CN105604535A - 一种海上油田油气水集输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上油田油气水集输系统及方法，油气水集输系统包括汇集测量装置、多相输送泵、游离水分离装置、乳化水分离装置、伴生气处理装置、污水处理装置和原油稳定罐等；油气水集输方法包括井液汇集测量、油气水三相分离、原油脱水稳定、伴生气处理、污水处理等步骤。采用旋转流场实施超重力分离，提高了分离效率，减少了分离设备的数量，简化了流程，可有效减少海上平台的建设投资。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气集输技术，尤其涉及一种海上油田油气水集输系统及方法。
背景技术
海上油田的油井产出液含有大量地层伴生水和伴生气，为了获得合格的油气产品就必须实施多相分离。对于多数海上油田而言，油水分离过程均是在采油平台或者浮式生产系统上完成的，因此所用油水分离装置的大小和重量直接影响海上油气的生产成本。近年来，随着海上油田的不断开发，油田综合含水量越来越高，油井产出液含水达到80％～90％，在开发初期建设的基于重力分离的沉降脱水处理设施普遍存在效率低、占地面积大、停留时间长等不足，难以应对中后期含水率上升的局面，因预脱水效率低造成外输原油超标、污水处理困难的生产问题近几年时有发生，严重影响了油田的连续稳定生产。而海上平台空间和承重有限，无法加装另外的分离设备来扩充处理能力，尤其是对于深水油田开发而言，平台空间和上部荷重极大地影响着整个平台的建造安装成本，更加迫切需要紧凑、高效型油气集输工艺来减少平台的占用面积、减轻上部荷重。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上油田油气水集输系统及方法，以克服现有油气集输系统效率低、体积重量庞大等不足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的海上油田油气水集输系统，其较佳的具体实施方式是：
包括汇集测量装置、多相输送泵、游离水分离装置、乳化水分离装置、伴生气处理装置、污水处理装置和原油稳定罐；
所述汇集测量装置包括并联连接的生产管汇和测试管汇，所述测试管汇通过管道后续依次连接计量分离器和流量计，所述流量计包括气体流量计和液体流量计以及分析仪；
所述游离水分离装置通过管道依次连接有相分离器、增压泵、内联脱水器，所述相分离器上游经多相输送泵与汇集测量装置连接，下游气相出口与伴生气处理装置连接，下游液相出口与增压泵连接；
所述乳化水分离装置通过管道依次连接有热处理器供给泵、加热器、电脱水器，所述热处理器供给泵与内联脱水器的油相出口连接，所述电脱水器的油相出口与原油稳定罐连接，所述电脱水器的水相出口经增压泵与旋流气浮罐的入口连接；
所述伴生气处理装置包括经管道依次连接的压缩机和内联脱液器，所述内联脱液器的液相出口与闭式系统连接，气相出口与火炬系统和锅炉燃料气系统连接；
所述污水处理装置包括内联旋流器、旋流气浮罐、过滤器、污油罐以及泵系统，所述内联旋流器上游经增压泵与内联脱水器的水相出口连接，所述旋流气浮罐上游经增压泵与内联旋流器以及电脱水器的水相出口连接，所述过滤器上游经增压泵与旋流气浮罐的水相出口连接，所述内联旋流器、旋流气浮罐、过滤器的油相出口均与所述污油罐的入口连接，所述污油罐的出口经增压泵与内联脱水器的入口连接。
本发明的油气水集输方法，采用上述的集输系统实现，包括以下几个部分：
1)井液汇集测量：使用测试管汇将少量油井产液输送到计量分离器中进行分离计量，使用生产管汇将大量油井产液汇集后输送到相分离器；
2)油气水三相分离：使用相分离器分离管汇来液中的气体和液体，经过内联脱水器将液体中的游离水和油相进行分离；
3)原油脱水稳定：使用电脱水器脱去上述油相中的乳化水，将含水率降到1％以下，然后进入原油稳定罐脱除易挥发组分，得到满足外输标准的原油；
4)伴生气处理：上述气体经内联脱液器脱除液体后进入燃料气系统；
