CN108034447A - 一种原油重力沉降罐装置及其原油沉降方法 - Google Patents

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    • C10G33/08—Controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C10G33/06—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with mechanical means, e.g. by filtration

Abstract

本发明涉及一种原油重力沉降罐装置，包括原油储罐以及与原油储罐连接的沉降控制机构，沉降控制机构包括设置在原油储罐一侧的过程接口与上压力接口连接、过程接口与下压力接口连接以及通过毛细管与上压力接口和下压力接口连接的差压变送器，下压力接口位于上压力接口的下方，在进行原油沉降工作时，沉降控制机构中的差压变送器通过显示数值实时对油水界面进行有效、精确以及及时的测量，通过精确的测定油水界面的位置来控制重力沉降罐是进行排水模式还是进行排油模式，该结构简单，操作方便，并且精确度高。

Description

一种原油重力沉降罐装置及其原油沉降方法
技术领域
本发明涉及石油天然气行业的原油脱水领域，尤其是涉及一种原油重力沉降罐装置及其原油沉降方法。
背景技术
从井中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浪费，增加设备耗能。原油中的水多数含有盐类，加速了设备和管线的腐蚀。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，压力上升，影响炼油厂正常操作和产品质量。现如今开采出的原油的含水率很高，工业上原油除水通常是工作人员根据经验或者通过肉眼观察来操作排水还是排油，采用这种方法对于需要处理大容量原油来说，精确度明显不够，很容易产生误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、精确度高并且易于使用的原油重力沉降罐装置。
本发明所采用的技术方案是，一种原油重力沉降罐装置，包括原油储罐以及与原油储罐连接的沉降控制机构，沉降控制机构包括设置在原油储罐一侧的过程接口与上压力接口连接、过程接口与下压力接口连接以及通过毛细管与上压力接口和下压力接口连接的差压变送器，下压力接口位于上压力接口的下方。
本发明的有益效果是：在进行原油沉降工作时，沉降控制机构中的差压变送器通过显示数值实时对油水界面进行有效、精确以及及时的测量，通过精确的测定油水界面的位置来控制重力沉降罐是进行排水状态还是进行排油状态，该结构简单，操作方便，并且精确度高。
作为优先，沉降控制机构还包括与原油储罐连通的排油管路以及与原油储罐连通的进油管路，排油管路位于上压力接口和下压力接口之间，进油管路位于排油管路的下方，采用该结构，由于排油管路位于上压力接口和下压力接口之间，上压力接口和下压力接口之间的这段区间就是装置的工作范围，油水界面层在这个范围可以通过变送器的数值来清楚了解到油水界面层的位置，只要油水界面层的位置略低于排油管最底端的位置，那么就能保证排出的油里面没有夹杂水，保证排除油品的质量。
作为优先，沉降控制机构还包括与原油储罐连通的排水管路、设置在排水管路中的含水率测定仪以及设置在排水管路中的排水阀，排水管路位于下压力接口的下方，采用该结构，水的密度大于油的密度，排水管路位于下压力接口的下方，原油中的水分通过排水管路排出，含水率测定仪检测排出液体中水的含量。
作为优先，排油管路中设置有排油阀，进油管路中设置有的进油阀，采用该结构，通过排油阀来打开或者关闭排油管路，通过进油管路来打开或关闭进油管路。
作为优先，沉降控制机构还包括与差压变送器连接的报警器，含水率测定仪与报警器连接，采用该结构，当进行排水时，如果油水界面层达到极限值就可以通过报警器来进行报警，提醒工作人员及时关闭阀门；当含水率测定仪监测到排出水中含水率低于标准时，也通过报警器进行报警。
