[发明专利]页岩气开采用旋流式分离器

说明书

本发明公开了一种页岩气开采用旋流式分离器,涉及石油天然气开采地面建设工程领域，包括分离器壳体、前置腔、分布式切向孔、旋流室、旋流分离段、旋流筒、储液腔、气相聚集室、反射帽、破漩栅、中心管、除雾器等，所述分离器壳体上还有与前置腔连通的气液进口，分离器壳体底部有与储液腔连通的排液口，分离器壳体顶部开有气体出口。本发明能有效提高旋流分离器抗工况波动能力，提高分离效率和分离精度，以适应页岩气开采工况条件。

技术领域

本发明涉及石油天然气开采底面建设工程领域，具体而言，涉及一种页岩气开采用旋流式分离器。

背景技术

在页岩气田集输工程中，普遍需采用一种气液分离设备将来自井中的液体或砂粒从天然气中分离除去，现在通常采用的是重力分离器和旋流分离器两种，但由于重力分离器仅靠重力沉降分离，不仅沉降速度低，且设备体积尺寸大，不利于集成与撬装化；而旋流离心分离器虽效率高，但对线速度敏感性强，同时，由于页岩气生产井的特殊性，生产中的返排液(压裂液返出)形成的段塞效应会导致管路气液流量的波动性，使线速度不平稳，而线速度的不平稳性将直接影响影旋流沉降分离效果，使旋流分离器常常出现分离不干净，使分离后的天然气存在带液问题。

因此，现急需一种能够全面取代页岩气集输所采用的旋流分离和重力分离器，且分离器效果好、分离精度高的页岩气开采用旋流式分离器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气开采用旋流式分离器，能有效提高旋流分离器抗工况波动能力，提高分离效率和分离精度，以适应页岩气开采工况条件。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种页岩气开采用旋流式分离器，包括分离器壳体，分离器壳体内安装有旋流分离结构，旋流分离结构内部具有旋流室，旋流室呈圆环状；所述旋流分离结构外还设有前置腔，旋流分离结构上还开设有连通前置腔和旋流室的分布式切向孔，且分布式切向孔与旋流室内壁相切；所述分离器壳体上还开设有与前置腔连通的气液进口。

进一步的，所述前置腔环绕在旋流分离结构外围；所述分布式切向孔为多个，多个分布式切向孔沿旋流室的圆周方向均匀间隔布置。

进一步的，所述分布式切向孔为扁窄孔。

进一步的，所述旋流分离结构包括旋流筒和中心管，旋流室为旋流筒内壁与中心管外壁之间形成的环形空间，且旋流室上端呈封闭状。

进一步的，所述旋流筒内还具有旋流分离室，且旋流分离室位于旋流室下方。

进一步的，所述旋流分离室底部还安装有反射帽，且反射帽与旋流筒同轴布置。

进一步的，所述反射帽下部呈圆锥状，反射帽中部呈圆柱状，反射帽顶部呈弧面状，且反射帽顶部中心还开设有回流气孔。

进一步的，所述反射帽中部与旋流筒内壁之间的环形空间内还设有破旋栅。

进一步的，所述分离器壳体内还具有气相聚集室，且气相聚集室位于中心管出口上方。

进一步的，所述分离器壳体内还安装有除雾器，且除雾器位于气相聚集室上方；所述分离器壳体顶部还开设有气体出口。

进一步的，所述分离器壳体底部还具有储液腔，且分离器壳体底部还开设有排液口。

本发明的有益效果是,

1、通过在分离器壳体上设置前置腔，使流体在通过分布式切向孔进入旋流室之前先进入到前置腔内进行预分离，流体在前置腔内，在重力作用下使大尺寸液粒沉降聚集于前置腔底部，达到预分离目的，同时具有一定的缓冲功效，为后续的旋流提供较为平缓稳定的流速，确保分离器精度及效率，以适应页岩气开采工况条件。

2、通过使多个分布式切向孔沿旋流室圆周方向均匀间隔排布，不仅能起到分配流量的作用，且能使流体能对称、分散进入旋流室，使流体能够在周向上形成更加连续匀称的流线及离心强度。