1.本实用新型属于石油工程领域，主要用于天然气集输管线的取样，具体的涉及一种涡旋式天然气集输管线取样装置。


背景技术：

2.在天然气开采过程中，会有硫化氢、地层水以及解析油等其他杂质伴随产生，分析集输管线中气液混合物的成分对于生产调控和管柱防腐的决策具有重要意义，因此油田工程师研发了各种集输管线的取样装置。
3.当前现场常见的取样装置为多相流混合取样装置，但是该装置无法对气液进行分离，增加了取样分析的额外误差；而另一种常用的取样装置为卧式放喷取液装置，利用该装置取样时高压造成气液混合物产生喷溅，对操作员工、采气井口及地面造成污染，取样效率较低，同时溢出的气体容易造成操作员工中毒。


技术实现要素：

4.为了解决现有在现场实际生产过程中产生的问题，本实用新型的目的在于提出一种涡旋式天然气集输管线取样装置，该装置利用涡旋作用使得气液混合物快速分离，从而可以便捷安全的收集混合物中的液相。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：
6.一种涡旋式天然气集输管线取样装置，包括集输管线和气液分离装置，集输管线为空心筒状结构，集输管线的两端均设有管线法兰，集输管线的内壁面沿其周向设有一圈凹槽，集输管线的管壁在凹槽处开设有集液口，气液分离装置设置于集输管线内并位于凹槽的一侧；
7.所述气液分离装置能够使通过其的气液混合物发生绕集输管线轴线的旋转。
8.优选的，凹槽的底部在集液口的下风向一侧设有环形的挡圈，挡圈的外圈与凹槽底部连接，挡圈的内圈不凸出于凹槽的顶部。
9.优选的，凹槽的底部在集液口的口部位置设置为倾斜面；
10.当设有挡圈时，挡圈设置于倾斜面处，且挡圈上位于倾斜面的部分沿厚度方向上开设有透水孔。
11.优选的，凹槽的顶部设有中心管，中心管的两端分别与凹槽的两边连接，中心管上均匀开设有透水孔。
12.优选的，气液分离装置包括底板和设置于底板上并沿底板周向均匀分布的若干组导向叶片，若干组导向叶片关于底板的中心旋转对称，每组导向叶片包括两个相互平行的导向叶片，底板上在每组的两个导向叶片之间开设有气液混合物通过口，所述导向叶片倾斜设置并能够将从气液混合物通过口流至导向叶片上的气液混合物导流至凹槽的底面；底板的边缘与集输管线的内壁连接。
13.优选的，气液分离装置包括圆柱状的外壳，外壳具有侧面以及两个底面，外壳的内
腔还设有若干组导向叶片，若干组导向叶片沿外壳的周向均匀分布，若干组导向叶片关于外壳的轴线旋转对称；导向叶片与外壳的侧面以及两个底面均连接；
14.外壳的其中一个底面在每组的两个导向叶片之间开设有气液混合物通过口，外壳的其中一个底面在中心开设有同心的圆孔，外壳开设所述圆孔的一侧朝向凹槽；
15.外壳的侧面与集输管线的内壁连接；
16.导向叶片与外壳上过导向叶片与外壳连接线的切线之间的夹角为45
°
～60
°
。
17.优选的，导向叶片与外壳连接线与外壳的轴线平行，导向叶片与外壳的底面垂直。
18.优选的，所述导向叶片的组数不少于三。
19.优选的，集输管线在集液口处设置有集液箱。
20.优选的，集液箱上设有阀门。
21.本实用新型具有如下有益效果：
22.本实用新型涡旋式天然气集输管线取样装置的集输管线两端设置管线法兰，能够使得本发明方便地与管线连接，进行实时取样；气液分离装置能够使进入集输管线内的气液混合物流体进行旋转，由于气液混合物中液体与气体的密度差，气液混合物旋转后，其中的液体由于离心作用处于整个气液混合物流体的外侧、气体处于内侧，这样液体能够附着于集输管线凹槽的表面，由于凹槽的汇聚作用，液体越来越多并汇聚于集液口，实现采样。
23.进一步的，设置所述挡圈能够防止在凹槽内附着的液体被气液混合物携带走。
24.进一步的，凹槽的底部在集液口的口部位置设置为倾斜面，有助于液体的汇聚、进而能够提高液体收集的速率。
