CN105565432A - 一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置 - Google Patents

一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置 Download PDF

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马涛
黄文升
呙如地
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Abstract

本发明公开一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，包括罐体，所述罐体的中心设置有中心筒，中心筒的外部围设有分离腔，配水筒位于中心筒的上部，集水筒处于中心筒的下部，配水筒的上部侧壁上均匀分布有配水窗；罐体的内部近侧壁处设置有溢流管，该溢流管呈倒U型结构延伸至罐体外；所述分离腔的下部沿水平方向辐射状均匀布置有集水管，该集水管连通于所述集水筒的内部，所述集水筒还向外连通有出水管，该出水管伸出集水筒外部并呈倒U型结构延伸至罐体外。本发明采用辐流、竖流复合式多相态分离结构，使配水窗配出的油水砂具有较大的水平流速，与三者靠密度差形成的垂直速度差相互作用，形成明显的分离轨迹，使油水砂高效分离。

Description

一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置
技术领域
本发明属于油田采出水处理技术领域，涉及一种用于油田采出水中油、水、砂分离的辐流、竖流复合式多相态分离装置。
背景技术
油田开采过程中产生的含有原油、机械杂质的水称为油田采出水，采出水通常采用“重力沉降除油+混凝沉降净化+过滤”的三段式工艺处理达标后回注地层。重力沉降除油段作为该工艺的第一处理段，其主要目标是实现油、水、砂三相的良好分离，尽可能地提高分离效率，减少后续处理工艺段的负荷，降低处理成本。该处理段目前采用的主要设备结构是传统的单一竖流式大罐分离结构，但该结构存在以下不足：
由于配水窗与集水口在罐内基本是垂直对应的，使油、水、机械杂质在分离过程中水平速度较小，主要靠密度差产生垂直速度差，分离过程中不可避免地互相干扰，降低分离效果。
由于配水窗的布置无法做到覆盖整个罐体截面，造成无配水窗的区域空间得不到利用，使得空间利用率大大降低，空间利用率只有70%左右。
配水窗与集水口数量多、结构复杂，特别易受油田采出水高温、高盐特性的影响，造成结垢、腐蚀，缩短使用寿命，大罐内构一般寿命为5年。
发明内容
本发明为了尽量减少油、水、机械杂质在分离过程中的互相干扰，提高装置的空间利用率，提高分离效果，延长装置使用寿命，提供一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置。
本发明提供一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，包括罐体，所述罐体的中心设置有中心筒，所述中心筒的外部围设有分离腔，所述中心筒由配水筒和集水筒组成，其中配水筒位于中心筒的上部，集水筒处于中心筒的下部，所述配水筒的上部侧壁设置有配水窗；所述分离腔内部的下方沿水平方向辐射状均匀布置有多个集水管，该多个集水管的一端均连通于所述集水筒，所述集水筒还向外连通有出水管，该出水管伸出集水筒外部，该出水管呈倒U型结构设置并从分离腔内部延伸至罐体外部；所述分离腔的底部上方环形辐射状分区布置的多个吸泥喇叭口，各分区的多个吸泥喇叭口分别通过集泥管串联连接，各分区的集泥管再通过排泥管连通至罐体外部。
所述分离腔内部的上方设置2个以上浮动式收油口，该浮动式收油口的设置高度高于配水窗的设置高度，该浮动式收油口连接2个以上浮子，浮子漂浮于分离腔的液面上，浮动式收油口的下部连接收油管，该收油管延伸至罐体外部。
所述分离腔的内部近外侧壁处设置有溢流管，该溢流管于分离腔内部的一端连接有溢流喇叭口，该溢流管呈倒U型结构设置并从分离腔内部延伸至罐体外部。
所述溢流管的顶部以及所述出水管的顶部均设置有虹吸破坏管。
所述配水筒的顶部与分离腔的顶部相互连通，所述配水筒的下部连通有进水管。
所述集水筒的底部还设置有放空管，该放空管延伸至罐体外部。
所述分离腔的底部设置1个以上放空口，该放空口连通至罐体外部。
所述配水筒的底部、集水筒的底部以及集水筒的顶部分别设置1个以上的排气孔。
