CN106367102A - 聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法。其目的是为了提供一种脱水效果好、工作效率高的原油脱水系统及其脱水方法。本发明包括供液装置、进料器、离心装置和至少一个微波加热装置。微波加热装置又包括箱体、微波发生器、磁共管、微波加热管和波导管，微波加热管设置在箱体内部，微波加热管的两端分别从箱体的两侧伸出，箱体内部设置有多根磁共管，各磁共管通过波导管与微波发生器的微波输出端连接，供液装置的输出端和进料器的输出端与微波加热管的一端连通，进料器内部装有破乳剂，破乳剂内部混合有微量的液态树脂，微波加热管的另一端与离心装置的输入端连通，微波加热管采用非吸波材料制成。

Description

聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法
技术领域
本发明涉及一种原油脱水技术领域，特别是涉及一种聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法。
背景技术
从油井中开采出的原油一般都含有一定数量的水，而原油含水多了会给储运造成设备和能耗上的浪费；其次，原油中的水多数含有盐类，其会加速设备、容器和管线的腐蚀；再次，在石油炼制过程中，水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，压力的急剧上升会影响炼厂正常操作和产品质量，甚至会发生爆炸，因此外输原油前，需要对原油进行脱水，使其自身的含水量不超过0.5％。在油气田开发过程中，原油的脱水不可避免，其主要原因还表现在以下几个方面：一是原油产出过程的乳化，由于原油在储层流动过程中不可避免与地下水和运移颗粒接触，从而导致乳化，并携带油砂出来；二是开采方式导致的原油乳化，由于为提高原油产量及采收率需要，需要采取如酸化、压裂及注入聚合物等措施，而工作液中加入了高分子物质、表面活性剂等化学添加剂，导致外来流体乳化原油，而乳化的原油会对炼油造成很大的困惑，如含水过高会造成跳闸，增加管线腐蚀风险等。
现有的脱水破乳的方法主要有化学脱水法、电破乳脱水法和沉降法：
1、化学法脱水就是加入化学破乳剂，其能有效地使乳状液破坏的试剂，它们通常是在油水界面上有强烈吸附倾向，但又不能形成牢固的界面膜的一类表面活性剂，化学破乳法脱水不能单独起作用，它通过加入一定浓度的破乳剂后，破坏W/O乳状液的稳定性，然后在一定温度条件和重力沉降作用下实现油水分离。这种方法的缺点是，由于原油产出区块、产出层位不同，导致原油组成和性质不同，而化学破乳剂具有很强的针对性，因此需要针对不同原油筛选不同的破乳剂类型，才能有针对性地破乳并脱水。对于连通性较好大区块油田，原油性质比较单一，组份差别不大的原油比较适宜，但是复杂断块油田来说，由于原油性质变化大，筛选普适性的破乳剂会比较困难。另外，还可能存在加入化学破乳剂过多的情况，过多的破乳剂、原油和水一同混合，进一步增加了原油脱水的难度。
2、电破乳脱水法是油田比较常用的脱水技术，用于电破乳的高强度电场，有交流电、直流电、交-直流电或者脉冲供电等。其基本原理就是通过电离子的作用，诱导原油带电粒子电泳，进而中和乳液颗粒电荷，降低层间电位差或使Z向电位为零，降低乳化界面厚度，从而破坏乳化液的稳定性，达到破乳及油水分离之目的。这种方法的缺点是，电脱水设备由于脱水速度比较慢，但为了满足生产需要，提高处理能力，设备设计一般比较庞大，占地面积多，比较适合于大型原油处理厂处理原油，以产生规模效益，而对于空间有限的海上平台来说，这种方法显得有些不合时宜；另外是无法处理含水较高的原油，如果含水量大于15％，则会引起跳闸现象。
3、沉降法是最传统的原油脱水方法，是利用原油和水的密度差实现原油与水分离，这是一种低沉本的方法。这种方法的缺点是，沉降法是利用油与水的密度差将其分离，其沉降速度也要受密度差大小、粘度高低、乳化液稳定程度等因素影响，对于原油粘度高、油水密度差较小原油，特别是聚合物驱其乳状液非常稳定的原油，由于沉降分离速度非常慢，甚至无法脱水，难以满足生产需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、脱水效果好、工作效率高的聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中，包括供液装置、进料器、离心装置和至少一个微波加热装置，微波加热装置又包括箱体、微波发生器、磁共管、微波加热管和波导管，微波加热管设置在箱体内部，微波加热管的两端分别从箱体的两侧伸出，箱体内部设置有多根磁共管，各磁共管通过波导管与微波发生器的微波输出端连接，供液装置的输出端和进料器的输出端与微波加热管的一端连通，进料器内部装有破乳剂，破乳剂内部混合有微量的液态树脂，微波加热管的另一端与离心装置的输入端连通，微波加热管采用非吸波材料制成。