CN104030387A - 三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置。装置分为接触区、分离区、出水区、收油区，接触区连接有布水管，布水管上安装有粘度在线检测器，接触区内安装有溶气释放器，溶气释放器的入口端依次连通有压力调节阀及溶气罐，溶气罐的入口端分别连接溶气水泵及空气压缩机，溶气水泵入口端连接的水管线与出水区相通，接触区与分离区由隔板分隔开，收油区内安装有刮油机，刮油机由电动机驱动，收油区内的污油被刮入收油槽，收油槽连通有储油箱，储油箱的出口端连接收油泵的入口端，出水区内设有出水箱，出水箱连通有集水管。通过微气泡捕获水中的油珠及悬浮物后，随着气泡的上浮将油珠和悬浮物带到水面，达到除油和悬浮物的目的。

Description

三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置

技术领域：

本发明涉及油田污水处理技术领域中去除三元复合驱油田采出水中的污油、悬浮物的装置。具体涉及三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置。

背景技术：

随着油田的深入发展，为确保原油产量的平稳，油田水驱驱油方式目前正逐步过渡到化学剂驱油方式(普通聚驱、高浓度聚驱、三元复合驱等)。由于化学剂采出水不同开发阶段化学驱油剂的返出情况不同，导致采出水的水质特性不断的发生变化，其中水相粘度的变化较大，三元复合驱油田采出水具有粘度大，含油乳化严重，水质成分复杂等特性。目前，常规水处理气浮装置是通过向原水中通入溶气水，利用微气泡与污水中污染物的粘连，降低整体密度，使之上浮，从而达到油、固体和水的分离。在这个过程中气泡的粒径和数量决定了分离的效率，通常粒径越小、数量越多分离的效率就越高，效果也就更好。如采用常规水处理气浮装置，溶气水的气泡直径一般在30μm～50μm之间，由于三元复合驱油田采出水粘度大，此直径气泡在三元复合驱油田采出水中受到的粘度阻力变大，运动速度变低，在接触释放时，与来水的接触空间变小，捕获油珠及悬浮物的机率降低。捕获了油珠或悬浮物的气泡上浮运行速度变慢，上浮时间变长，油珠或悬浮物易脱落。以常规水处理气浮气泡直径分离三元复合驱油田采出水中的油珠、悬浮固体难以达到要求，直接影响到三元复合驱油田采出水除油、悬浮固体处理的效果。

发明内容：

为了克服背景技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，本发明采用粘度在线监测系统，实时监测来水的粘度。PID控制系统实时采集粘度在线监测系统粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀的开度和溶气水泵的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制，从而实现气泡粒径大小调节，同时控制回流比。

本发明所采用的技术方案是：三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置分为接触区、分离区、出水区、收油区，其特征在于：接触区连接有布水管，布水管上安装有粘度在线检测器，接触区内安装有溶气释放器，溶气释放器的入口端依次连通有压力调节阀及溶气罐，溶气罐的入口端分别连接溶气水泵及空气压缩机，溶气水泵入口端连接的水管线与出水区相通，接触区与分离区由隔板分隔开，隔板上端面向分离区方向弯折，收油区内安装有刮油机，刮油机由电动机驱动，收油区内的污油被刮入收油槽，收油槽连通有储油箱，储油箱的出口端连接收油泵的入口端，出水区内设有出水箱，出水箱连通有集水管，集水管的入口端位于接触区下部。

本装置分除悬型和除油型：除油型布水管的布置方向与刮油机的布置方向相同，溶气释放器安装位置与布水管的位置相对应，隔板的布置方向与刮油机刮油方向平行。水流方向与刮油机的运转方向是垂直的。通过隔板来水中的油珠及悬浮物在接触区1内被捕获，浮到水面的浮油被刮油机沿水流垂直方向收至储油箱中，由于水流方向是沿箱体较短的方向运动，浮到水面上的浮油能够及时的被刮油机收走，所以这种方式对于除油有非常好的效果。但是，正是因为水流行程较短，这样并不利于密度大于水悬浮物的沉降，因此这种方案较适合处理含油高，含悬浮物较少的三元复合驱油田采出水。

除悬型布水管的布置方向与刮油机的布置方向相垂直，溶气释放器安装位置与布水管的位置相对应，隔板的布置方向与刮油机刮油方向相垂直。其结构特点是水流方向与刮油机的运转方向是一致的。通过隔板将来水与溶气水在接触区内充分的接触，然后进入相对较长的分离区进行分离，由于这个区域更长，对于密度较大的悬浮的去除率会更高，所以这种方式较适合处理悬浮物含量高，含油较少的三元复合驱油田采出水。

