用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備，所述設備包括：分離器罐；至少一個入口管(22、27)；至少一個分支構件(6)，所述分支構件分布采出水流；至少一個出口噴嘴(7)以及至少一個導流板(8.1)，所述導流板安裝在每個出口噴嘴的下方并且將水引導至下一出口噴嘴中；位于所述罐的底部用于清潔水的至少一個出口(12)以及排出粘附著油滴的上升氣體的至少一個出口(9、35、36)，至少一個護罩(39)完全或部分沿著至少一個導流板(8.1)的內(nèi)側相對于所述至少一個導流板(8.1)呈30°至150°的角布置。此外，本發(fā)明涉及一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的過程。
【專利說明】用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的過程以及用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備。
【背景技術】
[0002]在全球，由石油和天然氣伴隨生產(chǎn)的水產(chǎn)量是石油產(chǎn)量的三倍以上。也就是說，水層平均約占油井總采出物的75%。水的比例還在不斷上升。大約10年前，水的比例約為70%。油田歷史越久，水層就成比例增加，而開發(fā)用于處理水庫的方法越先進，以及勘探到的新油田越多，水層也就成比例減少。與此同時，環(huán)境條件也愈加嚴峻且更加難以滿足。操作者面臨的挑戰(zhàn)不斷增加且人類愈發(fā)需要更優(yōu)秀、成本更低、效率更高的技術。水處理的成本也是采出多少水量可以盈利的決定因素之一。這也同時取決于油價。
[0003]本發(fā)明的目的在于提供采出水的提純系統(tǒng)，主要針對全球的陸上及近海石油設施。與井內(nèi)流從油井中提出的采出水與石油和天然氣分離，經(jīng)過提純后排入海中或重新注入水庫中。采出水是地層水、開采殘余化學物質和重新注入的水(在進行開采的設施上)的混合物。采出水的所含物和成分隨不同的油田及位于同一個油田內(nèi)但不同的油井而變化。另外，在同一個油井中，成分還會隨時間的變化而變化。挪威石油平臺每分鐘要處理約400m3的水。隨著挪威陸架不斷成熟、石油含量越來越少且水含量越來越多，導致采出水急劇增加。在2007年，挪威陸架上處理了大約2億立方米的采出水。其中大約90%的水排入了海中。
[0004]挪威專利申請案NO 20091364涉及一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的過程，其中在第一級中，供應含有碳氫化合物的采出水且將其與含有氣體的成分混合，然后將含有氣體和碳氫化合物的采出水混合物輸送到罐中的入口管中，之后所述混合物經(jīng)由分支構件通過具有至少一個出口噴嘴和安裝在每個出口噴嘴下方的至少一個導流板的至少一個管子沿著罐壁切線地分布，從而將水引至下一出口噴嘴上方，最后具有附著的油滴的碳氫化合物和氣體將從罐中上升到至少一個出口且進行排放；而清潔水會傳送到罐底部的出口處。
[0005]所述過程進一步包括第二級，其中來自底部出口的一部分含有氣體的水混合物經(jīng)由流再循環(huán)、被輸送到環(huán)形室中且經(jīng)由至少一個噴嘴和至少一個導流板反向地或同向地進一步切線地被輸送到來自第一級的遞減的水混合物中。來自第一級的水混合物經(jīng)由至少一個分離板和至少一個環(huán)形室被輸送到至少一個獨立級中，并且經(jīng)由至少一個噴嘴和至少一個導流板進一步切線地分布。遞減的水混合物會被輸送到填充材料層上。
[0006]對于大型浮選罐，大約50m3以上，N020091364的過程和設備未最佳地執(zhí)行，因為來自一個分布管的水流尚未適當?shù)嘏c來自下一分布管的進水混合。
