[发明专利]一种多相旋流除砂装置与除砂方法

说明书

技术领域

本发明属于油田地面工程采出液处理技术领域，尤其涉及一种多相旋流除砂装置与除砂方法。

背景技术

油田采出液中均含有泥沙，属于石油产品中的杂质，需要除去。特别是含聚合物、含三元复合介质的采出液以及稠油采出液的含砂量较高，引起采出液净化处理十分困难，管道和处理设备淤积，工程投资和运行费用大幅度上升。由于这类油田采出液泥砂中的细小颗粒占较大比例，难以除去，因此，如何实现油田采出液高效除砂，已成为一个世界性难题。

目前，国内外油田采用旋流除砂技术，如图1A和图6所示，使采出液进入旋流器，依靠离心力将密度大于油水介质的泥砂从采出液中分离出去。

但是，旋流除砂技术存在如下问题：

(1)气相影响除砂器稳定工作。在为油井采出气液混合物除砂的场合，由于气相的存在，使旋流器中的流场复杂化，气体加剧了液相的扰动，导致液相的液-砂旋流分离难以达到稳定、高效。

(2)结构不合理。旋流管旋下的砂子靠重力沉降到封闭的无流动静态集砂舱中，导致部分小粒径泥砂因旋流管内部流体的不停旋动，而不能进入到位于旋流管底流口端的集砂舱(壳体)中，反而进入出液口，降低除砂效率。

(3)无法调节处理量，适应性差。在较大处理量的场合，采用多个旋流管并联布设在一个筒室的方式，按在最大处理量下达到最大除砂效率设置旋流管的个数。油田采出液处理站的处理能力均按未来10-15年间的最大预测产液量设计，在新建采出液处理站投产运行的初期阶段至少3-5年中，油田实际产液量将低于处理站的设计处理量，因现行单筒室除砂器无法调节处理量，导致旋流器在低处理负荷的低效区工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多相旋流除砂装置与除砂方法。构建分气式多相分离和引流拽砂机制，并采用多筒并联的方式，提高了除砂效率。

一方面，本发明提供的一种多相旋流除砂装置，该装置包括进液管、气液分离分流器和多筒旋流除砂器；

所述进液管的输出端为所述气液分离分流器的输入端，所述气液分离分流器的输出分两路，一路从所述气液分离分流器的顶端将分离后的气相输出，另一路从所述气液分离分流器的底端将分离后的液相混合物传输给所述多筒旋流除砂器；

所述多筒旋流除砂器包括多个集束旋流管筒、进液汇管、集砂舱、进液阀、出液管、排砂包、排砂阀和引流管；

所述集束旋流管筒固定在所述集砂舱顶部，所述进液汇管通过所述进液阀将多个所述集束旋流管筒并联；

所述集束旋流管筒内部设置有多根并联的所述旋流管；所述集束旋流管筒设有所述环形进液分配管，所述环形进液分配管的输出端为所述旋流管的输入端，所述集束旋流管筒顶端设有出液口，所述集束旋流管筒底部设有所述总底流口；所述总底流口为所述集砂舱的输入端；

所述进液阀设置在所述环形进液分配管和所述进液汇管之间；所述出液管通过所述出液口与所述集束旋流管筒连接；

所述集砂舱右顶部设置引流口，所述引流口为所述引流管的输入端，所述引流管的输出端设置在所述出液管的输入端，所述排砂包固定在所述集砂舱下部，所述排砂包下端设置有所述排砂阀。

优选地，所述集砂舱包括折流板；所述折流板包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板之间留有间距；所述第一挡板和第二挡板将所述集砂舱分为储砂室和净液室；所述第一挡板的一端与所述集砂舱的底部连接，另一端与所述集砂舱的顶部留有间距；所述第二挡板的一端与所述集砂舱的顶部连接，另一端与所述集砂舱的底部留有间距；所述总底流口的泥砂依次经过所述储砂室、第一挡板、第二挡板和净液室，进行沉降静液分离。

优选地，所述集束旋流管筒、排砂包和排砂阀的数量为4个，呈对称分布。

优选地，每个集束旋流管筒的总处理液量≤25％。

优选地，所述多筒旋流除砂器还包括引流管流量计和排污口，所述引流管流量计设置在所述引流管上，所述排污口设置在所述集砂舱的底部。

优选地，所述多筒旋流除砂器还包括三相分离器，所述三相分离器用于接收所述气液分离分流器分离后的气相、出液管输出和引流管输出的低含砂液相混合物，并进行固液气分离。

另一方面，本发明还提供了一种多相旋流除砂方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、将高含砂气液混合物进行气液相分离，将分离后的气相输出；

步骤2、将分离后的高含砂液相混合物进行均匀分配；

步骤3、对分离后的高含砂液相混合物进行液固旋流分离，实现第一次除砂，将第一次除砂后的低含砂液相混合物输出；