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述供液装置的输出端和进料器的输出端与微波加热管之间设置有三通电磁阀，供液装置与三通电磁阀之间、进料器与三通电磁阀之间、三通电磁阀与微波加热装置之间都通过输料管道连接。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述微波加热管与离心装置的输入端之间设置有双向电磁阀，微波加热装置与双向电磁阀之间、双向电磁阀与离心装置之间都通过输料管道连接。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述微波加热装置数量为多个时，各微波加热装置之间并联或者串联连接。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述供液装置的材质为不锈钢、铸铁或者陶瓷，供液装置采用离心泵、螺杆泵、柱塞泵或者射流泵。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述进料器内部的破乳剂采用阴离子破乳剂、阳离子破乳剂或者非离子型破乳剂，加入量为1ppm～5％，进料器内部的破乳剂还可采用无机盐破乳剂，加入量为0～10％，阴离子破乳剂、阳离子破乳剂、非离子型破乳剂和无机盐破乳剂单独使用或者混合使用。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述阴离子破乳剂采用脂肪酸盐、磺酸盐类、烷基苯磺酸盐和/或聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等；阳离子破乳剂采用氯化十四烷基三甲基铵；非离子型破乳剂采用聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇(或苯酚)醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚等；无机盐破乳剂采用氧化钙、氯化钙、高锰酸钾、过硫酸盐、硝酸-硝酸盐、次氯酸盐、重铬酸钾或者过硫酸盐-亚硫盐。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统，其中所述多根磁共管在箱体内部的顶端和底端并排设置。
本发明聚合物驱原油快速脱水方法，其中，包括以下步骤：
步骤一，通过供液装置和进料器分别将原油和混有微量液态树脂的破乳剂加入微波加热管内；
步骤二，打开微波发生器和微波加热管，原油在微波加热管内降粘、破乳，原油充分脱水后，改变微波发生器的频率，在该频率的微波下混合有微量液态树脂的过多破乳剂趋于固态；
步骤三，将微波加热管内部的混合物通入离心装置内，离心装置对油、水与破乳剂反应后的产物以及剩余的破乳剂进行分离。
本发明聚合物驱原油快速脱水方法，其中所述微波发生器发出的微波频率为300MHz～300GHz，微波加热管的温度低于100℃。
本发明聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法与现有技术不同之处在于：本发明向微波加热管内加入混合好的原油和破乳剂，在加热和微波的作用下，对原油的脱水起到催化作用，加快原油脱水的速度和反应的效率，保证原油充分脱水。破乳剂内混合有微量液态树脂，在破乳剂过多的情况下，可通过改变微波发生器的微波频率使过多破乳剂趋于固态，在离心装置的作用下，大大提高了油、水与破乳剂反应后的产物以及剩余的破乳剂的分离效率，保证分离彻底，根据实施例能够看出，分离后的聚驱原油含水量小于5％，能够达到国家对原油含水量的要求。对原油加热的温度低于100℃，能耗低，降低企业的成本。在原油过多的情况下，可采用多个微波加热装置并联或者串联的方式进行连接，进一步增大对原油脱水的处理效率。供液装置、进料器和离心装置都可采用多种设备选择使用，破乳剂也可采用一种或者多种混合，对设备和破乳剂的要求低，适于在多种工况下推广使用。
下面结合附图对本发明聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明聚合物驱原油快速脱水系统的结构示意图；
图2为本发明聚合物驱原油快速脱水系统中微波加热装置的结构示意图。
具体实施方式
聚合物驱原油是指油田为提高采收率而采用聚合物驱产出的原油，简称聚驱原油。
