[发明专利]一种带预分离管路的水下分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水下天然气气液分离的设备及方法，特别涉及一种带预分离管路的水下分离装置及方法。

背景技术

随着海洋石油技术的发展，水下天然气气田被不断发现和开发。在水下特别是深水天然气气田的开发过程中，常常会遇到高含水或者高含凝析液等问题，伴随而来的是输送过程的流动安全风险。当含液量较小时，可以采用注入乙二醇等水合物抑制剂，但是当液量比较大时，水合物抑制剂的注入无法满足流动安全需求，这就需要采用其它方式来保证深水气田的流动安全风险。其中水下分离便是其中措施之一。

叶片式离心分离器是一种高效分离方法，但是带叶片的离心式分离器在液滴比较小的情况下分离器效率比较高，但是在液滴较大、含液量比较大的情况下，就会发生液滴破碎、夹带等情况，从而造成分离效率降低。因此，现有带叶片的离心式分离器适用于工况平稳的情况，并不能适用于深水天然气气田工况波动较大的现状。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能够处理低含液工况，又能处理高含液工况的带预分离管路的水下分离装置及方法，实现深水气田天然气气液的高效处理，为深水天然气的开发提供有效的支持。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带预分离管路的水下分离装置，其特征在于：它包括预分离管路和离心式分离器；其中，所述预分离管路包括气相主管、液相斜管和降液管；所述气相主管包括顺序连接的入口凝液段、水平段和出口凝液段，且所述入口凝液段相对于所述水平段向下延伸，所述出口凝液段相对于所述水平段向上延伸；所述液相斜管倾斜地布置在所述气相主管下方，且所述液相斜管的入口端与所述入口凝液段的底部连通；所述降液管分别设置在所述水平段的底部与液相斜管以及所述出口凝液段的底部与液相斜管之间，将所述水平段与液相斜管以及所述出口凝液段与液相斜管连通；所述离心式分离器包括压力容器罐和离心式分离管；所述压力容器罐内从上到下依次分为排气室、进气室和排液室，在所述进气室内设置多个连通所述排气室和排液室的所述离心式分离管；所述出口凝液段的排气口与所述进气室连通。

在所述水平段上沿其长度方向间隔布设多个所述降液管。

在所述液相斜管的出口端连接汇液管，在所述压力容器罐的顶部设置有连通所述排气室的排气口，在所述压力容器罐的底部设置有连通所述排液室的排液口，所述排液口与所述汇液管连通。

所述出口凝液段的排气口伸入所述排气室并通过向下弯转的直角弯头与所述进气室连通。

所述入口凝液段通过弯头连接所述水平段，所述出口凝液段通过弯头连接所述直角弯头。

所述入口凝液段底部通过变径接头连接所述液相斜管，所述水平段底部通过变径接头连接所述降液管，所述出口凝液段底部通过变径接头连接所述降液管。

所述离心式分离管包括单管排液管、单管排气管和造旋叶片，所述单管排气管一端插置在所述单管排液管内，在所述单管排液管内绕所述单管排气管的外周设置所述造旋叶片；所述单管排液管连通所述进气室和排液室，所述单管排气管连通所述排气室和排液室。

所述单管排液管的下部出口端采用倒锥形缩口。

所述液相斜管与所述气相主管的水平段形成的夹角为20°～70°。

本发明还提供了一种基于带预分离管路的水下分离装置的分离方法，包括以下步骤：

1)水下气田含液天然气首先通过入口凝液段进入预分离管路内，其中凝析液、水在重力作用下经入口凝液段底部进入液相斜管；气相及气相携带的液滴由于惯性作用碰到入口凝液段内壁，小液滴凝结为大液滴，分离出的液滴大部分在重力作用下沿入口凝液段内壁经入口凝液段底部流入液相斜管，小部分液滴由于惯性随着气相进入气相主管的水平段；

2)由于惯性作用进入水平段的液滴沿管路流动经降液管流入液相斜管；而未被分离下来的小液滴随气相运动，在惯性作用下碰到出口凝液段的内壁，气相中的小液滴凝结为大液滴在重力作用下沿降液管进入液相斜管，未被分离下来的液滴继续随气相进入离心式分离器中；

3)随气相进入离心式分离器中的液滴在进气室内由于惯性作用下少部分被分离下来，大部分进入离心式分离管，未分离出来的液滴在离心式分离管的离心力作用下被分离下来进入排液室，最后经液相输送管路转移；气相沿着离心式分离管进入排气室，最后经气相输送管路转移。