CN104293375A - 一种多联合原油脱水加热系统 - Google Patents

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周亮
郑炜博
杨秀丽
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Abstract

本发明公开了一种多联合原油脱水加热系统，包括依次连接的原油清水换热器、电脱水器、净化油罐，所述原油清水换热器、电脱水器之间设置有脱水加热炉，所述原油清水换热器还通过另外单独的管路依次连接清水污水换热器、清水罐，所述原油清水换热器、清水污水换热器、清水罐首尾连接后形成封闭循环管路，所述清水罐和原油清水换热器之间的管路上连接有太阳能集热器和空气源热泵，所述太阳能集热器和空气源热泵在管路上呈并联状态。本发明采用太阳能、空气源热泵和外排污水组合给原油脱水加热，外排污水作为余热资源提供低温热源，太阳能和空气源热泵互为辅助热源，三种热源合理搭配，有效解决了原有加热方式耗能高的缺点。

Description

一种多联合原油脱水加热系统
技术领域
本发明涉及原油脱水加热技术，具体地说是一种多联合原油脱水加热系统。 
背景技术
原油脱水处理是包含在油井开采、井下作业 、油气集输处理的整体系统之中，脱水效果的好坏受油田开采各阶段采油方法的制约和影响。随着油田的开采程度的增加，近年来提高采收率的各种方法和措施不断发展，促使原油增产的各种化学药剂普遍使用，特别是三采工艺的应用与推广，井下酸化、压裂、防砂和药剂处理等频繁作业，使产出的原油中进入了能使乳化液性质变顽固和形成水包油型乳化液的额外流体和固体，导致了产出的原油乳化液越趋稳定，原油脱水难度也越大。
油田往往经过长期开采，原油含水率不断增加，原油乳状液粘度也发生了复杂的变化。含水率较低时，乳状液粘度随着含水率的增加而缓慢增加；含水率较高时，粘度迅速上升；当含水率达到某一值时（约为70%），粘度又迅速下降，此时W/O型乳状液转相为O/W型或W/O/W型乳状液。原油脱水就是要破坏原油乳状液稳定性，使分散相合并、聚集、沉降分离。为了实现油水分离，往往在油水混合液中加入一定量的破乳剂，并在加热炉加热到一定温度下，实现原油脱水。随脱水温度的升高，原油粘度下降，油水界面张力下降，有利于脱水质量的提高。实践表明，原油脱水温度的提高，脱水成本也将提高。
目前，许多油田的原油脱水工艺大多采用沉降脱水，沉降脱水需要使用加热工艺，提高脱水温度。提高沉降脱水温度，可以加快原油沉降脱水速度，缩短流程; 延长脱水流程，利用长时间的沉降，也可以达到原油脱水的目的。提高脱水温度，加热能耗增加; 长时间沉降中热量散失，也增加加热能耗。采用沉降脱水工艺使用的加热设备一般为脱水加热炉，脱水温度一般在65～80℃之间，加热炉额定功率一般在800～3000kW之间，热效率在75%～90%左右，使用的燃料主要是原油和天然气。在原油脱水过程，由于油田原油含水高，采出液量非常大，使用沉降脱水工艺需要消耗大量的燃料，造成油田生产成本上升。针对这种情况，降低沉降脱水工艺的能耗是当务之急，油田也急需一项技术能够取代原油沉降脱水加热工艺，以实现油田生产的节能降耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多联合原油脱水加热系统，是一种联合站太阳能-空气能热泵-外排污水联合的原油脱水加热系统，该系统克服传统技术的缺陷，更先进、更实用、更经济。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种多联合原油脱水加热系统，包括依次连接的原油清水换热器、电脱水器、净化油罐，所述原油清水换热器、电脱水器之间设置有脱水加热炉，所述原油清水换热器还通过另外单独的管路依次连接清水污水换热器、清水罐，所述原油清水换热器、清水污水换热器、清水罐首尾连接后形成封闭循环管路，所述清水罐和原油清水换热器之间的管路上连接有太阳能集热器和空气源热泵，所述太阳能集热器和空气源热泵在管路上呈并联状态。
所述太阳能集热器前后方的管路上分别设置截止阀和循环阀，所述空气源热泵前后方的管路上分别设置截止阀和循环阀。
所述太阳能集热器及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式；所述空气源热泵及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式。
所述太阳能集热器或空气源热泵的加热单元与原油清水换热器之间依次设置有动力泵和截止阀，所述加热单元与清水罐之间设置有截止阀，所述清水污水换热器与清水罐之间也设置有动力泵。
所述原油清水换热器与脱水加热炉之间依次连接有一次沉降罐和二次沉降罐，所述二次沉降罐与脱水加热炉之间设置有动力泵。
所述一次沉降罐还通过污水罐连接至清水污水换热器，污水罐和清水污水换热器之间依次设置有动力泵和截止阀。
所述二次沉降罐还通过管路连接净化油罐，所述电脱水器还通过管路回接至一次沉降罐。
所述原油清水换热器、清水污水换热器之间的管道上设置有截止阀。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明采用太阳能、空气源热泵和外排污水组合给原油脱水加热，外排污水作为余热资源提供低温热源，太阳能和空气源热泵互为辅助热源，三种热源合理搭配，有效解决了原有加热方式耗能高的缺点，为油田安全生产、节能降耗提供了有力保障。
附图说明
图1为本发明一种多联合原油脱水加热系统的结构示意图。
图中：1为原油清水换热器、2为清水污水换热器、3为动力泵 、4为截止阀、5为太阳能集热器、6为循环泵、7为截止阀、8为空气源热泵、9为循环泵、10为截止阀、11为空气源热泵、12为循环泵、13为截止阀、14为空气源热泵、15为循环泵、16为截止阀、17为动力泵、18为截止阀、19为截止阀、20为截止阀、21为清水罐、22为二次沉降罐、23为脱水加热炉、24为电脱水器、25为污水罐、26为净化油罐、27为一次沉降罐。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
参考图1所示，一种多联合原油脱水加热系统，包括依次连接的原油清水换热器1、电脱水器24、净化油罐26，原油清水换热器、电脱水器之间设置有脱水加热炉23，原油清水换热器还通过另外单独的管路依次连接清水污水换热器2、清水罐21，原油清水换热器、清水污水换热器、清水罐首尾连接后形成封闭循环管路，清水罐和原油清水换热器之间的管路上连接有太阳能集热器5和空气源热泵，太阳能集热器和空气源热泵在管路上呈并联状态。所述太阳能集热器前后方的管路上分别设置截止阀7和循环阀6，所述空气源热泵前后方的管路上分别设置截止阀和循环阀。所述太阳能集热器及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式；所述空气源热泵及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式。如图所示的空气源热泵8分支管路一：循环泵9、空气源热泵8和截止阀10；空气源热泵11分支管路二：循环泵12、空气源热泵11和截止阀13；空气源热泵14分支管路三：循环泵15、空气源热泵14和截止阀16。
太阳能集热器或空气源热泵的加热单元与原油清水换热器之间依次设置有动力泵17和截止阀18，所述加热单元与清水罐之间设置有截止阀4，所述清水污水换热器与清水罐之间也设置有动力泵3。所述原油清水换热器、清水污水换热器之间的管道上设置有截止阀19。
原油清水换热器与脱水加热炉之间依次连接有一次沉降罐27和二次沉降罐22，所述二次沉降罐与脱水加热炉之间设置有动力泵。所述一次沉降罐还通过污水罐25连接至清水污水换热器，污水罐和清水污水换热器之间依次设置有动力泵和截止阀20。所述二次沉降罐还通过管路连接净化油罐26，所述电脱水器还通过管路回接至一次沉降罐。
原油清水换热器1，原油与清水呈逆向流动交换热量；清水污水换热器2，清水与污水呈逆向流动交换热量；清水进罐动力泵3连接在清水污水换热器2与清水罐21之间的管路上，给从清水污水换热器2出来的清水进入清水罐21提供动力；太阳能集热器5与空气源热泵（8、11、14）并联，三台空气源热泵（8、11、14）两台运行，一台备用；晚上和阴雨天太阳能集热器分支管路的截止阀7关闭，从清水罐21出来的清水进入空气能热泵（8和11）被提升温度后送入原油-清水换热器1；晴白天，太阳能集热器5和一台空气源热泵8并联运行，其他两台空气源热泵（11和14）关闭；在晚上和阴雨天，太阳能集热器5和一台空气源热泵14停运，其中两台空气源热泵（8和11）并联运行。清水罐出口截止阀4用于控制清水进入太阳能集热器5和空气源热泵（8、11、14）；太阳能集热器5分支管路：循环泵6、太阳能集热器5和截止阀7；空气源热泵8分支管路一：循环泵9、空气源热泵8和截止阀10；空气源热泵11分支管路二：循环泵12、空气源热泵11和截止阀13；空气源热泵14分支管路三：循环泵15、空气源热泵14和截止阀16；位于加热装置后端的动力泵17为清水送入原油清水换热器1提供动力；原油清水换热器1前端的截止阀18用于控制清水进入原油-清水换热器1；原油清水换热器1和清水-污水换热器2之间的截止阀19用于控制两换热器之间的通道；清水污水换热器2中的污水管路上游的截止阀20用于控制外排污水进入清水污水换热器2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (8)