如图1所示，为本发明聚合物驱原油快速脱水系统的结构示意图，包括供液装置2、进料器3、离心装置4和至少一个微波加热装置1，供液装置2的输出端和进料器3的输出端通过三通电磁阀5与微波加热装置1的输入端连通，进料器3内部装有破乳剂，破乳剂内部混合有微量的液态树脂，供液装置2与三通电磁阀5之间、进料器3与三通电磁阀5之间、三通电磁阀5与微波加热装置1之间都通过输料管道连接。微波加热装置1的输出端通过双向电磁阀6与离心装置4的输入端连通，微波加热装置1与双向电磁阀6之间、双向电磁阀6与离心装置4之间都通过输料管道连接。微波加热装置1的微波频率为300MHz～300GHz，加热温度为0～500℃。当采用多个微波加热装置1时，各微波加热装置1之间可并联或者串联连接。
供液装置2根据原油粘度不同，可采用离心泵、螺杆泵、柱塞泵或者射流泵，供液装置2的材质可采用不锈钢、铸铁或者陶瓷。
进料器3可采用计量柱塞泵、螺杆进料器、射流泵、漏斗或者滴灌设备。
进料器3内部的破乳剂可采用阴离子破乳剂、阳离子破乳剂或者非离子型破乳剂，加入量为1ppm～5％，阴离子破乳剂可为脂肪酸盐、磺酸盐类、烷基苯磺酸盐和/或聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等；阳离子破乳剂可为氯化十四烷基三甲基铵等；非离子型破乳剂可为聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇(或苯酚)醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚等。进料器3内部的破乳剂还可采用无机盐破乳剂，加入量为0～10％，无机盐破乳剂可为氧化钙、氯化钙、高锰酸钾、过硫酸盐、硝酸-硝酸盐、次氯酸盐、重铬酸钾或者过硫酸盐-亚硫盐等。阴离子破乳剂、阳离子破乳剂、非离子型破乳剂和无机盐破乳剂可单独使用，也可多个混合使用。
离心装置4可采用叠螺机、离心分离机、卧螺离心分离机、蝶式分离机等。
如图2所示，为本发明聚合物驱原油快速脱水系统中微波加热装置的结构示意图，微波加热装置1又包括箱体7、微波发生器10、磁共管9、微波加热管8和波导管11，微波加热管8沿水平方向设置在箱体7内部，微波加热管8的两端分别穿过箱体7的两侧内壁从箱体7的两侧伸出，微波加热管8的两端分别为微波加热装置1的输入端和输出端。箱体7内部的顶端和底端并排设置有多根磁共管9，各磁共管9通过波导管11与微波发生器10的微波输出端连接。微波加热管8采用塑料、陶瓷或者玻璃等非吸波材料制成。
本发明聚合物驱原油快速脱水方法，包括以下步骤：
步骤一，通过供液装置2将原油泵入微波加热装置1的微波加热管8内，同时通过进料器3将混有微量液态树脂的破乳剂加入到微波加热管8内，在进入微波加热管8之前，原油和破乳剂在三通电磁阀5内进行混合。
步骤二，打开微波发生器10和微波加热管8，微波发生器10发出的微波频率为300MHz～300GHz，微波加热管8的温度低于100℃，在加热和破乳剂的作用下原油在微波加热管8内降粘、破乳，原油充分脱水后，改变微波发生器10的频率，在该频率的微波下混合有微量液态树脂的过多破乳剂趋于固态。
步骤三，将微波加热管8内部的混合物通入离心装置4内，在离心装置4的离心作用下，对油、水与破乳剂反应后的产物以及剩余的破乳剂可被充分分离。
实施例一：某油田聚驱原油密度0.891，粘度210mPa.s，含水59.3％，以3m3/h处理速度，升温到50℃，同时投加破乳剂浓度2％，分离后含水3.4％。
实施例二：某油田聚驱原油密度0.924，粘度26000mPa.s，含水69.5％，以1m3/h处理速度，升温到65℃，加破乳剂浓度5％，分离脱水后含水3.35％。
实施例三：某油田聚驱原油密度0.912，粘度196mPa.s，含水56.7％，以1m3/h处理速度，升温到60℃，投加破乳剂浓度4％，分离脱水后含水4.11％。
聚合物驱原油快速脱水系统及其脱水方法，向微波加热管8内加入混合好的原油和破乳剂，在加热和微波的作用下，对原油的脱水起到催化作用，加快原油脱水的速度和反应的效率，保证原油充分脱水。破乳剂内混合有微量液态树脂，在破乳剂过多的情况下，可通过改变微波发生器10的微波频率使过多破乳剂趋于固态，在离心装置4的作用下，大大提高了油、水与破乳剂反应后的产物以及剩余的破乳剂的分离效率，保证分离彻底，根据实施例能够看出，分离后的聚驱原油含水量小于5％，能够达到国家对原油含水量的要求。对原油加热的温度低于100℃，能耗低，降低企业的成本。在原油过多的情况下，可采用多个微波加热装置1并联或者串联的方式进行连接，进一步增大对原油脱水的处理效率。