CN107013204A - 一种油气水固多相分离方法和分离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油气水固多相分离方法和分离系统，包括依次连接的一级气液分离器、一级分离管、液固旋流器、二级气液分离器、二级分离管、沉降管和储液罐，利用了管道特性、油气水固介质的密度差及动态分离实现快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险。流程中分离管是由水平管和立管组成，液固分离是采用传统的液固分离设备，该分离装置完全可以替代传统的三相分离设备实现油气站场的油气水固的分离要求，还可以缩短制造、安装周期，降低制造和管理运行成本。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气业和污水处理领域，具体涉及一种油气水固多相分离方法和分离系统。
背景技术
随着我国大多数油田逐步进入中后期开采，原油含水率不断提高。一方面，是采出液及污水处理量急剧增加，集输系统的一些工艺设备不能满足生产要求，原油集输过程中被加热原油的含水和总液量增大，导致生产能耗大幅度增加；另一方面，由于三次采油技术的推广应用以及高稠、高粘原油的开发，油、气、水、固分离难度增大，特别是污水处理的难度急剧增加，对油气水固的处理设备提出了更高的要求。此外，随着油田开发开采的进行，各站场原有的分离器由于其设计条件和运行参数不能适应实际变化，难以达到油、水分离要求。从目前国内各油田三相分离器使用情况来看，由于设计三相分离器的理论和经验明显不足，加之国情和工厂制造等情况的差异，往往使得三相分离设备与现场提供的实际操作参数不相适应，加之来液中固体颗粒在稳定段的沉积影响，导致三相分离器的分离效果差，很多三相分离器形同虚设。另外，从安全管理来看，三相分离器属于压力容器，它本身存在聚能效应，其失效模式属于爆炸失效。为了降低安全风险，使其从爆炸失效转化为泄漏失效，既能节能环保，又尽可能实现原有三相分离器的分离效果，且建设和运行费用较原系统低的油气水固分离方法的研究成为当务之急。
发明内容
本发明的目的是克服现有的分离设备存在的油气水固分离效果差的问题。
为此，本发明提供了一种油气水固多相分离方法，包括以下步骤：
步骤一，一级气液分离
来液由来液总管线进入一级气液分离器，经过气液分离，气体由排气管线一排出，液体经过接管一进入一级分离管；
步骤二，二级油液分离
液体经一级分离管动态分离，分离出来的油相经油出口管线排出，分离出的液相经接管二排至液固旋流器；
步骤三，三级固液分离
含油污水从液固旋流器分离出来的固体颗粒通过接管五排至储沙罐，然后经排沙管线排出，分离出来的液体经顶部的接管三排至二级气液分离器；
步骤四，四级气液分离
经二级气液分离器分离出的气体由顶部的排气管线二排出，液体由底部的接管四排至二级分离管；
步骤五，五级油水分离
二级分离管对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油沿接管七排至储液罐，分离出来的液体经接管六排至沉降管进行深度沉降，沉降后的水相由排水管线排出，沉降后的其他液相由接管八排至储液罐，此时储液罐对由接管七、接管八排出的液体进行存储，然后再通过增压泵将储液罐内的液体泵至一级气液分离器，进行循环分离。
一种油气水固多相分离系统，包括来液总管线，所述来液总管线的出口连接至一级气液分离器的入口，一级气液分离器顶端的出口连接着排气管线一，底端的出口通过接管一连接着一级分离管的入口，一级分离管的上出口连接着油出口管线，下出口通过接管二连接着液固旋流器，液固旋流器的底端通过接管五连接至储沙罐入口，储沙罐出口连接着排沙管线，液固旋流器的顶端通过接管三连接至二级气液分离器的入口，二级气液分离器顶端的出口连接着排气管线二，底端的出口通过接管四连接着二级分离管的入口，二级分离管的上出口通过接管七连接至储液罐，下出口通过接管六连接着沉降管的入口，沉降管的出口连接着排水管线，沉降管在靠近出口的位置开设管口，管口通过接管八连接至储液罐，储液罐的底端通过接管九连接着增压泵，增压泵通过接管十连接至一级气液分离器的入口。