25.进一步的，设置中心管，能够减小整个气液混合物旋转流体的旋转半径，进而保证旋转的速度以及气液分离效果，中心管上均匀开设有透水孔，利用透水孔能够使液体穿过中心管进入凹槽、进而被收集。
附图说明
26.图1为本实用新型装置整体横截面剖面图；
27.图2为本实用新型一实施例的气液分离装置主视图；
28.图3为本实用新型另一实施例的气液分离装置主视图。
29.图中，1
‑
管线法兰；2
‑
气液分离装置；3
‑
集液箱；4
‑
阀门；5
‑
倾斜面；6
‑
中心管；7
‑
透水孔；8
‑
集输管线；9
‑
底板；10
‑
导向叶片；11
‑
气液混合物通过口；12
‑
挡圈；13
‑
凹槽，14
‑
集液口，15
‑
开孔底板，16
‑
外壳。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例来对本实用新型进行进一步的说明。
31.参照图1，本实用新型涡旋式天然气集输管线取样装置，包括集输管线8和气液分离装置2，集输管线8为空心筒状结构，集输管线8的两端均设有管线法兰1，集输管线8的内壁面沿其周向设有一圈凹槽13，集输管线8的管壁在凹槽13处开设有集液口14，气液分离装置2设置于集输管线8内并位于凹槽13的一侧；所述气液分离装置2能够使通过其的气液混合物发生绕集输管线8轴线的旋转。
32.作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，凹槽13的底部在集液口14的下风向一
侧(图1所示方位集液口14的右侧)设有环形的挡圈12，挡圈12的外圈与凹槽13底部连接，挡圈12的内圈不凸出于凹槽13的顶部。
33.作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，凹槽13的底部在集液口14的口部位置设置为倾斜面；当设有挡圈12时，挡圈12设置于倾斜面处，且挡圈12上位于倾斜面的部分沿厚度方向上开设有透水孔。
34.作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，凹槽13的顶部设有中心管6，中心管6的两端分别与凹槽13的两边连接，中心管6上均匀开设有透水孔7。
35.作为本实用新型优选的实施方案，参照图2，气液分离装置2包括底板9和设置于底板9上并沿底板9周向均匀分布的若干组导向叶片10，若干组导向叶片10关于底板9的中心旋转对称，每组导向叶片10包括两个相互平行的导向叶片10，底板9上在每组的两个导向叶片10之间开设有气液混合物通过口11，所述导向叶片10倾斜设置并能够将从气液混合物通过口11流至导向叶片10上的气液混合物导流至凹槽13的底面；底板9的边缘与集输管线8的内壁连接。
36.作为本实用新型优选的实施方案，参照图3，气液分离装置2包括圆柱状的外壳16，外壳16具有侧面以及两个底面，外壳16的内腔还设有若干组导向叶片10，若干组导向叶片10沿外壳16的周向均匀分布，若干组导向叶片10关于外壳16的轴线旋转对称；导向叶片10与外壳16的侧面以及两个底面均连接；外壳16的其中一个底面在每组的两个导向叶片10之间开设有气液混合物通过口11，外壳16的其中一个底面(即图3中所示的开孔底板15)在中心开设有同心的圆孔，外壳16开设所述圆孔的一侧朝向凹槽13；外壳16的侧面与集输管线8的内壁连接；导向叶片10与外壳16上过导向叶片10与外壳16连接线的切线之间的夹角为45
°
～60
°
。
37.作为本实用新型优选的实施方案，参照图3，导向叶片10与外壳16连接线与外壳16的轴线平行，导向叶片10与外壳16的底面垂直。
38.作为本实用新型优选的实施方案，参照图2和图3，所述导向叶片10的组数不少于三。
