一種儲罐水下收油裝置及其水下收油方法與流程

本發明屬于儲罐收油裝置技術領域，具體涉及一種儲罐水下收油裝置及其水下收油方法。

二、

背景技術：

世界各國在石油開采過程中，有大量地下水隨著原油被采出。這些被采出的液體統稱為原油采出液。這些采出液的主要成分是油、氣、水三相物質，在地面需要進行分離，形成合格的原油。對于原油采出液的第一步處理是脫氣，即氣液分離，形成氣相和液相，氣相主要是天然氣，天燃氣的后續處理與本專利無關。這里主要涉及液相的處理。經過脫氣處理后形成的液相，主要由水和原油組成，要得到純凈的原油，還需要進行油水分離，通常稱脫水處理。油水分離國內外現行的辦法主要是重力沉降法與電解法。由于電解法設備造價高、能耗大，因此重力沉降法應用比較普遍，我國大部分油田普遍采用這種方法。

該種方法通常是這樣實現的，將脫氣后的含水原油過管線輸送到沉降儲罐里，經過幾十個小時的罐內停留沉降，根據重力分離原理，低含水原油從罐內向上漂浮，逐步聚集在儲罐液體的最表面，水向下運動，逐漸沉降到罐底部。這些飄在液面的原油，需要連續從罐內收集出來，排到罐外。

國內外收集這些原油通常采用的方法是液面溢流，就是在罐內接近最高液位的位置布置若干溢流槽，通過控制液面，使液面高于溢流槽，讓漂浮在最表面的原油在液位差壓的作用下，流到溢流槽內，然后在通過管線排到罐外。這種方法有兩個突出的缺點，第一，液面高度波動大，在溢流操作時，水也被溢流到槽內，使收出的原油仍然帶有大量水。因此往往需要二次沉降甚至三次沉降。第二，原油通常粘度大、凝固點底，由于原油漂浮的液面最上方，直接與儲罐的氣相空間直接接觸，氣相空間通過呼吸閥與外部大氣連通，此空間的溫度低于原油凝固點。這使漂浮在表面的原油溫度下降，當下降到原油的凝固點，原油開始逐漸凝固，隨著時間加長，會有大面積的凝固油漂浮在液體表面，結成不具備流動性能的死油，由于不具有流動性能，因此無法通過溢流槽收集，情況嚴重的，溢流槽的表面也被死油包圍，使溢流槽失去溢流功能。國內外很多油田原油罐檢修，都是由于結成的死油層面積過大，造成溢流功能失效而停產檢修。

對于含油污水處理罐也存在類似問題。在油田、煉油廠、石油化工行業，分布著大量含油污水罐，用于含油污水的沉降分離凈化處理。這些含油污水處理罐也存在漂浮的液面油凝固，形成死油層，無法實現收油的問題。含油污水罐收集污油，通常采用溢流槽、浮動撇油槽，水力旋流收油等方法，這些方法都在液面收油，都依賴油品具有很強的流動特性。而當液面的油品凝固，形成死油層，飄在液面的油品無法流動時，所有這些方法都會一一失效，造成污水處理罐停產，清罐檢修。污水處理罐停產檢修，會破壞油田聯合站、煉油廠污水處理車間等污水處理流，使污水處理不達標。同時，清罐要動用大量人力、財力，動用大量運輸和機械設備清理污泥等，浪費資源，污染環境。

三、

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種設計合理、構思新穎、巧妙，能有效克服現有儲罐收油方法諸多不足的儲罐水下收油裝置及水下收油的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：該裝置包括在罐體內部、周邊與罐體內壁滑動密封的傘狀隔板；傘狀隔板的中央設有向上凸起的聚油筒，該聚油筒內設有收油管，收油管通過撓性管與罐壁出油管連接；傘狀隔板上設有通向其上部的隔板連通口，該隔板連通口通過撓性管與罐底連通口相通。

實現上述水下收油方法，包括如下步驟：

①含水原油從罐壁進液管進入罐內，當液位上升到傘狀隔板連通口所在的位置時，在連通器的作用下，傘狀隔板上方的液面與傘狀隔板下方的液面會處于同一水平面上，并同步上升，含水原油不斷進入，液面也會繼續升高，液面升至一定高度后，傘狀隔板自動浮起，傘狀隔板上方保溫水層區也同時停止進水，保溫水層建立完畢。

② 由于油水密度不同，停留在傘狀隔板下方的含水原油或含油污水，在浮力作用下開始油水分離，分離出來的油顆粒向上浮動，聚積在傘狀隔板下部，并沿著傘狀隔板下方的斜面不斷向斜上方運動、聚集，最終全部聚積在聚油筒內，進入收油管；由于收油管通過撓性管與罐壁出油管相連接，因此罐內的油被排除到罐外，實現水下收油的過程；失去油的水顆粒向下運動，聚集在罐底部，通過底部排水管排至罐外，實現罐底排水的過程。