一种原油重力沉降罐装置的原油沉降方法，包括下列步骤：
(1)、将原油通过进油管充满原油储罐，打开报警器的开关，差压变送器实时将数据传送给报警器；
(2)、通过差压变送器实时监测油水界面层的位置，当油水界面层高于上压力接口时，排水阀打开进行排水，排油处于关闭模式；当油水界面层低于上压力接口且高于排油管路时，排水阀处于打开模式进行排水，排油阀处于关闭模式；当油水界面层低于排油管路且高于下压力接口时，关闭排水阀，关闭报警器，打开排油阀开始排油，待原油排空后，关闭排油阀，打开进油阀，将原油充满原油储罐，返回步骤(1)的操作；在排水过程中当油水界面层低于下压力接口时，报警器报警，提醒工作人员及时关闭排水阀，待原油排空后，关闭排油阀，打开进油阀，将原油充满原油储罐，返回步骤(1)的操作。以上所述打开排水阀以差压变送器的数值稳定后进行。
在步骤(2)中，一旦排水管路进行排水，经过几秒后打开排水管路中的含水率测定仪，通过含水率测定仪来检测排出液体中水的含量，如果含水率测定仪的含水率数值低于报警器设定值，报警器报警，此时关闭排水阀，让原油储罐中的原油经过若干时间的沉降，再继续进行步骤(2)；如果含水率测定仪的含水率数值高于报警器设定值，报警器不报警，继续进行步骤(2)。
在步骤(2)中，差压变送器监测油水界面层的位置的具体方法为：将差压变送器的值记为P1，上压力接口压强值记为PA，下压力接口压强值记为PB，差压变送器的值P1＝PB-PA，当 PB-PA＝Q1时，其中Q1为一个定值，此时可以得出油水界面层高于上压力接口；当PB-PA＝Q2时，其中Q2为一个定值，且Q1＞Q2，此时可以得出油水界面层低于下压力接口；当差压变送器的值P1＝Q3时，且Q2＜Q3＜Q1，此时可以得出在排水过程中油水界面层位于上压力接口和下压力接口之间，再根据公式Q3＝ρ1g(H1+H2)+(ρ2-ρ1)gH1，其中ρ1为水的密度，g为当地的重力加速度，ρ2为油的密度，H1为油水界面层与上压力接口之间的距离，H2为油水界面层与下压力接口的距离，通过读出差压变送器的值P1，就能够得到油水界面层位于上压力接口和下压力接口之间的具体位置；当在排水过程中通过计算得知油水界面层介于排油管路和下压力接口之间时，即可进行排油操作。
附图说明
图1为本发明一种原油重力沉降罐装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中当油水界面层高于上压力接口时的示意图；
图3为本发明实施例中当油水界面层位于排水管路和下压力接口之间时的示意图；
如图所示：1、过程接口；2、上压力接口；3、下压力接口；4、差压变送器；5、毛细管；6、报警器；7、传输线；8、含水率测定仪；9、排水阀；10、排油阀；11、进油阀；12、油与空气界面层；13、油水界面层；14、原油储罐；15、排油管路；16、进油管路；17、排水管路。
具体实施方式
以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。
本发明涉及一种原油重力沉降罐装置，如图1所示，一种原油重力沉降罐装置，包括原油储罐14以及与原油储罐14连接的沉降控制机构，沉降控制机构包括设置在原油储罐14一侧的过程接口1与上压力接口2连接，过程接口1与下压力接口3连接以及通过毛细管5与上压力接口2和下压力接口3连接的差压变送器4，下压力接口3位于上压力接口2的下方。过程接口1、上压力接口2、下压力接口3皆为标准的国标法兰接口。
作为优先，如图1所示，沉降控制机构还包括与原油储罐14连通的排油管路15以及与原油储罐14连通的进油管路16，排油管路15位于上压力接口2和下压力接口3之间，进油管路16位于排油管路15的下方，排油管路15和进油管路16位于原油储罐14的另一侧，即与过程接口1相对的一侧，合理布局管路。
作为优先，如图1所示，沉降控制机构还包括与原油储罐14连通的排水管路17、设置在排水管路17中的含水率测定仪8以及设置在排水管路17中的排水阀9，排水管路17位于过程接口1的下方。
作为优先，如图1所示，排油管路15中设置有排油阀10，进油管路16中设置有的进油阀11。