5)污水处理：内联脱水器和电脱水器产生的含油污水经所述污水处理装置处理达标后直接排海。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的海上油田油气水集输系统及方法，通过在游离水分离装置、伴生气处理装置以及污水处理装置采用超重力分离技术，提高了分离效率，减少了分离设备的数量，简化了流程，更重要的是可以使设备的占地面积缩减为常规重力设备的1/4，重量缩减为常规重力设备的1/18，有效减少了海上平台的建设投资。另外，采用立式旋流气浮技术处理含油污水，不仅结构紧凑，而且高效环保，处理后污水满足排海要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的海上油田油气水集输系统示意图；
图2为本发明实施例中内联分离设备的结构示意图；
图3为本发明实施例中内联分离设备第二种出口结构示意图；
图4为本发明实施例中立式旋流气浮分离罐结构示意图。
图1中各标号对应点部件为：1-汇集测量装置，2-游离水分离装置、3-乳化水分离装置，4-污水处理装置，5-伴生气处理装置，6-多相输送泵，7-原油稳定罐，11-生产管汇，12-测试管汇，13-计量分离器，14-气体流量计，15-液体流量计，21-相分离器，23-内联脱水器，31-热处理器供给泵，32-加热器，33-电脱水器，22、41、43、45、47-增压泵，42-污油罐，44-内联旋流器，46-旋流气浮罐，48-过滤器，51-压缩机，52-内联脱液器；
图2、图3中各标号对应的部分为：61-混合物入口，62-起旋区，63-分离区，64-轻相收集管，65-重相出口，66-轻相出口，67-轻相汇集区
图4中各标号对应的部分为：71-油水混合物入口，72-浮选区，73-气液混合物入口，74-水相出口，75-油相出口，76-排气口。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的海上油田油气水集输系统，其较佳的具体实施方式是：
包括汇集测量装置、多相输送泵、游离水分离装置、乳化水分离装置、伴生气处理装置、污水处理装置和原油稳定罐；
所述汇集测量装置包括并联连接的生产管汇和测试管汇，所述测试管汇通过管道后续依次连接计量分离器和流量计，所述流量计包括气体流量计和液体流量计以及分析仪；
所述游离水分离装置通过管道依次连接有相分离器、增压泵、内联脱水器，所述相分离器上游经多相输送泵与汇集测量装置连接，下游气相出口与伴生气处理装置连接，下游液相出口与增压泵连接；
所述乳化水分离装置通过管道依次连接有热处理器供给泵、加热器、电脱水器，所述热处理器供给泵与内联脱水器的油相出口连接，所述电脱水器的油相出口与原油稳定罐连接，所述电脱水器的水相出口经增压泵与旋流气浮罐的入口连接；
所述伴生气处理装置包括经管道依次连接的压缩机和内联脱液器，所述内联脱液器的液相出口与闭式系统连接，气相出口与火炬系统和锅炉燃料气系统连接；
所述污水处理装置包括内联旋流器、旋流气浮罐、过滤器、污油罐以及泵系统，所述内联旋流器上游经增压泵与内联脱水器的水相出口连接，所述旋流气浮罐上游经增压泵与内联旋流器以及电脱水器的水相出口连接，所述过滤器上游经增压泵与旋流气浮罐的水相出口连接，所述内联旋流器、旋流气浮罐、过滤器的油相出口均与所述污油罐的入口连接，所述污油罐的出口经增压泵与内联脱水器的入口连接。
所述相分离器、内联脱液器、内联脱气器和内联旋流器统称为内联分离设备，整体采用管式结构，通过旋转流场产生的超重力实施多相分离，所述内联分离设备，包括依次连接的混合物入口、起旋区、分离区、轻相收集管和排出口，所述排出口包括轻相出口和重相出口。
所述内联分离设备的入口、出口、通过法兰连接到输送管路中，并根据分离介质以及对分离要求调整内联分离设备的结构尺寸或根据处理量采用并联方式组合。
所述旋流气浮罐是立式气浮罐，下部空间设有管式微气泡发生器，上部空间为浮选区；所述旋流气浮罐侧壁上部设有油水混合物切向入口和油相出口，顶部设有排气口底部设有水相出口。
本发明的油气水集输方法，其较佳的具体实施方式是：
采用上述的集输系统实现，包括以下几个部分：
1)井液汇集测量：使用测试管汇将少量油井产液输送到计量分离器中进行分离计量，使用生产管汇将大量油井产液汇集后输送到相分离器；
2)油气水三相分离：使用相分离器分离管汇来液中的气体和液体，经过内联脱水器将液体中的游离水和油相进行分离；
3)原油脱水稳定：使用电脱水器脱去上述油相中的乳化水，将含水率降到1％以下，然后进入原油稳定罐脱除易挥发组分，得到满足外输标准的原油；
4)伴生气处理：上述气体经内联脱液器脱除液体后进入燃料气系统；
5)污水处理：内联脱水器和电脱水器产生的含油污水经所述污水处理装置处理达标后直接排海。