本發明使用時安裝在原油沉降儲罐內或污水處理儲罐內，對于新建的上述兩種儲罐，可直接將本裝置安裝或預制在罐體內；對于傳統儲罐進行技術改造，則可將先前安裝在罐內的傳統的收油設施拆除，僅保留罐體及罐頂呼吸閥、罐壁進出管等外部附件，然后將本裝置安裝在罐內。本發明的實質是在罐內設置一個密閉的傘狀隔板，它類似于多棱錐體結構，水平浸沒在液體之中，將罐內液體分隔為上方和下方兩部分，上方液體的深度小于下方的深度。上方液體是通過隔板連通口充至傘狀隔板上面并覆蓋在傘狀隔板上，對傘狀隔板起保溫作用。傘狀隔板下方的液體被阻隔在罐內油水分離的沉降區，進行油水分離。本發明采用上述結構，由于在傘狀隔板上方設有保溫水層區，保溫水覆蓋在傘狀隔板上面，為傘狀隔板下面的油相聚集區及聚油筒內的油品保溫，并使油品與液面的氣相空間區隔離，使油品一直維持稀釋的可流動狀態，自動流入收油管內，從根本上避免了由于低溫導致油品凝固，形成死油現象無法收油。避免了死油所帶了諸多不足。

本發明設計合理、構思新穎、巧妙，可以一罐多用，一罐多能。一個罐，即可以實現污水調和，也可以實現氣浮浮選。對于原油沉降罐，可以做一次、二次沉降罐使用，由于水下收油可以直接泵抽，無需加設緩沖罐，使原油沉降脫水減少了一半的建罐數量，大大減少基建投資和土地占用。同時由于省掉緩沖罐，還明顯減少為原油加熱而消耗的能源。與傳統方法相比，該方法操作簡單方便，生產穩定可靠，節能，環保，使收油含水率、罐出水純凈度都達到最佳狀態。

四、附圖說明

圖1為發明的結構示意圖。

五、具體實施方式

如圖所示，本發明包括在罐體17內、周邊通過環形密封體1-1與罐體內壁滑動密封的傘狀隔板1，傘狀隔板1下部為油水沉降區12。傘狀隔板1的中央設有向上凸起的聚油筒4，該聚油筒4內設有通過撓性管5-1與罐壁出油管5相通的收油管5-2。罐壁出油管5上還設有收油泵5-3。傘狀隔板1上設有通向其上部的隔板連通口9，該隔板連通口9通過撓性管9-1與連通口9-2相通。該連通口9-2通過底部支架9-3固定在罐底。采用上述結構，由于罐體內腔下部的水的純凈度呈梯度變化，位置越低水越純凈，罐底的水就是相對純凈的水。這樣，通過隔板連通口9、通撓性管9-1及連通口9-2送至傘狀隔板1上部的水始終是相對純凈的罐底水，較少有油品漂浮在水表面，難以形成死油層、難以揮發出有毒有害的氣體，保護了環境。

傘狀隔板1上部的保溫水層區15內設有通過拉桿3-1與傘狀隔板1連接的浮筒3，該浮筒3有若干個，其產生的浮力，可將整個傘狀隔板1及其附屬部件在液體中浮動起來，并隨著液面上下同步浮動，當進罐含水原油出現波動以至液面發生變化時，該浮筒3可使傘狀隔板1及其附屬部件適應該液面變化。這樣可平衡罐內進液量的變化，使罐內液體始終保持最佳沉降時間。

傘狀隔板1上部的保溫水層區15頂部還設有浮頂2，浮頂2帶有環形密封體2-1與罐體內壁實現滑動密封，在浮頂2上設有自動排氣閥2-2，用于投產進液排氣，進滿液體后自動關閉。該浮頂2將保溫水分布區15與罐內氣相空間區16隔離。目前，與該種浮頂2類似的浮盤技術在石油化工行業其它液體儲罐內已經被廣泛使用，目的是避免有毒有害氣體揮發到大氣之中，危害環境及生命、生產安全。但是由于本專利涉及的儲罐，由于液面油的低溫凝固，形成凝固的死油層，長期阻礙了類似于浮盤技術的浮頂2在原油沉降罐、污水處理罐領域的應用，直到目前，這些儲罐的有毒有害物質一直處于自由揮發狀態，無法治理。使周邊環境、生產安全、生命安全受到嚴重威脅和損害。采用水下收油方法，不存在油面凝固形成死油的問題，使浮頂2得以在這些揮發性很強的儲罐內應用，突破了該領域長期面臨的無法使用浮頂技術處理儲罐液體揮發、污染環境的技術難題。

