CN104478154A - 车载式超导磁分离油田采出水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载式超导磁分离油田采出水处理系统，该系统包括预混部件，初步分离部件和超导磁体分离部件；所述预混部件包括预混腔，固体物料槽，液体物料槽，导流槽，不规则挡板；所述初步分离部件包括缓冲隔板，吸水管，浮球，泥板，刮板，污泥泵；所述超导磁体分离部件包括超导磁体，制冷机，室温孔。本发明车载式超导磁分离油田采出水处理系统每个部件自成一体，各部件占地面积仅1m2左右，整个系统占地面积仅4-6m2，并可灵活拆卸，整个系统可车载式移动，方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及油田采出油水分离技术领域，更具体涉及一种利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统。
背景技术
我国目前有油井20多万口，大部分已进入石油开发的中期和后期，采出油中的含水量为70％一80％，有的油田甚至已高达90％，每天每口井按10吨出油计数，油田每天采出水共达2000万吨。将其直接用于回注容易造成地层堵塞，加速管线腐蚀，外排造成污染，因此必须经过严格处理才能回注或排放。采出水呈现出含油量高、成分复杂、矿化度高、水温较高、具有放射性、乳化程度高及油、泥、水不易分离等缺陷。除此之外，最为棘手的是油田油井位置分散、路途遥远、自然环境恶劣，难以建立如此多的处理厂实现采出水的处理，导致油田采出水处理不及时、不达标，造成巨大伤害。从经济、能源、环保角度出发，应该发展特别适于油田油井采出水的处理技术。
常规的超导磁分离技术能够解决一般性造纸废水、染印废水等的处理，但是体积过大，不适用于车载式，且其为固定式结构，移动困难，不能够满足过于分散的油井采出水处理。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是提供一种处理工艺便捷，可车载移动的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载式超导磁分离油田采出水处理系统，该系统包括预混部件，初步分离部件和超导磁体分离部件；预混部件经管道与初步分离部件相连，初步分离部件经管道与超导磁体分离部件相连；所述预混部件包括预混腔，固体物料槽，液体物料槽，导流槽，不规则挡板；固体物料槽和液体物料槽安装在预混腔的上部，物料通过导流槽，不规则挡板进入预混腔；所述初步分离部件包括初步分离腔，缓冲隔板，吸水管，浮球，泥板，刮板，污泥泵；缓冲隔板安装在初步分离腔的上部，吸水管由浮球固定，泥板安装在分离腔的下部；所述超导磁体分离部件包括超导磁体，制冷机，室温孔；制冷机在超导磁体上方，室温孔安装在水平方向。
优选地，所述预混部件还包括观察孔，液位计，温度计，PH计，流量计。
优选地，所述初步分离部件的所述吸水管由所述浮球固定在液位下。
优选地，所述超导磁体分离部件还包括进水口，吸水管，出水口，排水管。
优选地，所述进水口与所述吸水管相连接，所述出水口与所述排水管相连接。
优选地，所述超导磁体分离部件的磁场强度为2-6特斯拉。
优选地，所述室温孔孔径为200-500mm。
优选地，所述制冷机为1-8台。
优选地，所述制冷机为G-M制冷机，脉冲管制冷机或斯特林制冷机。
优选地，所述系统整体占地为4-6m2，油田采出水日处理量为500-2000吨。
(三)有益效果
本发明的车载式超导磁分离油田采出水处理系统每个部件自成一体，各部件占地面积仅1m2左右，整个系统占地面积仅4-6m2，并可灵活拆卸，整个系统可车载式超导磁分离移动，方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的示意图；
图2是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的预混部件外部结构示意图；
图3是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的预混部件内部结构示意图；
图4是本发明的处理系统的预混部件中的导流槽示意图；
图5是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的初步分离部件外部结构示意图；
图6是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的初步分离部件内部结构示意图；
图7是本发明的处理系统的初步分离部件中的缓冲隔板示意图；
图8是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的超导磁体分离部件示意图；
图9是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的超导磁体分离部件的筛板示意图；
附图标记：1、预混部件，2、初步分离部件，3、超导磁体分离部件，4、预混腔，5、固体物料槽，6、液体物料槽，7、观察孔，8、不规则挡板，9、导流槽，10、液位计，11、温度计，12、PH计，13、流量计，14、初步分离腔，15、缓冲隔板，16、吸水管，17、浮球，18、泥板，19、超导磁体，20、制冷机，21、室温孔，22、筛板，23、管道，24、管道，25、管道，26、管道，27、管道，28、管道；29、管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本申请要达到车载可移动式结构，系统结构的整体设计相比于常规非车载式就要达到更高效率和高优化结构。