所述配水窗设置2个以上。
本发明具有的优点在于：
本发明采用辐流、竖流复合式多相态分离结构，使配水窗配出的油水砂有一个较大的水平流速，与三者靠密度差形成的垂直速度差相互作用，形成明显的分离轨迹，使油水砂高效分离。
配水集中在大罐中心，向四周配水，周边集水，可充分利用大罐整个空间，使得空间利用率大大提高，空间利用率可提高到90%以上。
本发明的集配水结构简单，不易因结垢、腐蚀造成损坏，使用寿命长，大罐内构可延长寿命至8年以上。
附图说明
图1是本发明提供的辐流、竖流复合式多相态分离装置的立面图；
图2是本发明提供的辐流、竖流复合式多相态分离装置的集水平面布置图。
图3是本发明提供的辐流、竖流复合式多相态分离装置的排泥平面布置图。
图中
1-罐体；2-进水管；3配水筒；
4-配水窗；5-分离腔；6-集水喇叭口；
7-集水管；8-集水筒；9-出水管；
10-虹吸破坏管；11-溢流喇叭口；12-溢流管；
13-吸泥喇叭口；14-集泥管；15-排泥管；
16-浮动式收油口；17-浮子；18-收油管；
19-放空管；20-放空口；21-排气孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，如图1、图2和图3所示，包括罐体1，所述罐体1中设置有配水筒3、分离腔5、集水筒8。所述罐体1的中心设置有中心筒，所述中心筒的外部围设有分离腔5。所述中心筒由配水筒3和集水筒8组成，其中配水筒3位于中心筒的上部，集水筒8则处于中心筒的下部，所述配水筒3与所述集水筒8之间不连通。所述配水筒3的顶部与分离腔5的顶部相互大气连通。
所述配水筒3的下部侧壁上连通有进水管2，通过该进水管2可以将罐体1外部的进水作为所述配水筒3入水，进而通过配水筒3向整个罐体1配水。根据处理水量，所述配水筒3的上部侧壁沿水平方向间隔均匀分布有2个以上的配水窗4，处于同一高度并间隔设置。通过该配水窗4可以使配水筒3内部的水向四周的分离腔5进行辐流状配水，可充分利用罐体1的整个空间，大幅提高空间利用率，使配水窗4配出的油、水、砂有一个较大的水平流速，与三者靠密度差形成的竖流垂直速度差相互作用，形成明显的分离轨迹，使油、水、砂在分离腔5高效分离。
所述分离腔5的内部近外侧壁处设置有1根溢流管12，该溢流管12于分离腔5内部的一端连接有溢流喇叭口，该溢流管12呈倒U型结构延伸至罐体1外部，溢流管12的顶部设置虹吸破坏管10，以防止重力流出水造成装置内存水过度排空，该虹吸破坏管10位于罐体1内部，一端与溢流管12垂直连接，另一端与分离腔5顶部大气相通。
所述集水筒8还向外连通一根出水管9，该出水管9伸出集水筒8外部并呈倒U型结构从分离腔5内部穿设并延伸至罐体之外，所述出水管9的顶部也设置虹吸破坏管10，以防止重力流出水造成装置内存水过度排空或泵抽出水造成装置内形成负压，该虹吸破坏管10位于罐体1内部，一端与出水管9垂直连接，另一端与分离腔5顶部大气相通。
所述分离腔5的内部下方沿水平方向辐射状均匀布置有2根以上的集水管7，且该集水管7的一端连接集水喇叭口6，另一端均匀连通于所述集水筒8的内部，通过该集水管7于分离腔5中将净化后的水收集进入集水筒8中。所述分离腔5内部上方设置2个以上的浮动式收油口16，该浮动式收油口16的设置高度高于配水窗4的设置高度，该浮动式收油口16与2个以上的浮子17连接，浮子17漂浮于液位表面实现动态收油，大幅提高了收油效率，降低了工人操作劳动强度，浮动式收油口16下部连接至收油管18，该收油管18延伸至罐体1外部。所述分离腔5的底部沿环形辐射状分区布置的多个吸泥喇叭口13，处于同半径上的多个吸泥喇叭口13由一条集泥管14串联连接，各个集泥管14分别向外连通至各个分区的排泥管15，各排泥管15延伸至罐体1的外部。根据排泥量，可设置2个以上的排泥分区，每个排泥分区设计1条排泥管15，对应设计2根以上的排泥管15。如图3所示，设计左右两个分区，设计两个沿水平方向设置的直线型排泥管15。左侧的处于同一半径上的多个吸泥喇叭口13分别由一条集泥管14串联连接，左右两个分区分别设置4条集泥管14，再将各分区的4条集泥管14连通至一条排泥管15。
所述配水筒3的底部以及集水筒8的底部和顶部分别设置1个以上的排气孔21，以防止局部积气占据筒内有效空间。
所述集水筒8底部还设置1根放空管19，该放空管19一端连通至集水筒8，另一端延伸至罐体1外部。
所述罐体1的底部设置1个以上的放空口20，具体为分离腔5的底部设置1个以上该放空口20。
