[发明专利]利用油气水分离器分离出的流体综合发电的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及到油田分离器的油气水分离和利用分离出口的高压流体驱动发电机发电，尤 其是涉及利用分离器分离出的高压高热能水和高压气体，利用它们的机械能、热能和压能推 动水轮机和蒸汽透平机进行综合发电的方法及其装置。

背景技术

分离器概念：重力式油气水分离器是把地层产出的油气水三相混合物，依靠它们之间的 密度差，在重力分异作用下将它们分离成油，水和天然气的容器。

分离器还包括各种依靠离心力进行分离的装置，如水力旋流分离器，旋风分离器等，旋 流分离器的一种。旋流分离技术是一种高效节能分离技术，包括旋流分离器、流程系统、泵 送系统和检测控制系统。它的关键部分是旋流分离器，简称旋流器。混合物从切向进口以一定 的压力或速度注入旋流分离器，从而在旋流分离器内高速旋转，产生离心力场。在离心力的 作用下，密度大的相被甩向四周，并顺着壁面向下运动，作为底流排出；密度小的相迁移到 中间并向上运动，最后作为溢流排出，从而达到分离的目的。工作原理是料液由圆筒部分以 切线方向进入，作旋转运动而产生离心力，下行至圆锥部分更加剧烈。料液中的固体粒子或 密度较大的液体受离心力的作用被抛向器壁，并沿器壁按螺旋线下流至出口(底流)。澄清 的液体或液体中携带的较细粒子则上升，由中心的出口溢流而出。优点是：(1)构造筒单， 无活动部分；(2)体积小，占地面积也小；(3)生产能力大；(4)分离的颗粒范围较广。 但分离效率较低。常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。

这些依靠液体离心力不同进行分离的分离器，一般作为油田刚投产时使用，它的处理效 果好，但处理量有限，且价格高，目前也常与重力式分离器搭配使用。

重力式分离器的应用：油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广 泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制，以及一些分离 器的附属安全和控制设备。

传统的分离器液位和压力的控制采用定压控制技术，即通过外接气罐，根据分离器内压 力大小，调节进出气阀门的开度，使分离器内压力维持在一个具体的压力值，一般适用于产 气量小的油田，地层产出物主要是油和水。

对于在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合 动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行控 制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提 高分离效果。

(一)传统分离器液位和压力的控制

1.1油气两相分离器

油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口 处的压力控制阀控制，液面由控制器控制的出油阀出水阀调节。

天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动 薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面 调节器操纵的出油调节阀等。有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力， 用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。

1.2油气水三相分离器

油气水三相分离器在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。 随着油田的开发，油井产出液的含水量逐渐增多，三相分离器的应用也逐渐增多。结构不同， 三相分离器的控制方法也不同。两种典型分离器的控制原理如下：

(1)油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入集液部分。 集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油 层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的 高度。水从出水口排出，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。 分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制，使分离器在稳定的压力下工作。

(2)分离器内设有油池和挡板。原油自挡板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油 阀控制。水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。挡板的高度是可以根据不同时期产出 液体中油水的比例调节高度，使油水分离更加充分。

(二)传统分离器液位和压力控制。