所述预混部分，此部分难题既是如何控制磁种加料的种类和效率。为了解决满足不同种类的磁种进行加料，我们在其顶部设计特殊结构的两个添加机构，分别为固体物料槽和液体物料槽，体积分别达到40L，这一容积设计是针对于每口油田油井的采出水量进行设计，确保物料满足每口井采出水的处理需求。固体物料自动化采用螺杆进料方式，设计特定螺杆，既能保证固体物料均匀分散，又能够精确控制物料加入的速度和散度，此外还能有效保证物料自身的干燥性。液体物料采用特定流速控制，能够确保浓度不同液体物料的自动化顺利加入。而后，为了保证物料与采出水的均匀混合，设计有导流槽结构。物料从加料槽流出后，在投入槽中的导流槽中与采出水第一次混合，再经过搅拌进行充分混合，在搅拌过程中为保证混合更加均匀。由于车载式结构必须完全控制结构的整体大小，物料与采出水的混合就一定要高效，我们又在箱壁上设计不规则加挡板，此部件能够保证流动状态为紊流，使达到采出水与物料良好的深度混合效果。观察孔的加入既方便进行观察，又能进行罐体的清理。同时，液位计、温度计、PH计、流量计的设计能够实现实时监测。该部件占约地1m2。
所述初步分离部件，此部分难题是使经过反应后的物料与采出水快速高效的进行初步分离，保证较大体积絮团的快速沉降和分离，为此我们设计几个特殊结构。水流进入罐体后先利用缓冲隔板将水流分散，减缓水流冲击力，并将水流分割出一个静态水域，在此水域设计蓄水罐吸水，尽可能使污染物留在底部。吸水管采用浮球固定在液位下的固定位置，保证吸入的污水较为洁净，又不吸入未反应漂浮油污。自动化泥刮板的底部为齿状结构，定刮板的运动周期和运动速度可控，一方面刮板使底部污泥松动，又能使污泥沿底部斜坡经刮板流入下方的污泥泵中并排到外部。初步分离部件系统底部另加设污泥外排泵，与污泥刮板配合使用，检测和及时处理初步分离部件内部存积污泥，提高系统分离效果。同时，此部分也有液位计、流量计、观察孔等设计能够实现实时监测。该部件占约地1m2。
所述超导磁体分离部件，是系统连续化运行过程中的关键部件，超导磁体的磁场强度直接影响处理效果，超导磁体的室温孔径影响采出水的处理量，超导磁分离系统的结构大小直接影响占地面积，因该设计的目的为车载可移动式，故此要在达到磁场要求，满足处理量需求的基础上，严格控制超导磁体部件的体积。此外，可移动车载式的超导磁体必须满足操作上的方便可行性，保证磁体运行过程中系统的稳定性。为此，我们独家将这种制冷机直接冷却的NbTi超导线材绕制磁体应用于车载式超导磁分离油田采出水处理中。在应用超导技术中，我们设计磁场强度在2-6T，可调，能够满足处理效果要求；超导磁体的室温孔径在200-500mm，能够满足日处理量在500-2000吨的处理量要求；超导磁体采用制冷机直接冷却，满足操作过程中的方便可行性；超导磁体总占地面积在0.5-1m2，满足车载式要求。处理过程中，设计联动化装置，利用捕获器的连续化运行依靠室温孔两边的电磁捕获和空气驱动来实现，此连续化运行带动处理过程的连续化。较低进水口和较高出水口设计能够确保采出水的深度净化。进水口出水口液位计、流量计确保水样的顺利运行。
磁性物料回收是一项能够循环利用和产生经济效益的部分。所加入磁性固体物料或者磁性液体物料经过反应后将采出水中污染物吸附，经过初步分离的成为污泥和经过超导磁分离部件深度分离后的污泥，进行后续处理，设计有磁鼓式分离机，将污泥中的磁性材料部分分离收集，以供再次使用。
图1是本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统示意图。如图1所示，本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统主要包括预混部件1，初步分离部件2，超导磁体分离部件3。预混部件1完成油田采出水与絮凝剂的混合，油与泥沙等悬浮物经过初步分离部件2的初步分离，最后经过超导磁体分离部件完成深度分离，加上电控部件，系统装置整体占地6m2，各部件可自成一体，实现快捷拆卸和车载式灵活移动。
图2，图3分别是本发明利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的预混部件外部和内部结构示意图。如图2，图3所示，本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的预混部件结构主要包括顶部添加机构的固体物料槽5和液体物料槽6，油田采出水流入腔体时在导流槽9和不规则挡板8等共同作用下混合充分，观察孔7、液位计10、温度计11、PH计12、流量计13等实现实时监测。预混部件占地面积1m2左右，自成一体，方便整体拆卸。
图5，图6分别是本发明利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的初步分离部件外部和内部结构示意图。如图5，图6所示，本发明的利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的初步分离部件结构主要包括缓冲隔板15，将采出水分散，分割出一个静态水域；吸水管16用浮球17固定在液位下的固定位置，保证吸入的污水较为洁净，又能不吸入油污；泥板18使底部污泥松动，污泥沿底部斜坡经刮板流入下方的污泥泵中并排到外部。腔体占地面积1m2左右，可自成一体，方便整体拆卸。
图8是本发明利用超导技术的车载式超导磁分离油田采出水处理系统的超导磁体分离部件示意图。如图8所示，所述超导磁体19采用NbTi超导线材绕制而成，NbTi超导磁体特征是更加稳定，比较适用于工业应用，另一方面NbTi超导磁体比一般永磁体和电磁体产生的磁场强度大且占地面积小，能够确保本发明油田采出水的处理效果和车载式移动；采用单台1.5w4.2K GM制冷机20直接冷却，摆脱了液氦的使用，也是实现超导磁体油田采出水处理工业应用的一个必须环节。磁体能产生6.0特斯拉背景磁场，超导磁体室温孔21在水平方向，室温孔孔经200mm，对于油田采出水的处理中能达到日处理量500吨的要求。此部分占地面积1m2左右，结合联动化装置，能够实现处理过程的连续化运行。
