CN104190112B - 用于油包水乳状液的油水分离装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田化学领域，具体地，涉及一种用于油包水乳状液的油水分离装置，利用少量破乳剂和水湿性多孔颗粒实现油包水乳状液破乳并实现油水分离。用于油包水乳状液的油水分离装置，包括：乳化水滴聚并装置、油水重力分异装置。本发明能够在低破乳剂浓度、较低温度和较短时间内使原油含水率降低到1.0％以下，节能环保且高效；所使用的水湿性多孔颗粒的原材料普遍，成本低；在油包水乳状液流经聚并装置的过程中，由于水湿性多孔颗粒的表面因毛细作用始终为水膜包裹，因此能长时间发挥效能，且油水分离效率始终维持较高水平，免维护时间长；整体结构简单，易于制作和维修，且制作维修成本低；适用于各种类型的油包水型乳状液，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于油田化学领域，具体地说，是涉及一种用于油包水乳状液的油水分离装置及其方法，利用少量破乳剂和水湿性多孔颗粒实现油包水乳状液破乳并实现油水分离。
背景技术
在油田开发尤其是稠油油田开发过程中所形成的油包水乳状液，由于具有很高的粘度，会堵塞高渗透区域，使驱替压力增加，从而提高原油采收率。但是由于采出的油包水乳状液的稳定性很强，给破乳带来了很大的挑战。目前常用的油水分离方法有：重力分异法、化学法、热处理、机械法和膜过滤等方法，然而这些方法存在成本及能耗较高、分离效率较低、沉降时间较长等缺点。因此，开发低成本、低能耗、同时又具有较高分离效率的油包水乳状液油水分离方法对于稠油开采具有重要的意义。
对油包水乳状液的处理需要采取有效的方法来破坏其稳定性。为了解决这一问题，有研究人员提出利用CO2来对油包水乳状液进行破乳，取得了不错的效果，但是操作压力高达几百兆帕，对设备提出了较高的要求，成本也相应增加。而单纯利用破乳剂进行破乳，要想取得好的破乳效果，则需要增加破乳剂的用量，导致成本急剧增加。因此，开发出对设备要求低、方法简便易行、成本较低的破乳方法，对于油包水乳状液的处理具有重要的意义。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于油包水乳状液的油水分离装置及方法，利用较低浓度的破乳剂、水湿性多孔颗粒及重力分异相结合的方法，用于油包水乳状液破乳并实现油水分离的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
用于油包水乳状液的油水分离装置，包括：乳化水滴聚并装置、油水重力分异装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)、能够在低破乳剂浓度、较低温度和较短时间内使原油含水率降低到1.0%以下，节能环保且高效；
(2)、所使用的水湿性多孔颗粒的原材料普遍，成本低；
(3)、在油包水乳状液流经聚并装置的过程中，由于水湿性多孔颗粒的表面因毛细作用始终为水膜包裹，因此能长时间发挥效能，且油水分离效率始终维持较高水平，免维护时间长；
(4)、整体结构简单，易于制作和维修，且制作维修成本低；
(5)、适用于各种类型的油包水型乳状液，适用范围广。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为图1中的分布板的结构示意图；
图3为图1中水湿性多孔颗粒的结构示意图；
图4为破乳剂浓度对破乳效果的影响结果；
图5为泵入流速、温度、聚并装置内水湿性多孔颗粒层厚度等因素对破乳效果的影响结果。
其中：1、乳化水滴聚并罐，2、第一导流管，3、离心泵，4、第一截止阀，5、第二导流管，6、分布板，7、水湿性多孔颗粒，8、经聚并处理后的油水混合液，9、油水重力分异罐，10、第三导流管，11、第二截止阀，12、第四导流管，13、第三截止阀，14、重力分异后的油相，15、重力分异后的水相，16、分布板筛眼，17、多孔颗粒骨架，18、颗粒骨架间毛细孔隙，19、颗粒骨架间毛细孔隙内的水相，20、颗粒表面水膜。