39.作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，集输管线8在集液口14处设置有集液箱3。
40.作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，集液箱3上设有阀门4。
41.作为本实用新型优选的实施方案，集输管线8的长度为1.5m
‑
2m，中心管6的直径范围150mm
‑
200mm；透水孔7的直径范围为10mm
‑
15mm。
42.实施例1
43.本实施例涡旋式天然气集输管线取样装置如图1所示，主要包括集输管线8、如图3所示的气液分离装置2、中心管6、集液箱3、阀门4，其中，凹槽13的底部在集液口14的口部位置设置为倾斜面，导向叶片10设置3组；导向叶片10与外壳16连接线与外壳16的轴线平行，导向叶片10与外壳16的底面垂直。导向叶片10与外壳16上过导向叶片10与外壳16连接线的切线之间的夹角为45
°
。
44.本实施例涡旋式天然气集输管线取样装置在使用时，气液混合物经集输管线运输，从气液混合物通过口11流入到中心管6，在导向叶片10的导向作用下气液混合物在中心管6中形成涡旋从而实现气液混合物分离，液体经过孔眼7进入倾斜面5在重力作用下流入
到集液箱3，而气体从装置右端流出，最终控制阀门4的阀门即可采集液体样本。
45.本实用新型的原理
46.气液混合物在导向叶片的作用下会形成类似于水龙卷的涡旋风场。风场中气液混合物受到离心力和气压梯度力共同作用，由于液体的离心力大云聚在风场外圈，而气体离心力小云聚在风场内圈，从而实现了气液混合物的分离。气液混合物分离后，液体经过孔眼被旋射进入倾斜面在重力作用下被集液箱收集，而气体则继续集输。由于集液箱阀门在下部，因此采集样本时，液体始终阻挡在出口处，防止有气体泄露出来，这样就可以保障安全便捷的对集输管线的液体样本进行采集。
47.实施例2
48.本实施例采用实施例1结构的涡旋式天然气集输管线取样装置，将该涡旋式天然气集输管线取样装置安置于延长油田杏子川b23井井口天然气集输管线上，对该井进行了一个月的取样作业，其中每次取样间隔5天，取样过程如下所示：
49.(1)首先检查管线是否存在泄露且压力表是否正常，经检查正常后进行取样操作。
50.(2)取一个清洁量筒置于阀门4下方，打开阀门，采集样本300ml，关闭阀门。
51.(3)记取样井号、地点、日期、取样人姓名填写至取样标签上。
52.(4)每间隔5天，重复上述取样步骤进行取样作业。
53.对b23井的取样结果进行分析，其中so
42
‑
离子含量变化如下表所示。
54.表1
[0055][0056]
实施例3
[0057]
本实施例采用实施例1结构的涡旋式天然气集输管线取样装置，将该涡旋式天然气集输管线取样装置安置于延长油田杏子川a4
‑
26井井口天然气集输管线上，对该井进行了5天的取样作业，其中每次取样间隔1天，取样过程如下所示：
[0058]
(1)首先检查管线是否存在泄露且压力表是否正常，经检查正常后进行取样操作。
[0059]
(2)取一个清洁量筒置于阀门4下方，打开阀门，采集样本300ml，关闭阀门。
[0060]
(3)记取样井号、地点、日期、取样人姓名填写至取样标签上。
[0061]
(4)每间隔5天，重复上述实验步骤进行取样作业。
[0062]
对b23井的取样结果进行分析，其中ca
+
离子含量变化如下表所示。
[0063]
表2
[0064][0065]
综上，本实用新型整体结构简单，和集输管线自成一体，避免了安装其他装置带来的可能的安全隐患。采样便捷安全，避免了取样时的事故风险，保障了取样和集输的同时进行。可以便捷对气液混合物中液体进行采样，同时提高取样时的工作效率，保证了井口取样和天然气集输的同时进行。