上述方案中的溶气释放器以装置中心线为基准，以对称阵列的方式排布。分离区中部设置有斜板填料，斜板填料为聚四氟乙烯材质。粘度在线监测器、压力调节阀、溶气水泵分别与PID控制器信号线连接，PID控制器实时采集粘度在线监测器粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀的开度和溶气水泵的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制。

本发明所具有的有益效果是：本发明涉及三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置主要特征在于气泡粒径和气泡数量可随来水粘度变化进行自动调节，气浮工艺的气泡粒径与溶气罐运行的压力成反比，压力越高气泡粒径越小，通过调节压力调节阀控制溶气罐的运行压力，从而达到调节气泡粒径的效果。通过调节空压机的出口阀门的大小调节气量，从而控制气泡的数量，气量越大气泡数量越多。在实际运行时，以上功能是由PID控制器实时采集粘度在线监测器粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀的开度和溶气水泵的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制，从而实现气泡粒径大小调节，同时控制回流比。

附图说明：

附图1是本发明除油型的结构示意图。

附图2是附图1的俯视图。

附图3是附图2中A－A剖视图。

附图4是本发明除悬型的结构示意图。

附图5是附图4的俯视图。

具体实施方式：

由附图所示，三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，装置分为接触区1、分离区2、出水区3、收油区4，接触区1连接有布水管5，布水管5上安装有粘度在线检测器19，接触区1内安装有溶气释放器6，溶气释放器6以装置中心线为基准，以对称阵列的方式排布。溶气释放器6的入口端依次连通有压力调节阀21及溶气罐12，溶气罐12的入口端分别连接溶气水泵13及空气压缩机14，溶气水泵13入口端连接的水管线与出水区3相通，其通过水泵13和空气压缩机14向溶气罐12内注水和注气，使得溶气罐12内产生0.4MPa～0.6MPa的压力，气液经过混合后形成溶气水。接触区1与分离区2由隔板7分隔开，隔板7上端面向分离区2方向弯折，收油区4内安装有刮油机10，刮油机10由电动机11驱动，收油区4内的污油被刮入收油槽9，收油槽9连通有储油箱16，储油箱16的出口端连接收油泵17的入口端，出水区3内设有出水箱15，出水箱15连通有集水管8，集水管8的入口端位于接触区1下部。

如图1、图2所示，布水管5的布置方向与刮油机10的布置方向相同，溶气释放器6安装位置与布水管5的位置相对应，隔板7的布置方向与刮油机10刮油方向平行。水流方向与刮油机的运转方向是垂直的。通过隔板来水中的油珠及悬浮物在接触区1内被捕获，浮到水面的浮油被刮油机沿水流垂直方向收至储油箱中，由于水流方向是沿箱体较短的方向运动，浮到水面上的浮油能够及时的被刮油机收走，所以这种方式对于除油有非常好的效果。但是，正是因为水流行程较短，这样并不利于密度大于水悬浮物的沉降，因此这种方案较适合处理含油高，含悬浮物较少的三元复合驱油田采出水。

如图4、图5所示，布水管5的布置方向与刮油机10的布置方向相垂直，溶气释放器6安装位置与布水管5的位置相对应，隔板7的布置方向与刮油机10刮油方向相垂直。其结构特点是水流方向与刮油机的运转方向是一致的。通过隔板将来水与溶气水在接触区内充分的接触，然后进入相对较长的分离区进行分离，由于这个区域更长，对于密度较大的悬浮的去除率会更高，所以这种方式较适合处理悬浮物含量高，含油较少的三元复合驱油田采出水。

如图4所示，分离区2中部设置有斜板填料18，斜板填料18为聚四氟乙烯材质。聚四氟乙烯材质具有不腐蚀、不结垢、水力条件好等优点。

粘度在线监测器19、压力调节阀22、溶气水泵13分别与PID控制器20信号线连接，PID控制器20实时采集粘度在线监测器19粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀21的开度和溶气水泵13的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制。

来水进入布水管5进行布水，在布水管5上开有多个布水孔，通过这些布水孔将来水均匀的分布到接触区1内，与此同时，安装至接触区内的溶气释放器6会向这个区域内通入溶气水，两种来液在这个区域中接触碰撞，在接触碰撞过程中，当气泡捕获油珠后，油珠随着气泡上浮，这样能够迅速的将油珠带到水体表面。溶气释放器6的主要作用是保证溶气水能够均匀和平稳的在接触区1释放，保障与来水充分接触。由于溶气水带有一定的压力，如果采用不正确的释放方式，很难保证溶气水被有效的利用，这样不仅会造成能耗的浪费，而且达不到理想的效果。溶气释放器6是按照对称阵列的方式排布的，这种方式最大的优点是在接触区1内没有死角，能让整个区域内同一个水层上同时布满气泡，能够达到很好的布气效果。