具体实施方式
如图1所示，用于油包水乳状液的油水分离装置，包括：乳化水滴聚并装置、油水重力分异装置；其中，
乳化水滴聚并装置，包括：乳化水滴聚并罐1，乳化水滴聚并罐1下部为圆锥壳体、上部为圆柱壳体，圆柱壳体的顶端未封闭；
在圆锥壳体的底部设有接入口，接入口与第一导流管2连接，第一导流管2上设有离心泵3和第一截止阀4；
圆柱壳体的中上部设有一开口，该开口与第二导流管5相连；
圆柱壳体与圆锥壳体交界处设有分布板6，分布板6上设有均匀分布的筛眼16，分布板6能承受一定重量，分布板6上装填一定厚度的水湿性多孔颗粒7，筛眼16的直径小于水湿性多孔颗粒7的直径，如图2所示；
水湿性多孔颗粒7为强水湿性材料，多孔颗粒7的直径介于0.1～5mm；多孔颗粒7的内部含大量形状各异、相互贯通且与颗粒外部相连通的毛细孔隙18，毛细孔隙18的尺寸介于1～1000μm；多孔颗粒7在装填进乳化水滴聚并罐1之前，其内部孔隙完全为水相19饱和，并在颗粒表面形成一层水膜20，如图3所示。
油水重力分异装置，包括：油水重力分异罐9，油水重力分异罐9上部为圆柱壳体、下部为圆锥壳体；在圆柱壳体的中上部设有一开口，该开口与第三导流管10相连，第三导流管10上设有第二截止阀11；在圆锥壳体的底部设有一接口，该接口连接第四导流管12，第四导流管12上连接有第三截止阀13；
第二导流管5伸入油水重力分异罐9内。
上述用于油包水乳状液的油水分离装置的作用原理如下：
在室温下，将破乳剂和油包水乳状液按照50-200mg/L的比例混合搅拌均匀，待放置30-120分钟后，在离心泵3的作用下，沿第一导流管2，经第一截止阀4进入乳化水滴聚并罐1，然后通过分布板6流经水湿性多孔颗粒层7；乳化水滴在通过多孔颗粒7之间的空隙时，受到挤压并与多孔颗粒表面水膜聚并，在多孔颗粒表面成大的水滴，实现油水初步分离；初步分离后的油水混合液8经第二导流管5流出乳化水滴聚并装置，进入油水重力分异罐9，放置0-12小时后，油水因密度差异发生重力分异，重力分异后的油相14通过第三导流管10流出，重力分异后的水相15通过第四导流管12流出，完成油水分离。
以下实施例中：乳化水滴聚并罐圆柱壳体的内径为4.25cm，分别装填厚度为6.8cm(短管)和14.0cm(长管)的水湿性多孔颗粒。将22°C下密度和矿化度分别为1019Kg/m3和28020mg/L的模拟地层矿化水以及密度和粘度分别为964.2Kg/m3和1202mPa·s的原油按照1:4的质量比充分搅拌得到油包水乳状液，加入不同浓度的破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚并搅拌均匀，然后泵入具有不同颗粒厚度的破乳装置，测量处理后的原油含水质量百分比，计算破乳效率——破乳前乳状液中的水与破乳后分离得到的水的质量之比，分析破乳剂浓度、温度、流速、聚并罐内多孔颗粒层厚度等因素对破乳效果的影响。
实施例1
取1000g油包水乳状液，等分成五份，分别按照0、50、100、190、300mg/L的浓度加入破乳剂并充分搅拌，在70℃条件下平衡4个小时，依靠破乳剂和重力分异作用进行油水分离，破乳效率分别为：0，27.50%，39.71%，54.72%和63.25%。
实施例2
取5000g油包水乳状液，等分成五份，分别按照0、50、100、190、300mg/L的浓度加入破乳剂并充分搅拌，在21℃条件下以2mL/min的流速泵入装填厚度为6.8cm的短管聚并装置，从聚并装置流出后在油水重力装置中平衡4小时后，油水进一步发生分离，测得破乳效率分别为：13.48%，82.19%,85.11%,91.34%，96.59%。
实施例3
配置与实施例2相同的五种破乳剂浓度的油包水乳状液，以2mL/min的流速泵入装填厚度为14.0cm的长管聚并装置，从聚并装置流出后在油水重力装置中平衡4小时后，测得破乳效率分别为：22.88%，87.66%，90.06%，94.25%，99.39%。