[0007]為了獲得采出水的最佳混合以及因此最佳清潔，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，相對于導流板8呈30°至150°的角布置在導流板8.1內(nèi)側的護罩或環(huán)形壁8確保浮選罐外部部分中的流均勻。沿整個導流板8.1導引水，并且因此與來自下一分布管的進入流匯合。這種解決方案已被示為有利于更好地清潔工業(yè)用水，并且與罐的大小無關。
[0008]在本發(fā)明中，可以按照適合于本發(fā)明的目的的順序實施上述各級。此外，如果適合，各級還可以重復若干次。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明描述用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備，其中所述設備包括以下部分:
[0010]-分離器罐，
[0011]-至少一個入口管，
[0012]-分布采出水流的至少一個分支構件，至少一個分布管在出口噴嘴和至少一個導流板中終止，
[0013]-至少一個護罩，所述護罩相對于至少一個導流板呈30°至150°的角完全地或部分地沿著至少一個導流板布置
[0014]-來自純凈水罐的至少一個出口；
[0015]-用于分離的碳氫化合物的至少一個出口。
[0016]此外，本發(fā)明提供一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的方法，其中供應含有碳氫化合物的采出水且將其與含有氣體的成分混合，然后將含有氣體和碳氫化合物的采出水混合物輸送到進入罐中的入口管中，之后所述混合物經(jīng)由分支構件通過具有至少一個出口噴嘴和安裝在每個出口噴嘴下方的至少一個導流板的至少一個分布管沿著罐壁切線地分布，護罩將水引至下一出口噴嘴上方，最后具有附著的油滴的碳氫化合物和氣體將從罐中上升到至少一個出口且進行排放；而清潔水會傳送到罐底部的出口處。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]現(xiàn)將參考以下附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0018]圖1示出用于采出水的提純系統(tǒng)。
[0019]圖2示出與噴嘴的頂部相關的細節(jié)。
[0020]圖3示出具有三個級的提純系統(tǒng)，其中圖4中示出的級37是重復兩次的獨立級。
[0021]圖4示出可以根據(jù)需要多次重復的獨立級37。
[0022]圖5示出具有呈內(nèi)部環(huán)形壁形式的護罩的分離器罐內(nèi)部的兩個部分。
[0023]圖6不出從下方觀看與圖5相同的分尚器罐內(nèi)部的部分。
[0024]圖7示出分離過程的效果的線圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的目的可以通過本發(fā)明的以下描述中所示的特征特性來實現(xiàn)。
[0026]在圖1中，來自石油/水分離器或如水力旋流器、排氣罐或類似者等的其他提純設備的采出水可以通過直通入口 I中輸送。通過注氣點2與氣體一起提供這種采出水并且所述采出水與氣體混合器3中的進水混合在一起?；蛘撸瑲怏w混合器3替換成以進水為驅動力的注射器(噴射器)，所述注射器(噴射器)通過管子4從罐的頂部吸入氣體。添加或循環(huán)的通常氣體量為每立方米水0.02至0.2Sm3。這一數(shù)據(jù)會隨進水中存在的殘余氣體量的不同而變化。氣體和含油水的這種混合物經(jīng)由底部5輸送到罐的內(nèi)部管中。在內(nèi)部管的頂部，存在將水分布到一個或多個分布管25、40的分支構件6,所述分布管具有用于控制進入罐的氣體/水混合物的速度的出口噴嘴7。這些沿著罐壁切線地終止。由于罐中的管子/噴嘴切線地終止，因此罐中實現(xiàn)的循環(huán)提供水、氣體和石油的混合。這樣可以使氣泡與油滴之間接觸良好。為了避免噴嘴中的水在罐中不直接向下流動，而是與進水/氣混合，導流板8安裝在每一個出口噴嘴下方，這些出口噴嘴是流進入罐中的入口。這樣可使水進入下一個出口噴嘴，從而使其中已釋放了大氣泡的水能與進水混合，以便氣體與油滴更好地混合/接觸。護罩39相對于導流板8.1呈30°至150°的角布置在導流板8.1的內(nèi)側上，以確保來自一個出口噴嘴7的流與來自下一出口噴嘴7的流匯合。此布置在圖5中示出。在此實施例中，護罩39作為內(nèi)部環(huán)形壁相對于導流板8.1固定在幾乎垂直位置(大約90° )。護罩39還可以不連續(xù)地布置在導流板8.1的內(nèi)側上。
