的表层，当液流高度到达一定程度时，油相便漫过堰板311并进入分离器的末端，通过位于堰板311右侧的卧式重力分离器的油相出口管线305输送到位于整体支架结构1上的油相输送增压泵11，经油相输送增压泵11增压后将分离出的油相举升到海底或海上平台的储油装置。而残留在油水混合物中的气相则通过分离器顶部的气相出口管线并与三级气液旋流分离器的总气相出口管线510分离出的气相汇总与同一管线并共同输送到位于整体支架结构1上的气相输送增压泵8，经气相输送增压泵8增压后同样输送到下一环节进行下一步的处理。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于，所述分离注采系统包括整体支架结构、三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵、油相增压输送泵和过渡储液罐，所述三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵、油相增压输送泵和过渡储液罐均位于整体支架结构内部，海底的油气井产出液通过分离注采系统的输入管线进入所述三级柱式气液旋流分离器，所述三级柱式气液旋流分离器分离出的液相介质通过连接管线进入所述卧式三相重力分离器，所述卧式三相重力分离器上设置有气、水和油三相出口、分离得到的水相介质通过水相出口管线与过渡储液罐连接且随后通过连接管线输送到水相增压输送泵经水相增压输送泵增压后回注到地层当中、分离得到的油相介质经油相出口与所述油相增压输送泵连接且经油相增压输送泵举升到海底或海上平台的储油装置，所述三级柱式气液旋流分离器分离得到的气相介质与所述卧式三相重力分离器分离得到的仍然残留在液相介质中的气相介质分别经各自的气相出口管线共同汇入同一输送管线后与所述气相增压输送泵连接且经气相增压输送泵输送至气相处理站。

2.根据权利要求1所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述三级柱式气液旋流分离器由三个单级柱式气液旋流分离器组成，在第一级柱式气液旋流分离器与第二级柱式气液旋流分离器之间以及第二级柱式气液旋流分离器与第三级柱式气液旋流分离器之间均设置了三通阀门，海底的油气井产出液通过输入管线进入第一级柱式气液旋流分离器，第一级柱式气液旋流分离器与第二级柱式气液旋流分离器的液相出口管线通过三通阀门后分出两支管线，一支管线与下一级的柱式气液旋流分离器的入口管线相连接，另一支管线汇入三级柱式气液旋流分离器的总液相出口管线，在第三级柱式气液旋流分离器液相出口管线处设置一个双通阀门且分离出的液相介质在通过双通阀门后汇入总液相出口管线，位于三个单级柱式气液旋流分离器顶部的气相出口管线共同汇入三级柱式气液旋流分离器的气相总出口管线，并且在第二级与第三级的柱式气液旋流分离器处的气相出口管线处均设置了截止阀。

3.根据权利要求1所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述卧式三相重力分离器由分离器主体、卧式重力分离器的流体输入管线、电极控制箱、卧式重力分离器的气相出口管线、卧式重力分离器的水相出口管线、卧式重力分离器的油相出口管线、入口圆孔挡板、弧形叶片可动转子及其筒体、可转叶片挡板组、圆孔挡板组、静电聚结电极板和堰板组成，分离器主体由中部的圆柱体与位于两侧的半球体构成，卧式三相重力分离器的流体输入管线沿平行于分离器主体轴线的方向接入卧式分离器内部，在分离器主体内部入口附近区域设置了两个相互垂直的半圆形入口圆孔挡板，入口圆孔挡板的下方设置有弧形叶片可动转子及其筒体，由入口区域逐渐深入分离器内部依次布置可转叶片挡板组、圆孔挡板组、静电聚结电极板和堰板，在静电聚结电极板的正上方配置有电极控制箱，在分离器主体远离入口区域一侧的顶部设置卧式重力分离器的气相出口管线，卧式三相重力分离器的油相出口管线位于分离器远离入口区域的一端，而卧式三相重力分离器的水相出口管线设置在分离器的中部。

4.根据权利要求3所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述圆孔挡板组由三组挡板间距和圆孔密度不同的圆孔挡板组成，沿着分离器轴线逐渐远离入口的方向每组圆孔挡板之间的距离逐渐变小，圆孔密度也逐渐变疏。

5.根据权利要求3所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：静电聚结电极板为一组沿着垂直于分离器轴线方向非等距分布的平行栅板结构，越靠近分离器的底部，电极板之间的间距也就越大。

6.根据权利要求3所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述堰板位于分离器后端为半圆形挡板结构，卧式重力分离器的水相出口管线和卧式重力分离器的油相出口管线分别位于堰板的两侧。

7.根据权利要求3所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述卧式重力分离器的水相出口管线为四个，以不等间距分布于分离器主体的中部，越靠近卧式重力分离器的油相出口管线，每个卧式重力分离器的水相出口管线的间距也越小。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述三级柱式气液旋流分离器、卧式三相重力分离器、气相增压输送泵、水相增压输送泵和油相增压输送泵均有其独立的支撑支架。

9.根据权利要求1-7之一所述的一种水下三相多级重力式分离注采系统，其特征在于：所述整体支架结构包括底部平台和上部支架，所述底部平台为上下两层的矩形平板结构，上层平台与下层平台之间通过设置的空白凹槽结构相互隔开，三级柱式气液旋流分离器及其支撑支架、卧式三相重力分离器及其支撑支架、三组增压输送泵、过渡储液罐与连接管线均放置于上层平台之上。

Images