管道式油氣水分離器及分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，包括對(duì)油田產(chǎn)出的混合液的處理裝置和處理方法，更為具體來(lái)說(shuō)，是管道式油氣水分離器及分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油田開(kāi)采過(guò)程中，目前對(duì)于高含水產(chǎn)出液處理的一般方法為沉降法。具體過(guò)程為:混合液首先經(jīng)過(guò)一次熱化學(xué)沉降脫水環(huán)節(jié)，然后再將脫出的含水油及污水作進(jìn)一步深度處理。
[0003]但是，由于大量的水與油同時(shí)進(jìn)入熱化學(xué)沉降系統(tǒng)，致使沉降設(shè)備規(guī)模龐大，加溫加藥成本很高。
[0004]鑒于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員探索了許多種節(jié)能降耗的新途徑。
[0005]—、利用沉降罐進(jìn)行油氣水預(yù)分離的工藝，可減少加溫或加藥量，采用類(lèi)似的方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01520022609.9的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種金屬拉絲廢液油水分離凈化裝置，即采用沉降罐的方法處理廢液，但該方法必須使用體積龐大的沉降罐，因而會(huì)占用很大的面積，且運(yùn)行壓力較低；
[0006]二、為減少沉降罐的占地面積，有人使用三相分離器預(yù)脫水裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?3242236.9的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種采出液油水預(yù)分離器，上述設(shè)備雖然可以減少占地面積，但其工程造價(jià)很高、處理量較低，壓力等級(jí)亦低；
[0007]三、為減少工程造價(jià)、節(jié)約成本，有人開(kāi)始使用旋流器等超重力預(yù)脫水裝置，但是，對(duì)不同比例的油氣水混合液及稠油，這些裝置只能適用于某些特定比例的油氣水混合液和較低粘度的稠油，對(duì)于大多數(shù)的油氣水混合液及粘度較高的稠油，其脫水質(zhì)量較差。而且該工藝需要較高的壓力，生產(chǎn)實(shí)際中往往需要補(bǔ)充能量，增加動(dòng)力來(lái)滿(mǎn)足其要求。同時(shí)，該工藝自控系統(tǒng)較復(fù)雜，控制難度較大。
[0008]因此，獲得一種簡(jiǎn)單、高效、低成本、安全易操作的油氣水分離的設(shè)備或方法成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員始終研究的重點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為解決現(xiàn)有油氣水分離工藝技術(shù)設(shè)備占地面積大、體積大、投資高、運(yùn)行成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)高、分離效果差等技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了管道式油氣水分離器，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備占地面積小、體積小、投資低、不需增加動(dòng)力、安全風(fēng)險(xiǎn)小、油氣水分離效果好等技術(shù)目的。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了管道式油氣水分離器，包括相互平行設(shè)置的進(jìn)液管、右支管及左支管，進(jìn)液管設(shè)于左、右支管的上側(cè)，進(jìn)液管與左、右支管之間通過(guò)斜立管連接；進(jìn)液管、左支管、右支管位于三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，進(jìn)液管兩端分別為進(jìn)液口和出油口 ；左、右支管一端開(kāi)有出水口。
[0011]本發(fā)明采用了以管線(xiàn)替代沉降罐、三項(xiàng)分離器、旋流器超重力分離的方案，解決傳統(tǒng)方法存在的一些問(wèn)題。通過(guò)油氣水密度的不同，分離后，大部分的油會(huì)從上側(cè)的出油口流出，大部分的水則會(huì)從下側(cè)的出水口流出。另外，斜立管內(nèi)壁還具有聚集小油滴成大油滴、提高大油滴上浮速度的作用。
[0012]進(jìn)一步地，左、右支管處于同一水平面，左支管與進(jìn)液管之間的距離等于右支管與進(jìn)液管之間的距離；連接左、右支管與進(jìn)液管的每根斜立管都與進(jìn)液管垂直。
[0013]上述結(jié)構(gòu)說(shuō)明進(jìn)液管、右支管及左支管端面圓心處于三角形的三個(gè)端點(diǎn)上，三根水平管呈三角型的管架結(jié)構(gòu)，使裝置重心下移不易傾倒，便于運(yùn)輸及安裝。本發(fā)明可保持上下水平管之間的位差，提高了斜立管的脫水效果，同時(shí)起到三根水平管之間連接與支撐的作用。
[0014]進(jìn)一步地，斜立管內(nèi)設(shè)有管束，管束包括兩根以上的管，管束內(nèi)的管為細(xì)管。
[0015]在多根斜立管內(nèi)安裝細(xì)管束，提高了液滴與管壁的接觸機(jī)率，小液滴在管壁上聚集成大液滴后上浮速度加快，連續(xù)相的水向下流，起到油水空間置換作用，解決下流水中的分散小油滴因直徑小上浮速度慢、來(lái)不及上浮到頂?shù)膯?wèn)題。
[0016]進(jìn)一步地，管束所在方向與斜立管所在方向平行。
[0017]進(jìn)一步地，左和/或右支管內(nèi)設(shè)有斜板，斜板沿左/右支管方向延伸。
[0018]進(jìn)一步地，包括兩塊以上的斜板，斜板之間、斜板與左/右支管之間形成混合液流動(dòng)的空間。
[0019]在兩根左/右支管內(nèi)各安裝多層斜板的設(shè)計(jì)，可增加流道的水平投影面積，形成“淺池效應(yīng)”，使經(jīng)過(guò)斜板區(qū)域的流體雷諾數(shù)降低。多層斜板較好地解決因裝置容積小造成沉降時(shí)間不足的問(wèn)題，提高重力沉降的效果和效率。