含有原油、机械杂质的采出水首先由进水管2进入配水筒3，通过均匀布置的配水窗4进行辐流式配水，配水窗4集中在罐体1的中心筒上部，向四周配水，周边集水，可充分利用大罐整个空间，大幅提高空间利用率，使配水窗4配出的油、水、砂有一个较大的水平流速，与三者靠密度差形成的竖流垂直速度差相互作用，形成明显的分离轨迹，使油、水、砂在分离腔5高效分离。处理后的采出水由装置中下部辐射状均匀布置的集水管7进入集水筒8，通过出水管9流出罐体。在超高液位下，一部分采出水会通过溢流喇叭口11汇集，并由溢流管12流出。分离出的原油上浮于水面，利用浮动式收油口16收集后，经收油管18排出。分离出的砂竖流下沉至罐底，利用罐底部辐射状均匀布置的吸泥喇叭口13进入集泥管14，并汇集至各个分区的排泥管15，最终经排泥管15排出。装置如需进行检修放空时，集水筒8内的存水可利用于分离腔5的内部（下部）沿水平方向设置的放空管19进行放空，分离腔5底部沉积的砂可由分离腔5底部设置的放空口20排出。
本发明采用辐流、竖流复合式多相态分离结构，使配水窗4配出的油水砂有一个较大的水平流速，与三者靠密度差形成的垂直速度差相互作用，形成明显的分离轨迹，使油水砂高效分离。
配水窗4集中在罐体1的中心筒的上部，向四周配水，周边集水，可充分利用罐体1中分布的整个空间，使得空间利用率大大提高，空间利用率可提高到90%以上。
本发明的集配水结构简单，不易因结垢、腐蚀造成损坏，使用寿命长，大罐内构可延长寿命至8年以上。
经过长期的现场试验及工程应用表明，本发明可提高油水砂三相分离效率15%以上，减少后续处理工艺段的负荷，从而减少净化药剂投加量约10%，降低处理成本约0.04元/吨水。罐体1内构寿命较传统技术延长3年，年折旧减少7.5%。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，包括罐体，所述罐体的中心设置有中心筒，所述中心筒的外部围设有分离腔，所述中心筒由配水筒和集水筒组成，其中配水筒位于中心筒的上部，集水筒处于中心筒的下部，所述配水筒的上部侧壁设置有配水窗；所述分离腔内部的下方沿水平方向辐射状均匀布置有多个集水管，该多个集水管的一端均连通于所述集水筒，所述集水筒还向外连通有出水管，该出水管伸出集水筒外部，该出水管呈倒U型结构设置并从分离腔内部延伸至罐体外部；所述分离腔的底部上方环形辐射状分区布置的多个吸泥喇叭口，各分区的多个吸泥喇叭口分别通过集泥管串联连接，各分区的集泥管再通过排泥管连通至罐体外部。
2.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述分离腔内部的上方设置2个以上浮动式收油口，该浮动式收油口的设置高度高于配水窗的设置高度，该浮动式收油口连接2个以上浮子，浮子漂浮于分离腔的液面上，浮动式收油口的下部连接收油管，该收油管延伸至罐体外部。
3.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述分离腔的内部近外侧壁处设置有溢流管，该溢流管于分离腔内部的一端连接有溢流喇叭口，该溢流管呈倒U型结构设置并从分离腔内部延伸至罐体外部。
4.根据权利要求3所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述溢流管的顶部以及所述出水管的顶部均设置有虹吸破坏管。
5.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述配水筒的顶部与分离腔的顶部相互连通，所述配水筒的下部连通有进水管。
6.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述集水筒的底部还设置有放空管，该放空管延伸至罐体外部。
7.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述分离腔的底部设置1个以上放空口，该放空口连通至罐体外部。
8.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述配水筒的底部、集水筒的底部以及集水筒的顶部分别设置1个以上的排气孔。
9.根据权利要求1所述的用于油田采出水的辐流、竖流复合式多相态分离装置，其特征在于，所述配水窗设置2个以上。
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