聚油筒4的上端設有自動排氣孔4-1，用于投產進液排氣，進滿液體后自動關閉。在聚油筒4的上方設置收氣管6，通過收氣管6收集液體中揮發出來的氣體。這些氣體通常是天然氣或其它有害氣體。收氣管6通過撓性管6-1及罐壁氣體出口6-2與罐體外部的緩沖罐6-3相通，緩沖罐6-3上端設有與氣體回收裝置6-7相通的緩沖罐排氣管6-6，緩沖罐6-3下部設有經排液泵6-4通入罐體內的液體回流管6-5。采用上述結構的目的是，在沉降分離的過程中，含水原油中的殘留氣體也會被進一步分離出來，這些氣體也同樣向上浮動，當遇到傘狀隔板1后，也會向隔板中間聚集，最終聚集到聚油筒4內，在聚油筒4內這些氣體會繼續上浮，到達油層上方，經氣體回收管6、氣體回收撓性管6-1、罐壁氣體出口6-2排至罐體外部的緩沖罐6-3內。在緩沖罐6-3內，由于溫度降低，進來的氣體的一部分會重新凝結成液體，這些液體沉降在緩沖罐6-3底部，用排液泵6-4經液體回流管6-5回輸至罐體內。緩沖罐6-3內的氣體經過緩沖罐排氣管6-6進入氣體回收裝置6-7，實現有毒有害氣體的密閉回收，進而保護了環境，避免出現嚴重安全隱患。上述收氣管6經通氣阻液閥6-8與聚油筒4上端相通，該通氣阻液閥6-8能在有液體時立即關閉；無液體時保持開啟。這樣，當生產工況出現突變，造成液面劇烈波動時，能夠有效防止液體進入氣體管線。

傘狀隔板1下部通過布液管拉桿1-2及浮板吊耳1-3掛裝有布液管7-2，該布液管7-2通過布液撓性管7-1與罐體進液管7相通，其管體上設有多個布液孔。該布液管7-2與傘狀隔板1上下同步運動。采用上述結構可以使進液更加均勻。傘狀隔板1下部還設有浮支腿1-4。在罐體內腔一側設有用于對傘狀隔板1及浮頂2進行防旋轉限位的限位桿18。

排水管8在罐內部分為沿罐底布置的橫管，其管體上設有多個出水孔。由于沉降下來的污水的純凈度是呈梯度變化的，越接近罐底，越純凈；同時，聚集到頂部的油層距離罐底部距離越遠，油與水的相互干擾效應也越小。因此排水管8設置在罐低，并采用高液位液壓出水方式向罐外排水，即只有傘狀隔板1達到最高液位高度時，罐底相對純凈的水才能在高水位壓強作用下從排水管8排出，保證了排出的水為相對純凈水。

排水管8在罐體外部與沿罐體17外壁布置的連通立管8-1相通，連通管8-1上部與位于罐體外側上部的水位控制箱8-2的下部一側相通，水位控制箱8-2下部的另一側與水箱排水管8-4相通；在水位控制箱8-2內腔內、連通管8-1及水箱排水管8-4之間設有水位調節板8-3。采用上述結構，由于排水管18與沿罐體17側壁布置的連通立管8-1相通，使充入罐內的含水原油只有達到最高的液位時，罐內的水柱壓強才能使罐底水經排水管8，沿著連通立管8-1進入水位控制箱8-2內，再經水箱排水管8-4排出。主要為避免分離出的油及油水界面區13下沉至罐底部位，與沉降于罐底的相對純凈水管路混合，被一起排出罐外，有效地保證了罐內出水的純凈度。同時，通過調整水位調節板8-3高度就可控制排水液面高度，從而將罐內排水液面高度控制在需要范圍內。水位控制箱8-2上端設有與氣相空間區16相通的氣壓平衡管8-5，可防止水箱排水管8-4向外排水時造成虹吸，過量抽吸罐體內液體，影響油水沉降分離效果。

在罐體17內設有油水界面儀10，該油水界面儀10的儀表導向管10-2插入罐內，儀表導向管10-2裝有浮在油水界面區13的浮子10-1；油水界面儀10通過遠傳電纜通向罐外的自動控制系統11，自動控制系統11通過收油泵控制回路11-1、排液泵控制回路11-2及氣體回收裝置控制回路11-3分別控制收油泵5-3、排液泵6-4及氣體回收裝置6-7。采用上述結構，即可實現收油自動控制；具體控制過程為：油水界面儀10檢測油相聚集區14的油層厚度，通過遠傳電纜10-3傳輸給自動控制系統11，當油層厚度達到設定值，自動控制系統11通過收油泵控制回路11-1啟動收油泵5-3開始收油；油層厚度低于設定值時，停止收油泵5-3收油。由于采用自動收油控制，使裝置運行穩定，降低人工操作依賴性，提高了工作效率，降低了勞動強度。

圖中的罐頂部呼吸閥19，為罐體17原有附件。