[0020]進(jìn)一步地，進(jìn)液管內(nèi)腔偏上部設(shè)有集油管，集油管下部間隔地開(kāi)有出水口 ；左和/或右支管內(nèi)腔偏下部設(shè)有集水管，集水管上部間隔地開(kāi)有浮油口。
[0021]集油管和集水管的設(shè)置目的也是為了分離油和水，混合液從集油管和集水管的一端流入，集油管油中的水會(huì)沿出水口下沉流出，集水管水中的油會(huì)沿浮油口上浮流出，流出的油和水繼續(xù)在脫水器立管中進(jìn)行上浮或者下沉交換。
[0022]進(jìn)一步地，集油管內(nèi)的低含水油、集水管內(nèi)的低含油水分別穿過(guò)封閉端的進(jìn)液管從集油管末端和穿過(guò)封閉端的左/右支管的集水管末端流出。集油管開(kāi)口端與出油口連接，集水管開(kāi)口端與出水口連接。
[0023]進(jìn)一步地，進(jìn)液管上端設(shè)有集氣管，集氣管與進(jìn)液管不平行，進(jìn)液管與集氣管之間通過(guò)若干不等高立管連接。
[0024]通過(guò)設(shè)置集氣管，可對(duì)混合液中的氣體進(jìn)行初步的過(guò)濾，提高了本裝置的使用范圍。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的在于提供利用上述管道式油氣水分離器對(duì)油氣水的分離方法。包括如下步驟，
[0026]S1:將油氣水混合液通過(guò)進(jìn)液管的進(jìn)液口送入至管道式油氣水分離器，油氣水混合液中的氣體會(huì)沿立管進(jìn)入集氣管流出至氣管道，原油沿進(jìn)液管至出油口流出，實(shí)現(xiàn)油氣水的初步分離；
[0027]S2:一次分離后的游離水，通過(guò)斜立管及斜立管內(nèi)的管束壁聚并游離水中的分散油滴，聚并后的油滴順著斜立管或管束向上浮，實(shí)現(xiàn)油氣水的二次分離；
[0028]S3:二次分離后的混合液進(jìn)入左/右支管后，若左/右支管內(nèi)設(shè)有斜板，則油滴會(huì)在斜板壁的作用下進(jìn)行聚并上浮，聚并上浮后的油滴向上進(jìn)入斜立管后再進(jìn)入進(jìn)液管；通過(guò)S3步驟，水順左右支管的出水口流出，實(shí)現(xiàn)油氣水的三次分離。
[0029]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)三次分離的效果，經(jīng)本發(fā)明的設(shè)備預(yù)脫水處理后，大幅度減少來(lái)液油中含水率，可將混合液中半數(shù)以上的水提出，使污水含油率以及積雜等指標(biāo)滿(mǎn)足后續(xù)處理工藝的入口要求，因此，經(jīng)過(guò)預(yù)脫水后，減輕了原油處理系統(tǒng)的負(fù)荷，減少后續(xù)設(shè)備規(guī)模，提高處理效率，降低運(yùn)行成本。
[0030]另外，本發(fā)明的分離器體積小，具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、效率高、工作安全可靠、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為實(shí)施例一的管道式油氣水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為圖1中A-A方向的截面示意圖；
[0033]圖3為實(shí)施例二和三的管道式油氣水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為實(shí)施例四的管道式油氣水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為實(shí)施例五的管道式油氣水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖中，
[0037]1、進(jìn)液管；10、進(jìn)液口； 11、出油口；2、斜立管；3、右支管；30、封閉口；31、出水口 ；4、左支管；5、管束；6、斜板；7、集油管；8、集水管；9、集氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的管道式油氣水分離器的結(jié)構(gòu)和使用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行油氣水分離的方法進(jìn)行詳細(xì)解釋說(shuō)明。
[0039]具體的實(shí)施例如下:
[0040]實(shí)施例一
[0041]如圖1、2所示的管道式油氣水分離器，圖2中箭頭的方向?yàn)楣軆?nèi)液體流動(dòng)的方向，管道式油氣水分離器包括上端的進(jìn)液管I和下端的左支管4、右支管3，左支管4、右支管3結(jié)構(gòu)完全相同，進(jìn)液管1、左支管4、右支管3平行設(shè)置，左支管4、右支管3水平設(shè)置且處于相同高度，進(jìn)液管I與左支管4之間的距離可以等于進(jìn)液管I與右支管3之間的距離，因此，進(jìn)液管1、左支管4、右支管3的端面落在等腰三角形的三個(gè)端點(diǎn)上，進(jìn)液管I與左支管4、右支管3通過(guò)多根斜立管2連接，每根斜立管2都與進(jìn)液管I垂直，或者說(shuō)，進(jìn)液管I垂直于每個(gè)斜立管2所在平面，進(jìn)液管I 一端開(kāi)有進(jìn)液口 2，另一端開(kāi)有出油口 11 ;左支管4、右支管3 —端封閉，或者左支管4、右支管3—端為封閉口 30，另一端開(kāi)有出水口 31。
[0042]對(duì)于進(jìn)液管1、左支管4/右支管3之間的設(shè)置方式，本實(shí)施例只是選取了一種較佳的設(shè)定方式。本發(fā)明的核心在于等腰三角形狀的油氣水管式分離器，或者說(shuō)，如圖2所示的進(jìn)液管I與右支管3之間的設(shè)置方式，該種方式是本發(fā)明基本的、也是核心的發(fā)明點(diǎn)。
[0043]實(shí)施例二
[0044]如圖1-3所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，實(shí)施例二在斜立管2內(nèi)增設(shè)了管束5。斜立管2內(nèi)設(shè)有管束5，管束5包括兩根以上的細(xì)管。管束5的作用在于增加管壁的面積，以提高流入斜立管2中的小液滴的聚集效果。本實(shí)施例中，管束5