本发明的海上油田油气水集输系统及方法，通过在游离水分离装置、伴生气处理装置以及污水处理装置采用超重力分离技术，提高了分离效率，减少了分离设备的数量，简化了流程，更重要的是可以使设备的占地面积缩减为常规重力设备的1/4，重量缩减为常规重力设备的1/18，有效减少了海上平台的建设投资。另外，采用立式旋流气浮技术处理含油污水，不仅结构紧凑，而且高效环保，处理后污水满足排海要求。
具体实施例：
如图1所示，本发明的海上油田油气水集输系统，包括汇集测量装置1、多相输送泵6、游离水分离装置2、乳化水分离装置3、伴生气处理装置5、污水处理装置4和原油稳定罐7；其中，
游离水分离装置2上游经多相输送泵6与汇集测量装置1连接，下游接有三条分支管路，根据管内介质分别与乳化水分离装置3、伴生气处理装置5、污水处理装置4相连接，乳化水分离装置3下游与原油稳定罐连接；
上述汇集测量装置1包括并联连接的生产管汇11和测试管汇12，所述生产管汇11将大部分井口来液汇集后输送至多相输送泵，所述测试管汇12将少量井口来液送至计量分离器13进行气液分离，分离后的气相通过气体流量计14计量后汇入输送管道送至多相输送泵，分离后的液相通过液体流量计15以及分析仪计量分析后汇入输送管道送至多相输送泵；
井口来液经多相输送泵6增压后输送至游离水分离装置2，进入游离水分离装置2中的相分离器21实施气液分离，分离出的气相通过管道输送至伴生气处理装置5，分离出的液相(油水混合物)经增压泵22增压后进入内联脱水器23实施油水分离，分离出的游离水进入污水处理装置4，分离出的油相进入乳化水分离装置3；
上述进入伴生气处理装置5的气体经压缩机51增压后进入内联脱液器52脱除气体中携带的少量液体，脱除液体的干燥气体一部分进入锅炉燃料气管道作为用户燃料，剩余部分进入火炬系统燃烧掉；
进入乳化水分离装置3的油相经热处理器供给泵31增压后进入加热器34加热，加热后的油相输送至电脱水器35，通过电场作用破乳以分离出油相中的乳化水，分离出的乳化水输送至污水处理装置4，电脱水器35处理后含水率小于1％的原油输送至原油稳定罐7；
在原油稳定罐7中，易挥发的轻烃组分挥发后输送至锅炉燃料气管道作为用户燃料，稳定后的原油经外输管道外输；
进入污水处理装置的污水包括两部分，一是上述内联脱水器23分离出的游离水，经增压泵43增压后进入内联旋流器44实施油水分离；二是上述电脱水器35分离出来的乳化水，与上述内联旋流器44分离出来的污水一起经增压泵45增压后进入旋流气浮罐46进一步实施油水分离；旋流气浮罐46处理后的含油污水经增压泵47增压后进入过滤器48过滤，过滤后的污水满足排海标准直接排海；上述内联旋流器44、旋流气浮罐46、过滤器48分离出来的油相汇集后输送至污油罐42，经增压泵41增压后送至内联脱水器23实施油水分离。
上述相分离器21、内联脱液器22、内联脱气器52和内联旋流器44统称为内联分离设备，为本发明人自主研制开发的产品，其工作原理如图2所示，整体采用管式结构，通过旋转流场产生的超重力实施多相分离。具体工作过程如下所述：具有密度差的两相或者三相混合相在一定压力下从混合物入口61进入分离设备，流经起旋区62时在起旋叶片的作用下产生高速旋转，进入分离区后63后在离心力的作用下，密度较小的轻相在中心汇集成核，经轻相收集管64收集后通过轻相出口66排出，密度较大的重相在外侧环形空间汇集然后通过重相出口65排出。上述分离器入口61、出口65、66可通过法兰连接到输送管路中，结构紧凑、轻便。另外，可根据分离介质以及对分离效果的要求，调整内联分离设备的结构尺寸；可根据处理量的要求，对内联分离设备采用并联的方式组合。采用并联方式组合时，推荐选用图3所示的出口结构，可实现一维空间结构，不仅组合方便，而且大大减少占地空间。
立式旋流气浮分离罐46为本发明人自主研制开发的产品，其结构如图4所示，利用管式微气泡发生器，向待处理的含油污水中混入大量的微细气泡，然后从上部切向入口71进入立式旋流气浮分离罐46，在中上部的分离区产生弱旋流。弱旋流一方面使得轻质的污染物颗粒和微细气泡向中心运移，另一方面促进了污染物颗粒与微细气泡之间的碰撞粘附，形成密度更小的气泡-污染物絮体，在重力和离心力的双重作用下絮体迅速上浮至水面，形成“一次气浮作用”。浮升到液面的气泡-污染物絮体可以自容器顶部排气口靠压力排出，也可以采取重力自流排出；处理后的污水从底部排出，部分处理后的水回流和顶部排出气体在气液混合泵中再次混合，带有大量微细气泡的回流水在容器下部经气液混合物入口73进入，起到“二次气浮作用”。总体来看，含油污水相当于在旋流气浮分离罐内进行了一次旋流分离和二次气浮分离，因此除油效率较常规旋流分离设备和常规气浮分离设备有较大幅度提升。