[0027]為了在罐中央也實現(xiàn)良好的混合，可調(diào)節(jié)噴嘴構件26安裝在入口管的頂部上，參見圖2和圖3。這樣會從中央以及向外地傳播液體/氣體混合物，并且將此種液體/氣體混合物與來自出口噴嘴7的液體/氣體混合物混合。粘附著油滴的氣體會上升到罐中液體的表面上，并且與一些水一起在罐頂部的液下出口 9輸送出。這種排放通過閥門10的方式來控制。此流中的油/水混合比率取決于閥門開度。
[0028]具有氣泡且上升速度小于罐中下降水的速度的水會通過填充材料“床”，填充材料可從其中包括拉西環(huán)11或類似材料的組中選擇，粘附著油的氣泡會附著在填充材料上，水會繼續(xù)聚集且其浮力隨即會超過下降水的速度并上浮到表面上。從該“床”供應的純凈(經(jīng)過處理的)水會通過罐底部的出口 12流出，且之后純凈水被排出13或可選地注入水庫以提供壓力。此數(shù)值通過流量計14測量。來自罐中水出口的部分流15會借助于泵16的方式循環(huán)回到罐中。再循環(huán)的量借助于閥門17的方式來控制。氣體通過注入點18供應到流中，并且隨后通過將氣體混合到水中的混合器19輸送到此流中。或者，可以借助于替代混合器19的注射器的方式從罐20的頂部吸入氣體。通常氣體量為每立方米水0.05至0.3Sm3。通常的再循環(huán)量將是罐的設計為最大速度的30%至70%。再循環(huán)量將從流量計21中讀取。內(nèi)管22的外部是兩端均封住內(nèi)管22的外部管。因此，室23形成于這些管子之間，再循環(huán)流15進入這些管子中。該室的頂部是向一個或多個管子25、40分布水的分支構件24的方式，所述分支構件具有用于控制進入罐中的氣體/水混合物的速度的出口噴嘴7。這些沿著罐壁切線地終止。為了避免噴嘴中的水在罐中不直接向下流動，而是與進水/氣混合，至少一個導流板8.2安裝在每一個出口噴嘴下方。這樣可使水進入下一個出口噴嘴，從而使其中已釋放了大氣泡的水能與進水混合，以便氣體與油滴更好地混合/接觸。或者，此流可以以距帶有下層導流板和外部垂直壁的管子25的任何距離切線地分布?；蛘?，此流還可以從管子的出口處垂直向上分布?；蛘撸鲜龇植伎梢耘c關于出口噴嘴7所描述的分布反向地進行導引。就這一點而言，從上部噴嘴系統(tǒng)分離的水/與純凈水/氣混合物和油混合供應的水(純凈水/氣混合物和油可能沿所述水流動)會再次接觸與水混合的氣泡，并且隨即與油/氣形成新的接觸區(qū)域，從而改善提純效果?；蛘?，部分進水流可以通過同一入口輸送。通過再循環(huán)輸送的水將沿罐底部的分期排水管12流動。為了增加進水中油滴的大小，可以從單元上游添加凝聚劑等化學物質。
[0029]為了改善提純效果，可以將多個罐串聯(lián)?；蛘撸總€獨立噴嘴可以具有注射器，所述注射器經(jīng)由管子4從罐的頂部吸入氣體。該管子可以位于罐的外部或內(nèi)部。
[0030]或者，入口管可以從罐的頂部且向下地延伸?；蛘?，水可以在罐內(nèi)部的多個級中進行提純，在所述罐中，經(jīng)由噴嘴7從上部提純級中產(chǎn)生的水會經(jīng)過輸送管27與位于其外部的管29之間的環(huán)形室28并且其中上部室借助于板30的方式分離，參見圖3。圖4中示出環(huán)形室的詳細截面圖。一個分離器罐可以包括通過板分離的若干部分以及圖4中示出的環(huán)形室。在水進入所述環(huán)形室中之前，存在防止來自罐的中央的水進入環(huán)形室的防渦器38。這是為了避免夾帶來自罐頂部的石油。水從此處經(jīng)由將水分布到一個或多個管子中的分支構件31輸送，所述分支構件具有用于控制進入新的室中的氣/水混合物的速度的出口噴嘴32。這些噴嘴沿著罐壁切線地終止?；蛘?，氣體可以通過氣體添加34供應到此流中。典型的氣體是氮氣、碳氫化合物氣體(燃料氣)、二氧化碳，但并不限于這些。在所述室中分離的石油和氣體經(jīng)由丟棄出口 36排出并且通過丟棄出口 20和35結合?；蛘?，可以上下安裝前述的多個獨立級，其中在這些級中具有類似功能。