所述一级分离管和二级分离管结构相同，均由水平管和与水平管垂直的多根立管组成，所述水平管有三层且按照上中下平行放置，立管设有上下两排，每一排立管位于上下相邻的水平管之间并与上下水平管连通，且两排立管错位设置；
所述一级分离管和二级分离管的入口均开设在三层水平管一端的中间管的端部，上出口开设在上部管的端部，下出口开设在下部管的端部，下出口和上出口位于水平管的同一端，且下出口和上出口与入口相对。
所述沉降管为S型管或直管，沉降管的入口安装着液体缓冲装置，靠近出口的管口通过偏心大小头与接管八连接。
所述沉降管上设有至少一个污油集油包。
所述一级分离管和二级分离管内均设置有油液界面仪、温度检测仪。
本发明的有益效果：本发明提供的这种油气水固多相分离方法和系统，利用了管道特性、油气水固介质的密度差及动态分离实现快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险。流程中分离管是由水平管和立管组成，液固分离是采用传统的液固分离设备，该分离装置完全可以替代传统的三相分离设备实现油气站场的油气水固的分离要求，还可以缩短制造、安装周期，降低制造和管理运行成本。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是油气水固多相分离系统的结构示意图。
附图标记说明：1、来液总管线；2、排气管线一；3、一级气液分离器；4、接管一；5、一级分离管；6、油出口管线；7、接管二；8、液固旋流器；9、接管三；10、二级气液分离器；11、排气管线二；12、接管四；13、排沙管线；14、储沙罐；15、接管五；16、二级分离管；17、接管六；18、接管七；19、沉降管；20、接管八；21、排水管线；22、储液罐；23、接管九；24、增压泵；25、接管十；26、水平管；27、立管；28、偏心大小头。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了如图1所示的一种油气水固多相分离方法，包括以下步骤：
步骤一，一级气液分离
来液由来液总管线1进入一级气液分离器3，经过气液分离，气体由排气管线一2排出，液体经过接管一4进入一级分离管5；
步骤二，二级油液分离
液体经一级分离管5动态分离，分离出来的油相经油出口管线6排出，分离出的液相经接管二7排至液固旋流器8；
步骤三，三级固液分离
含油污水从液固旋流器8分离出来的固体颗粒通过接管五15排至储沙罐14，然后经排沙管线13排出，分离出来的液体经顶部的接管三9排至二级气液分离器10；
步骤四，四级气液分离
经二级气液分离器10分离出的气体由顶部的排气管线二11排出，液体由底部的接管四12排至二级分离管16；
步骤五，五级油水分离
二级分离管16对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油沿接管七18排至储液罐22，分离出来的液体经接管六17排至沉降管19进行深度沉降，沉降后的水相由排水管线21排出，沉降后的其他液相由接管八20排至储液罐22，此时储液罐22对由接管七18、接管八20排出的液体进行存储，然后再通过增压泵24将储液罐22内的液体泵至一级气液分离器3，进行循环分离。
需要说明的是，一级分离管5和二级分离管16的管路上串接着安全阀，所有的接管以及来液总管线1、排气管线2、油出口管线6、排气管线二11、排沙管线13和排水管线21上分别串接着阀门，用于打开或者关闭相应的管路，方便检修和维护。且油气水固多相分离系统内的各个部件可以组成安装在一个橇体上，也可以组成多个橇体，或者直接建成在地面上。
本发明提供的这种油气水固多相分离系统，利用了管道特性、油气水固介质的密度差及动态分离实现快速分离，突破了传统需要借助容器才能实现多相分离的做法，将压力容器的爆炸失效模式转化为压力管道的泄漏失效模式，从而大大降低设备安全管理风险。流程中分离管是由水平管和立管组成，液固分离是采用传统的液固分离设备，该分离装置完全可以替代传统的三相分离设备实现油气站场的油气水固的分离要求，还可以缩短制造、安装周期，降低制造和管理运行成本。
实施例2：