1.一种多联合原油脱水加热系统，包括依次连接的原油清水换热器、电脱水器、净化油罐，所述原油清水换热器、电脱水器之间设置有脱水加热炉，其特征在于，所述原油清水换热器还通过另外单独的管路依次连接清水污水换热器、清水罐，所述原油清水换热器、清水污水换热器、清水罐首尾连接后形成封闭循环管路，所述清水罐和原油清水换热器之间的管路上连接有太阳能集热器和空气源热泵，所述太阳能集热器和空气源热泵在管路上呈并联状态。
2.根据权利要求1所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述太阳能集热器前后方的管路上分别设置截止阀和循环阀，所述空气源热泵前后方的管路上分别设置截止阀和循环阀。
3.根据权利要求2所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述太阳能集热器及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式；所述空气源热泵及前后方的截止阀和循环泵形成一套加热单元，这种加热单元至少设置一套，其中在大于一套的情况下，各加热单元之间为并联方式。
4.根据权利要求3所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述太阳能集热器或空气源热泵的加热单元与原油清水换热器之间依次设置有动力泵和截止阀，所述加热单元与清水罐之间设置有截止阀，所述清水污水换热器与清水罐之间也设置有动力泵。
5.根据权利要求1所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述原油清水换热器与脱水加热炉之间依次连接有一次沉降罐和二次沉降罐，所述二次沉降罐与脱水加热炉之间设置有动力泵。
6.根据权利要求5所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述一次沉降罐还通过污水罐连接至清水污水换热器，污水罐和清水污水换热器之间依次设置有动力泵和截止阀。
7.根据权利要求5所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述二次沉降罐还通过管路连接净化油罐，所述电脱水器还通过管路回接至一次沉降罐。
8.根据权利要求1所述的一种多联合原油脱水加热系统，其特征在于，所述原油清水换热器、清水污水换热器之间的管道上设置有截止阀。
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