[0031]如上文所描述的圖5示出分離器罐內(nèi)部的兩個部分的視圖。內(nèi)部環(huán)形壁/護罩39固定在導流板8.1的內(nèi)側上并且向上進行導引。在此實施例中，環(huán)形壁幾乎呈90°地布置在導流板8.1上。護罩39的高度幾乎可以是任何高度，但總體上優(yōu)選地，所述高度對應于導流板8.1的寬度。圖中示出入口管27和環(huán)形室28。
[0032]圖6示出與圖5相同的實施例，但是從不同角度。此處可以從下方看導流板8.1。氣體可以通過管子34注入環(huán)形室中。在所述室中分離的石油和氣體經(jīng)由丟棄出口 36排出。
[0033]本發(fā)明提供了能使安裝更緊湊、更有效的解決方案。本領域中先前的技術使用串聯(lián)的若干提純級。在本解決方案中，同一個罐中具有多個提純級。應進一步指明的是，本發(fā)明可以按使用者認為合適的順序和數(shù)量使用上述提純級實施。這樣會縮減成本、減小所需的必要空間，因此適合更多客戶使用。由于設計出色，因此與帶有外部切向入口等的罐相t匕，本裝置易于建造(制造)，也更易于與現(xiàn)有設施相適應。
[0034]本過程和設備的實施例包括以下內(nèi)容:
[0035]用于將液態(tài)或氣態(tài)的石油/碳氫化合物從石油開采的采出水中分離，以及用于將各自重量不同且不能互相溶解的其他液體/氣體分離的過程和設備，所述過程和設備包括:
[0036]a.取決于待分離物質的具有不同高度/直徑比的壓力罐。
[0037]b.其中由待分離物質組成的入口流會輸送到罐的入口管中，可能還會添加通過噴射器(排放器)從罐頂部再循環(huán)的氣體或者從生產(chǎn)分離器中分離，包括但不限于氮氣、二氧化碳和碳氫化合物氣體的額外外部氣體。
[0038]c.上文項b中描述的入口管頂部中的分布構件，所述分布構件將進料分布到沿著罐壁切線地終止的一個或多個分布管以及這些幾乎水平、略微向上延伸的管子下方的至少一個導流板中。環(huán)形壁或護罩在完全或部分沿著導流板的長度呈30°至150°的角向上導引的內(nèi)側上固定至導流板。這種布置確保來自至少一個分布管的流被導引至下一分布管中，以產(chǎn)生罐中的回旋(循環(huán))和均勻流，這使此部分罐中的氣體/液體良好地混合。
[0039]d.安裝在項b中描述的入口管頂部上的可調(diào)節(jié)噴嘴構件。此構件從罐的中央且向外地傳播液/氣混合物，并且與來自項C中描述的噴嘴管的液/氣混合物混合。
[0040]e.項c中描述的進料管外部的管子，所述管子兩端均封住項c中描述的進料管并且形成環(huán)形室，其中來自純凈水出口的再循環(huán)流可以與添加到混合器中的氣體或者與通過噴射器從罐頂部的再循環(huán)氣體一起進行再循環(huán)?；蛘?，一部分進料流可以輸送到環(huán)形管中。
[0041]f.其中所描述的環(huán)形管具有如項c中所述的，但是低于c中所述的分布管放置的分布構件，其中進料流可以以距管子的任何距離朝向受到控制的罐壁的方向與項c中所述的分布流同向地或反向地切線地進行分布。導流板具有外部垂直壁，所述外部垂直壁的高度大于更靠近罐壁分布的分布管的高度2至10倍?；蛘撸植脊芸梢运较蛏系剡M行導引。
[0042]g.其中純凈液體出口位于罐的底部中。
[0043]h.其中向下流動的液體流穿過氣體接合材料(填充材料)的“床”，其中粘附著液滴/顆粒的小氣泡聚集成大氣泡并獲得浮力，從而上升到表面上。
[0044]1.其中已分離的氣體和石油經(jīng)由液下管在距罐頂部的罐高度的5%至20%水平的距離處從罐頂部排出，其中排出量借助于閥門的方式來調(diào)節(jié)。