总之，油田采出水经管道23经水泵控制流速后到达管道24，然后流经预混部件1，在预混部件中水流与固体或者液体物料充分混合反应，油污与加入的物料相互作用产生磁性絮团，此时水样中含有大量磁性絮团；然后经管道25流出，再进入水泵控制流速后经管道26流入初步分离部件2，经过初步分离，较大磁性絮团与水样分离后沉积在部件2的底部，利用刮板将其排出，含有较小磁性絮团的水样又经过管道27流出；再经过水泵调节流速，通过管道28进入超导磁体部件3，在超导磁体部件的联动化装置结构中进行深度分离，不论大小的磁性絮团，再经过2-6T的超导磁体后被彻底捕获在联动化装置中的筛板22上，最后，被处理干净的水样经管道29排出。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，该系统包括预混部件，初步分离部件和超导磁体分离部件；预混部件经管道与初步分离部件相连，初步分离部件经管道与超导磁体分离部件相连；所述预混部件包括预混腔，固体物料槽，液体物料槽，导流槽，不规则挡板；固体物料槽和液体物料槽安装在预混腔的上部，物料通过导流槽，不规则挡板进入预混腔；所述初步分离部件包括初步分离腔，缓冲隔板，吸水管，浮球，泥板，刮板，污泥泵；缓冲隔板安装在初步分离腔的上部，吸水管由浮球固定，泥板安装在分离腔的下部；所述超导磁体分离部件包括超导磁体，制冷机，室温孔；制冷机在超导磁体上方，室温孔安装在水平方向。
2.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述预混部件还包括观察孔，液位计，温度计，PH计，流量计。
3.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述初步分离部件的所述吸水管由所述浮球固定在液位下。
4.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述超导磁体分离部件还包括进水口，吸水管，出水口，排水管。
5.根据权利要求4所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述进水口与所述吸水管相连接，所述出水口与所述排水管相连接。
6.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述超导磁体分离部件的磁场强度为2-6特斯拉。
7.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述室温孔孔径为200-500mm。
8.根据权利要求1所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述制冷机为1-8台。
9.根据权利要求8所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述制冷机为G-M制冷机，脉冲管制冷机或斯特林制冷机。
10.根据权利要求1-9其中任一项所述的车载式超导磁分离油田采出水处理系统，其特征在于，所述系统整体占地为4-6m2，油田采出水日处理量为500-2000吨。
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- 2014-11-28 CN CN201410708919.6A patent/CN104478154B/zh active Active
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Denomination of invention: Vehicular superconducting magnetic separation oilfield produced water treatment system Effective date of registration: 20200408 Granted publication date: 20160504 Pledgee: Zhejiang Tonglu Hengfeng village bank Limited by Share Ltd. Pledgor: HANGZHOU ZHONGKE KAI LING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000144 |
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Denomination of invention: Vehicle mounted superconducting magnetic separation system for oilfield produced water treatment Effective date of registration: 20210409 Granted publication date: 20160504 Pledgee: Zhejiang Tonglu Hengfeng village bank Limited by Share Ltd. Pledgor: HANGZHOU ZHONGKE KAI LING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021330000293 |