所述电脱水器33和过滤器48在油水分离过程中已经得到了广泛应用，本发明不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种海上油田油气水集输系统，其特征在于，包括汇集测量装置(1)、多相输送泵(6)、游离水分离装置(2)、乳化水分离装置(3)、伴生气处理装置(5)、污水处理装置(4)和原油稳定罐(7)；
所述汇集测量装置(1)包括并联连接的生产管汇(11)和测试管汇(12)，所述测试管汇(12)通过管道后续依次连接计量分离器(13)和流量计，所述流量计包括气体流量计(14)和液体流量计(15)以及分析仪；
所述游离水分离装置(2)通过管道依次连接有相分离器(21)、增压泵(22)、内联脱水器(23)，所述相分离器(21)上游经多相输送泵(6)与汇集测量装置(1)连接，下游气相出口与伴生气处理装置(5)连接，下游液相出口与增压泵(22)连接；
所述乳化水分离装置(3)通过管道依次连接有热处理器供给泵(31)、加热器(34)、电脱水器(35)，所述热处理器供给泵(31)与内联脱水器(23)的油相出口连接，所述电脱水器的油相出口与原油稳定罐(7)连接，所述电脱水器的水相出口经增压泵(45)与旋流气浮罐(46)的入口(71)连接；
所述伴生气处理装置(5)包括经管道依次连接的压缩机(51)和内联脱液器(52)，所述内联脱液器(52)的液相出口与闭式系统连接，气相出口与火炬系统和锅炉燃料气系统连接；
所述污水处理装置(4)包括内联旋流器(44)、旋流气浮罐(46)、过滤器(48)、污油罐(42)以及泵系统(41)、(43)、(45)、(47)，所述内联旋流器(44)上游经增压泵(43)与内联脱水器(23)的水相出口连接，所述旋流气浮罐(46)上游经增压泵(45)与内联旋流器(44)以及电脱水器(35)的水相出口连接，所述过滤器(48)上游经增压泵(47)与旋流气浮罐的水相出口连接，所述内联旋流器(44)、旋流气浮罐(46)、过滤器(48)的油相出口均与所述污油罐(42)的入口连接，所述污油罐(42)的出口经增压泵(41)与内联脱水器(23)的入口连接。
2.根据权利要求1所述的海上油田油气水集输系统，其特征在于，所述相分离器(21)、内联脱液器(22)、内联脱气器(52)和内联旋流器(44)统称为内联分离设备，整体采用管式结构，通过旋转流场产生的超重力实施多相分离，所述内联分离设备，包括依次连接的混合物入口(61)、起旋区(62)、分离区(63)、轻相收集管(64)和排出口，所述排出口包括轻相出口(66)和重相出口(65)。
3.根据权利要求2所述的海上油田油气水集输系统，其特征在于，所述内联分离设备的入口(61)、出口(65)、(66)通过法兰连接到输送管路中，并根据分离介质以及对分离要求调整内联分离设备的结构尺寸或根据处理量采用并联方式组合。
4.根据权利要求1所示的海上油田油气水集输系统，其特征在于，所述旋流气浮罐(46)是立式气浮罐，下部空间设有管式微气泡发生器(73)，上部空间为浮选区(72)；所述旋流气浮罐侧壁上部设有油水混合物切向入口(71)和油相出口(75)，顶部设有排气口(76)底部设有水相出口(74)。
5.一种油田油气水集输方法，其特征在于，采用权利要求1至4任一项所述的集输系统实现，包括以下几个阶段：
1)井液汇集测量：使用测试管汇将少量油井产液输送到计量分离器中进行分离计量，使用生产管汇将大量油井产液汇集后输送到相分离器；
2)油气水三相分离：使用相分离器分离管汇来液中的气体和液体，经过内联脱水器将液体中的游离水和油相进行分离；
3)原油脱水稳定：使用电脱水器脱去上述油相中的乳化水，将含水率降到1％以下，然后进入原油稳定罐脱除易挥发组分，得到满足外输标准的原油；
4)伴生气处理：上述气体经内联脱液器脱除液体后进入燃料气系统；
5)污水处理：内联脱水器和电脱水器产生的含油污水经所述污水处理装置处理达标后直接排海。
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