实施例4
取3000g油包水乳状液，按照190mg/L的浓度加入破乳剂并充分搅拌，在21℃条件下分别以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入装填厚度为6.8cm的短管聚并装置，从聚并装置流出后在油水重力装置中平衡4小时后，测得破乳效率分别为：92.25%，88.28%，85.82%。
实施例5
取3000g油包水乳状液，按照190mg/L的浓度加入破乳剂并充分搅拌，在70℃条件下分别以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入装填厚度为6.8cm的短管聚并装置，从聚并装置流出后在油水重力装置中平衡4小时后，测得破乳效率分别为：98.25%，93.23%，91.33%。
实施例6
取3000g油包水乳状液，按照190mg/L的浓度加入破乳剂并充分搅拌，在21℃条件下分别以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入装填厚度为14.0cm的短管聚并装置，从聚并装置流出后在油水重力装置中平衡4小时后，测得破乳效率分别为：99.07%,96.50%,94.25%。
根据实验研究了破乳剂浓度、温度、流速、聚并装置内多孔颗粒层厚度等因素对破乳效果的影响(见图4和图5)。首先考察了破乳剂浓度对破乳效果的影响，仅在油包水乳状液中加入破乳剂，不经过本破乳装置处理，在70℃的高温下，随着破乳剂浓度的增加，破乳效率增加，但仍有1/3以上的水存在于油相不能分离，如附图4所示。同时，由附图4分析可知，加入破乳剂后，即使在较低破乳剂浓度的条件下，通过本装置的处理，破乳效率提高到90%以上，破乳后原油的含水量由原来的20%降低到0.2%～2%之间，破乳效果显著。
由图4和图5综合分析可知，对于聚并装置内装置相同多孔颗粒层厚度的情况，随着泵入流速的降低、破乳剂浓度的增加和实验温度的增加，破乳效果都在一定程度上提高。对于相同的泵入流速，随着多孔颗粒层厚度、实验温度和破乳剂浓度的增加，破乳效果也将增加。
根据上述结果，可以采取减缓泵入速度、增加聚并装置内多孔颗粒层厚度的方式来提高装置的破乳效率。
Claims (1)
1.一种用于油包水乳状液的油水分离装置，包括：乳化水滴聚并装置、油水重力分异装置；其特征在于：
所述乳化水滴聚并装置，包括乳化水滴聚并罐；乳化水滴聚并罐下部为圆锥壳体，乳化水滴聚并罐上部为圆柱壳体，乳化水滴聚并罐上部圆柱壳体的顶端未封闭；在乳化水滴聚并罐下部圆锥壳体的底部设有接入口，该接入口与第一导流管连接，第一导流管上设有离心泵和第一截止阀；乳化水滴聚并罐上部圆柱壳体的中上部设有第一开口，该第一开口与第二导流管相连；乳化水滴聚并罐上部圆柱壳体与乳化水滴聚并罐下部圆锥壳体交界处设有分布板，分布板上装填一定厚度的水湿性多孔颗粒；所述分布板上设有均匀分布的筛眼，该筛眼的直径小于水湿性多孔颗粒的直径；所述水湿性多孔颗粒为强水湿性材料，多孔颗粒的直径介于0.1～5mm；多孔颗粒的内部含大量形状各异、相互贯通且与颗粒外部相连通的毛细孔隙，毛细孔隙的尺寸介于1～1000μm；多孔颗粒在装填进乳化水滴聚并罐之前，其内部孔隙完全为水相饱和，并在颗粒表面形成一层水膜；
所述油水重力分异装置，包括：油水重力分异罐；所述油水重力分异罐上部为圆柱壳体，所述油水重力分异罐下部为圆锥壳体；所述油水重力分异罐上部圆柱壳体的顶端未封闭，所述第二导流管伸入所述油水重力分异罐内；在油水重力分异罐上部圆柱壳体的中上部设有第二开口，该第二开口与第三导流管相连，第三导流管上设有第二截止阀；在油水重力分异罐下部圆锥壳体的底部设有一接口，该接口连接第四导流管，该第四导流管上连接第三截止阀。
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