[0045]j.由于項i中所描述的管子形成罐頂部中的氣體“墊”，所述氣體墊是用于氣體再循環(huán)的緩沖器。
[0046]k.其中罐中的壓力借助于出口管中的閥門的方式控制。
[0047]實例1:
[0048]實例I示出了來自排氣罐的水的提純，其中頂部曲線示出輸送到罐中的采出水中的碳氫化合物含量。圖7示出用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的過程的效果，其中水已供應有含有氣體的成分并且其中含有氣體和碳氫化合物的采出水混合物已輸送到罐中央的入口管中。此外，所述混合物已通過至少一個噴嘴和至少一個導流板切線地分布，并且分離的碳氫化合物已從罐傳送到出口中，且純凈水已從罐傳送到出口中。底部曲線示出傳送到純凈水出口處的剩余碳氫化合物含量。
[0049]重要的是應注意，可以依據(jù)上文所述的各級和各種實施例實現(xiàn)進一步提純級。在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例時，所屬領域的技術人員可以明白還可以使用并入有所述概念的其他實施例。上文所說明的這些實例僅可用作實例，并且本發(fā)明的實際范圍應由以上專利權利要求書確定。
【權利要求】
1.一種用于將碳氫化合物從含有碳氫化合物的采出水中分離的設備，所述設備包括: 分離器罐； 至少一個入口管(22、27)； 至少一個分支構件(6),所述分支構件分布采出水流,至少一個分布管(25、40)在出口噴嘴(7)中終止并且至少一個導流板(8.1)安裝在每個出口噴嘴下方且將水引導至下一出口噴嘴中； 位于所述罐底部中用于清潔水的至少一個出口(12)； 排出粘附著油滴的上升氣體的至少一個出口(9、35、36);以及至少一個護罩(39)完全或部分沿著至少一個導流板(8.1)的內(nèi)側相對于所述至少一個導流板(8.1)呈30°至150°的角進行固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述護罩(39)以與所述至少一個導流板(8.1)的寬度對應的距離從所述至少一個導流板(8.1)向上延伸。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述護罩呈50°至120°的角布置在至少一個導流板(8.1)的內(nèi)側上。
4.根據(jù)權利要求1中任一項權利要求所述的設備，其中所述護罩呈環(huán)形壁的形式，且固定到所述至少一個導流板上。
5.根據(jù)權利要求1中任一項權利要求所述的設備，其中至少一個板(30)將所述分離器罐分離到至少兩個室中。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其中所述設備進一步包括至少一個防渦器(38)和至少一個環(huán)形室(28)，所述環(huán)形室圍繞所述入口管(22、27)并且具有至少一個分支構件(31)。
7.一種用于將碳氫化合物從壓力罐中含有碳氫化合物的采出水中分離的方法，所述方法包括: 供應所述含有碳氫化合物的采出水以及將所述含有碳氫化合物的采出水與含有氣體的成分混合； 將含有氣體和碳氫化合物的采出水混合物輸送到罐中央的入口管(22、27)中； 經(jīng)由分支構件(6)通過具有至少一個出口噴嘴(7)的至少一個分布管(25、40)沿著罐壁切線地分布所述混合物； 通過安裝在每個出口噴嘴下方的至少一個導流板(8.1)以及呈30°至150°的角固定到所述至少一個導流板上的至少一個護罩(39)將所述混合物引導至下一入口中； 使粘附著油滴的碳氫化合物和氣體能夠從所述罐上升到至少一個出口(9、35、36)處； 通過所述至少一個出口從所述罐中排出粘附著油滴的所述碳氫化合物和氣體；以及 將清潔水傳送到所述罐的底部中的出口(12)處。
【文檔編號】B01D47/00GK104168975SQ201280071639
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權日:2012年1月19日
【發(fā)明者】J·福榮 申請人:卡梅倫國際有限公司