接下来来水进去分离区2，分离区2与接触区1之间以隔板7作为分界线，经过隔板7上沿以后便为分离区2，隔板7的形状具有一定的导向作用，能够帮助已经于气泡结合的油珠向水面运动，当到达水面以后安装在水面的刮油机10会尽快的将浮出水面的油渣收集到箱体的一端，最后通过收油槽9排入储油箱16，经收油泵17排出。而密度较大的悬浮物在经过隔板7上沿，进入流速相对平稳的分离区2后会逐渐沉降，当沉降至与斜板填料18相接触时，悬浮物的下表面与斜板相接触，由于斜板的表面较为光滑，所以能够减小悬浮物在水中沉降时所受的阻力，加快沉降的速度，沿斜板方向向箱底沉降，提高了沉降效率。

上浮到水体表面的浮油进入收油区4，在这个区域内安装有刮油机10，刮油机10是一种链条式传动系统，覆盖整个收油区4，链条上分段安装有材质为橡胶的刮油板，刮油板顶端延伸到水面以下约1厘米处，通过匀速的线性运动将水面的浮油汇集到箱体的一端。刮油机10的链条由电动减速机11来驱动，两端安装有导向轮，中间安装有承重轮，以保证这个机构平稳的运转。收油槽9底部为斜面结构，此结构避免了进入收油槽9的油渣积存，通过收油槽9导流之后进入储油箱16，利用收油泵17排出。

溶气系统包括溶气水泵13，空压气14和溶气罐12，以及配套的阀组，溶气水泵13采用压力和流量稳定的多级离心泵，溶气水泵13选择分离区2接近集水管8的位置作为泵的进水口，该区域内是处理后的水，相对含油较少，更有利于提高溶气系统的气泡使用率和运行效率，溶气水泵13升压后进入溶气罐12，同时空压机14作为气源，将空气通入溶气罐12，在溶气罐12内达到一定压力以后气液开始混合，产生溶气水，溶气水通过管路由释放器6释放到接触区。由本装置处理后的水经大庆油田油藏水驱注水水质指标及分析方法(Q/SYDQ0605-2006)分析结果如下：气浮处理有效停留时间为40min,气浮回流比不大于30％。当来水含油在1000～3000㎎/L、悬浮物不大于350㎎/L、粘度不大于15mPa·s时，出水含油在150～400㎎/L、悬浮物不大于250㎎/L。

Claims (6)

1.一种三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，装置分为接触区(1)、分离区(2)、出水区(3)、收油区(4)， 其特征在于：接触区(1)连接有布水管(5) ，布水管(5)上安装有粘度在线检测器（19），接触区(1)内安装有溶气释放器(6)，溶气释放器(6)的入口端依次连通有压力调节阀（21）及溶气罐(12)，溶气罐(12)的入口端分别连接溶气水泵(13)及空气压缩机(14)，溶气水泵(13)入口端连接的水管线与出水区(3)相通，接触区(1)与分离区(2)由隔板(7)分隔开，隔板(7)上端面向分离区(2)方向弯折，收油区(4)内安装有刮油机(10)，刮油机(10)由电动机(11)驱动，收油区(4)内的污油被刮入收油槽(9) ，收油槽(9)连通有储油箱(16)，储油箱(16)的出口端连接收油泵(17)的入口端，出水区(3)内设有出水箱(15)，出水箱(15)连通有集水管(8)，集水管(8)的入口端位于接触区(1)下部。

2.如权利要求1所述的三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，其特征在于：布水管(5)的布置方向与刮油机(10)的布置方向相同，溶气释放器6安装位置与布水管(5)的位置相对应，隔板(7)的布置方向与刮油机(10)刮油方向平行。

3.如权利要求1所述的三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，其特征在于：布水管(5)的布置方向与刮油机(10)的布置方向相垂直，溶气释放器6安装位置与布水管(5)的位置相对应，隔板(7)的布置方向与刮油机(10)刮油方向相垂直。

4.如权利要求2或3所述的三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，其特征在于：溶气释放器(6)以装置中心线为基准，以对称阵列的方式排布。

5.如权利要求3所述的三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，其特征在于：分离区(2)中部设置有斜板填料(18)，斜板填料(18)为聚四氟乙烯材质。

6.如权利要求2或3所述的三元复合驱油田采出水高效气浮处理一体化装置，其特征在于：粘度在线监测器（19）、压力调节阀（22）、溶气水泵(13)分别与PID控制器（20）信号线连接，PID控制器（20）实时采集粘度在线监测器（19）粘度信号，并根据来水粘度变化情况，自动调节压力调节阀（21）的开度和溶气水泵(13)的变频控制器，对装置溶气水的压力及流量进行实时调节控制。