[发明专利]用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐，分离罐包括基本上为圆筒状的具有上部和下部的竖直罐、切向布置在罐上部的流体入口、内环形壁、位于罐上部的至少一个第一出口、位于罐下部的至少一个第二出口以及用于静稳第二出口周围的流体流的器件；所述内环形壁在其上端具有第一开口以容许罐的上部与下部之间流通。

背景技术

申请人的WO2005/079946中描述并示出了此类分离罐，其中，内环形壁是圆筒形的，且用于静稳第二出口周围流体流的器件是圆盘形的板，该板在距第二出口上方一定距离处在第二出口对面延伸。该圆盘形板通过中断流过板以便到达第二出口的流体中的涡流而静稳出口处的流体流。

在石油工业中，原油的开采涉及来自地下储藏的油、气体以及水的混合物。在井口通常要进行一级或多级的初始分离，以便在原油准备好排放以输出之前去除附加的水和气体。在初始分离之后，原油和气体可在排放以精炼等之前进一步提纯。在进一步提纯之后，水和沙子通常视需要被排放到适用的储器如海中或被排放到储藏所中。

当使油气田熟化时，通常会发现，伴随着油和气体的水量变得大得多，因此，必须在井口生产设备处对产生的更大量水进行处理，以便维持能被接受的采油速度。

此外，一般会关注由在海洋采油造成的污染问题，尤其是在被认为是环境易遭毁坏的区域比如北极区或渔区中采油时。在石油工业中，存在一种担心，即，如果必须依赖目前使用的设备的话，对油的显著更低的出口限制的要求会让从多个已知储藏所采油变得不经济。因此，工业界和官方当局已经付出了很大努力来寻找以可承受的价格在采油过程中减小油出口的方式。

在开采油气时，通常会用到用以在离岸有限空间运行的平台。因此，对安装设备的可用空间有非常严格的限制。如果考虑在海床层面进行开采和分离，对空间的限制甚至更为严格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油气水分离器，其分离处理能力提高却不会占用更多空间。鉴于此，本发明分离罐的特征在于，包括一个在罐的中心竖直地延伸的杆形涡眼破除器(breaker)。杆形涡眼破除器为长条状且可沿着罐的竖直中心线延伸。涡眼破除器用于通过作用于其中心处的涡流以便减少形成涡眼的倾向而增大罐处理能力。杆形涡眼破除器由此容许涡流具有较高的角速度(更强有力的漩涡)而不会在涡流的中心形成涡眼。涡眼破除器起到稳定并加强涡流的作用。

根据本发明，提供了一种用于分离包括水、油以及气体的流体的分离罐，包括基本上为圆筒状的具有上部和下部的竖直罐、切向布置在罐上部的流体入口、内环形壁、位于罐上部的至少一个第一出口、位于罐下部的至少一个第二出口以及用于静稳第二出口周围的流体流的器件；其中所述内环形壁在其上端具有第一开口以容许罐的上部与下部之间流通，并且分离罐包括在罐的中心竖直地延伸的杆形涡眼破除器。

在一实施例中，涡眼破除器自罐下部延伸并向上延伸过内环形壁的下缘。当内壁下缘的直径大于罐内径的40％时，该实施例尤为有利。当内壁下缘的直径大时，罐下部的涡流可一直延伸到内壁内部并且由于内壁内的涡眼破除器的存在而受益。

尽管涡眼破除器可按照通过第一开口向上延伸的方式构造，但优选涡眼破除器的上端在内环形壁的第一开口下方相距一定距离，以便流体不受涡眼破除器过多阻碍地流经第一开口。

在一优选实施例中，杆形涡眼破除器与罐同轴。由涡眼破除器的此种定位获得的对称进一步起到加强涡流的作用。

优选的是，杆形涡眼破除器的长度为罐高度的1/2-5/6。例如，在内壁向下伸入罐的下半部或罐的下三分之一部中的某些设计中，涡眼破除器的长度可比罐高度的一半还短，但长一些的涡眼破除器实现的效果最好。

在杆形涡眼破除器连接至用于静稳第二出口周围流体流的器件时，设计尤为简单和有效。用于静稳流体流的器件于是支承涡眼破除器的下端以便可免除单独的安装器件。杆例如可自一圆盘向上伸入罐中，该圆盘位于罐下部内第二出口上方的水平位置。

在一实施例中，内环形壁是圆筒形的，在该实施例中，杆形涡眼破除器与内环形壁平行地延伸，优选与之同轴。环形壁和涡眼破除器由此以相互支承的方式相互作用在外部和其中心的中央涡流上。

在一替代实施例中，内环形壁是截头圆锥形壁，具有该形状的内壁可有利地用于分开罐上部和罐下部。在该实施例中，一个涡流可在罐上部出现，而另一个涡流在罐下部出现。正如上述说明中已经阐述的，涡眼破除器的长度优选小于罐的全高，并且，当涡眼破除器自罐的底端区域延伸时，它主要影响罐下部的涡流。