为了克服现有的分离设备存在的油气水固分离效果差的问题，本实施例提供了一种如图1所示的油气水固多相分离系统，包括来液总管线1，所述来液总管线1的出口连接至一级气液分离器3的入口，一级气液分离器3顶端的出口连接着排气管线一2，底端的出口通过接管一4连接着一级分离管5的入口，一级分离管5的上出口连接着油出口管线6，下出口通过接管二7连接着液固旋流器8，液固旋流器8的底端通过接管五15连接至储沙罐14入口，储沙罐14出口连接着排沙管线13，液固旋流器8的顶端通过接管三9连接至二级气液分离器10的入口，二级气液分离器10顶端的出口连接着排气管线二11，底端的出口通过接管四12连接着二级分离管16的入口，二级分离管16的上出口通过接管七18连接至储液罐22，下出口通过接管六17连接着沉降管19的入口，沉降管19的出口连接着排水管线21，沉降管19在靠近出口的位置开设管口，管口通过接管八20连接至储液罐22，储液罐22的底端通过接管九23连接着增压泵24，增压泵24通过接管十25连接至一级气液分离器3的入口。
该油气水固多相分离系统的工作过程如下：
来液从来液总管线1进入一级气液分离器3，经过分离，气体由排气管线一2排出，液体经过接管一4进入一级分离管5，经一级分离管5动态分离进行快速油水分离，分离出来的油相经油出口管线6排出，分离出的液相经接管二7排至液固旋流器8，含油污水从液固旋流器8分离出来的固体颗粒通过接管五15排至储沙罐14，然后经排沙管线13排出，含油污水从液固旋流器8分离出来的液体经顶部的接管三9排至二级气液分离器10，再次经过分离后，气体由二级气液分离器10顶部的排气管线二11排出，液体由底部的接管四12排至二级分离管16，二级分离管16对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油沿接管七18排至储液罐22，分离出来的液体经接管六17排至沉降管19进行深度沉降，沉降后的水相由排水管线21排出，沉降后的其他液相由接管八20排至储液罐22，此时储液罐22对由接管七18、接管八20排出的液体进行存储，然后再通过增压泵24将储液罐22内的液体泵至一级气液分离器3，进行循环分离。
需要说明的是，以上各个部件，如一级气液分离器3、一级分离管5、液固旋流器8、二级气液分离器10、二级分离管16、沉降管19、储液罐22可以根据现场处理要求随意进行组合，使整个装置模块化，便于安装和实现油气水固的多相分离。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述一级分离管5和二级分离管16结构相同，均由水平管26和与水平管26垂直的多根立管27组成，所述水平管26有三层且按照上中下平行放置，立管27设有上下两排，每一排立管27位于上下相邻的水平管26之间并与上下水平管26连通，且两排立管27错位设置；
所述一级分离管5和二级分离管16的入口均开设在三层水平管26一端的中间管的端部，上出口开设在上部管的端部，下出口开设在下部管的端部，下出口和上出口位于水平管26的同一端，且下出口和上出口与入口相对。
一级分离管5和二级分离管16采用水平管26和与水平管26垂直的多根立管27的三层管路系统，利用油气水固介质的密度差及动态分离快速实现分离，在本实施例中，采用了一级和二级两套分离管，而在实际应用中，可根据具体情况，增加或减少分离管，实现最优分离。
实施例4：
在实施例1的基础上，所述沉降管19为S型管或直管，沉降管19的入口安装着液体缓冲装置，靠近出口的管口通过偏心大小头28与接管八20连接。
需要说明的是，液体缓冲装置采用的现有的成熟的结构，不作为本实施例的发明点，因此不作详细的说明。之所以在沉降管19入口安装液体缓冲装置，是为了减少液体对沉降管19的冲蚀。
实施例5：
在实施例3的基础上，所述沉降管19上设有至少一个污油集油包。污油集油包可以收集流经沉降管19的污油，减少污油对沉降管19的冲蚀。
实施例6：
在实施例1的基础上，所述一级分离管5和二级分离管16内均设置有油液界面仪、温度检测仪。油液界面仪用于检测一级分离管5和二级分离管16内的油位和水位，温度检测仪用于检测一级分离管5和二级分离管16内液体的温度，这些数据通过有线或者无线传输给上位机，使工作人员对一级分离管5和二级分离管16内的油水各项数据有着实时全面的了解，方便生产管理，实现更为科学和合理的管理。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (6)