供液装置2、进料器3和离心装置4都可采用多种设备选择使用，破乳剂也可采用一种或者多种混合，对设备和破乳剂的要求低，适于在多种工况下推广使用。本发明结构简单、脱水效果好、工作效率高，与现有技术相比具有明显的优点。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：包括供液装置(2)、进料器(3)、离心装置(4)和至少一个微波加热装置(1)，微波加热装置(1)又包括箱体(7)、微波发生器(10)、磁共管(9)、微波加热管(8)和波导管(11)，微波加热管(8)设置在箱体(7)内部，微波加热管(8)的两端分别从箱体(7)的两侧伸出，箱体(7)内部设置有多根磁共管(9)，各磁共管(9)通过波导管(11)与微波发生器(10)的微波输出端连接，供液装置(2)的输出端和进料器(3)的输出端与微波加热管(8)的一端连通，进料器(3)内部装有破乳剂，破乳剂内部混合有微量的液态树脂，微波加热管(8)的另一端与离心装置(4)的输入端连通，微波加热管(8)采用非吸波材料制成。
2.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述供液装置(2)的输出端和进料器(3)的输出端与微波加热管(8)之间设置有三通电磁阀(5)，供液装置(2)与三通电磁阀(5)之间、进料器(3)与三通电磁阀(5)之间、三通电磁阀(5)与微波加热装置(1)之间都通过输料管道连接。
3.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述微波加热管(8)与离心装置(4)的输入端之间设置有双向电磁阀(6)，微波加热装置(1)与双向电磁阀(6)之间、双向电磁阀(6)与离心装置(4)之间都通过输料管道连接。
4.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述微波加热装置(1)数量为多个时，各微波加热装置(1)之间并联或者串联连接。
5.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述供液装置(2)的材质为不锈钢、铸铁或者陶瓷，供液装置(2)采用离心泵、螺杆泵、柱塞泵或者射流泵。
6.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述进料器(3)内部的破乳剂采用阴离子破乳剂、阳离子破乳剂或者非离子型破乳剂，加入量为1ppm～5％，进料器(3)内部的破乳剂还可采用无机盐破乳剂，加入量为0～10％，阴离子破乳剂、阳离子破乳剂、非离子型破乳剂和无机盐破乳剂单独使用或者混合使用。
7.根据权利要求6所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述阴离子破乳剂采用脂肪酸盐、磺酸盐类、烷基苯磺酸盐和/或聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等；阳离子破乳剂采用氯化十四烷基三甲基铵；非离子型破乳剂采用聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇(或苯酚)醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚等；无机盐破乳剂采用氧化钙、氯化钙、高锰酸钾、过硫酸盐、硝酸-硝酸盐、次氯酸盐、重铬酸钾或者过硫酸盐-亚硫盐。
8.根据权利要求1所述的聚合物驱原油快速脱水系统，其特征在于：所述多根磁共管(9)在箱体(7)内部的顶端和底端并排设置。
9.权利要求1中聚合物驱原油快速脱水系统采用的脱水方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，通过供液装置(2)和进料器(3)分别将原油和混有微量液态树脂的破乳剂加入微波加热管(8)内；
步骤二，打开微波发生器(10)和微波加热管(8)，原油在微波加热管(8)内降粘、破乳，原油充分脱水后，改变微波发生器(10)的频率，在该频率的微波下混合有微量液态树脂的过多破乳剂趋于固态；
步骤三，将微波加热管(8)内部的混合物通入离心装置(4)内，离心装置(4)对油、水与破乳剂反应后的产物以及剩余的破乳剂进行分离。
10.根据权利要求9所述的聚合物驱原油快速脱水方法，其特征在于：所述微波发生器(10)发出的微波频率为300MHz～300GHz，微波加热管(8)的温度低于100℃。
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