1.一种油气水固多相分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，一级气液分离
来液由来液总管线（1）进入一级气液分离器（3），经过气液分离，气体由排气管线一（2）排出，液体经过接管一（4）进入一级分离管（5）；
步骤二，二级油液分离
液体经一级分离管（5）动态分离，分离出来的油相经油出口管线（6）排出，分离出的液相经接管二（7）排至液固旋流器（8）；
步骤三，三级固液分离
含油污水从液固旋流器（8）分离出来的固体颗粒通过接管五（15）排至储沙罐（14），然后经排沙管线（13）排出，分离出来的液体经顶部的接管三（9）排至二级气液分离器（10）；
步骤四，四级气液分离
经二级气液分离器（10）分离出的气体由顶部的排气管线二（11）排出，液体由底部的接管四（12）排至二级分离管（16）；
步骤五，五级油水分离
二级分离管（16）对含油污水进一步进行深度油水分离，分离出来的油沿接管七（18）排至储液罐（22），分离出来的液体经接管六（17）排至沉降管（19）进行深度沉降，沉降后的水相由排水管线（21）排出，沉降后的其他液相由接管八（20）排至储液罐（22），此时储液罐（22）对由接管七（18）、接管八（20）排出的液体进行存储，然后再通过增压泵（24）将储液罐（22）内的液体泵至一级气液分离器（3），进行循环分离。
2.一种适用于权利要求1的油气水固多相分离系统，其特征在于：包括来液总管线（1），所述来液总管线（1）的出口连接至一级气液分离器（3）的入口，一级气液分离器（3）顶端的出口连接着排气管线一（2），底端的出口通过接管一（4）连接着一级分离管（5）的入口，一级分离管（5）的上出口连接着油出口管线（6），下出口通过接管二（7）连接着液固旋流器（8），液固旋流器（8）的底端通过接管五（15）连接至储沙罐（14）入口，储沙罐（14）出口连接着排沙管线（13），液固旋流器（8）的顶端通过接管三（9）连接至二级气液分离器（10）的入口，二级气液分离器（10）顶端的出口连接着排气管线二（11），底端的出口通过接管四（12）连接着二级分离管（16）的入口，二级分离管（16）的上出口通过接管七（18）连接至储液罐（22），下出口通过接管六（17）连接着沉降管（19）的入口，沉降管（19）的出口连接着排水管线（21），沉降管（19）在靠近出口的位置开设管口，管口通过接管八（20）连接至储液罐（22），储液罐（22）的底端通过接管九（23）连接着增压泵（24），增压泵（24）通过接管十（25）连接至一级气液分离器（3）的入口。
3.如权利要求2所述的油气水固多相分离系统，其特征在于：所述一级分离管（5）和二级分离管（16）结构相同，均由水平管（26）和与水平管（26）垂直的多根立管（27）组成，所述水平管（26）有三层且按照上中下平行放置，立管（27）设有上下两排，每一排立管（27）位于上下相邻的水平管（26）之间并与上下水平管（26）连通，且两排立管（27）错位设置；
所述一级分离管（5）和二级分离管（16）的入口均开设在三层水平管（26）的中间管的端部，上出口开设在上部管的端部，下出口开设在下部管的端部，下出口和上出口位于水平管（26）的同一端，且下出口和上出口与入口相对。
4.如权利要求2所述的油气水固多相分离系统，其特征在于：所述沉降管（19）为S型管或直管，沉降管（19）的入口安装着液体缓冲装置，靠近出口的管口通过偏心大小头（28）与接管八（20）连接。
5.如权利要求3所述的油气水固多相分离系统，其特征在于：所述沉降管（19）上设有至少一个污油集油包。
6.如权利要求2所述的油气水固多相分离系统，其特征在于：所述一级分离管（5）和二级分离管（16）内均设置有油液界面仪、温度检测仪。
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2017
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