作为优先，如图1所示，沉降控制机构还包括与差压变送器4连接的报警器6，含水率测定仪8与报警器6连接。
一种原油重力沉降罐装置的原油沉降方法，包括下列步骤：
(1)、将原油通过进油管路16充满原油储罐14，打开报警器6的开关，差压变送器4实时将数据传送给报警器6；
(2)、通过差压变送器4实时监测油水界面层13的位置，当油水界面层13高于上压力接口2时，排水阀9打开进行排水，排油阀10处于关闭模式；当油水界面层13低于上压力接口2且高于排油管路15时，排水阀9处于打开模式进行排水，排油阀10处于关闭模式；当油水界面层13低于排油管路15且高于下压力接口3时，关闭排水阀9，关闭报警器6，打开排油阀10开始排油，待原油排空后，关闭排油阀，打开进油阀，将原油充满原油储罐14，返回步骤(1)的操作；在排水过程中当油水界面层13低于下压力接口3时，报警器6报警，提醒工作人员及时关闭排水阀9，待原油排空后，关闭排油阀10，打开进油阀11，将原油充满原油储罐14，返回步骤(1)的操作；以上所述打开排水阀(9)以差压变送器(4)的数值稳定后进行。
在步骤(2)中，当排水管路17进行排水时，通过含水率测定仪8来检测排出液体中水的含量，如果含水率测定仪8的含水率数值低于报警器6设定值，报警器6报警，此时关闭排水阀9，让原油储罐14中的原油经过若干时间的沉降，再继续进行步骤(2)；如果含水率测定仪8的含水率数值高于报警器6设定值，报警器6不报警，继续进行步骤(2)。当油水界面层13低于下压力接口3时，报警器6报警，提醒关闭排水阀9，此时油水界面层13是远在排油管路15之下，由于此时的差压变送器4值为定值，无法控制油水界面层13，故把该情况设置为报警情况。
在步骤(2)中，差压变送器4监测油水界面层13的位置的具体方法为：将差压变送器 4的值记为P1，上压力接口2压强值记为PA，下压力接口3压强值记为PB，差压变送器4的值P1＝PB-PA，当PB-PA＝Q1时，其中Q1为一个定值，此时可以得出油水界面层13高于上压力接口2；当PB-PA＝Q2时，其中Q2为一个定值，且(Q1＞Q2)此时可以得出油水界面13低于下压力接口；当差压变送器4的值P1＝Q3时，且Q2＜Q3＜Q1，此时可以得出在排水过程中油水界面层13位于上压力接口2和下压力接口3之间，再根据公式：Q3＝ρ1g(H1+H2)+(ρ2-ρ1)gH1，其中ρ1为水的密度，g为当地的重力加速度，ρ2为油的密度，H1为油水界面层与上压力接口之间的距离，H2为油水界面层与下压力接口的距离，那么H1+H2为上压力接口与下压力接口之间的距离，是一个固定值，通过读出差压变送器4的值P1，就能够得到油水界面层13位于上压力接口2和下压力接口3之间的具体位置。当在排水过程中通过计算得知油水界面层13介于排油管路15和下压力接口3之间时，即可进行排油操作。
差压变送器4的值为定值Q1的具体计算原理是：当油水界面13高于上压力接口2时， P1＝PB-PA＝(ρ2g H0+ρ1g H1+ρ1g H1+ρ1g H2)-(ρ2g H0+ρ1g H1)＝ρ1g(H1+H2)， H0为油水界面层13与油与空气界面层12之间的距离，H1为油水界面层13与上压力接口2 之间的距离，H2为油水界面层13与下压力接口3的距离，H1+H2为上压力接口2与下压力接口3之间的距离，是一个固定值，所以当油水界面13高于上压力接口2时，上差压变送器 4的值为定值Q1；差压变送器4的值为定值Q2的具体计算原理是：当油水界面13低于下压力接口3时，P1＝PB-PA＝(ρ2g H0+ρ2g H1+ρ2g H2)-(ρ2g H0)＝ρ2g(H1+H2)，所以当油水界面13低于下压力接口3时，差压变送器4的值为定值Q2。
实施例1：
原油通过进油管路16充满原油储罐14，在原油储罐14中，油的密度小于水的密度，油位于水的上表面，油与空气形成一个油与空气界面层12，水与油形成一个油水界面层13，如图2，此时油水界面层13高于上压力接口2的位置，打开排水阀9，待n秒后，打开含水率测定仪8，排油阀10处于关闭状态，差压变送器4的数据为一个定值，排水管路17进行排水，含水率测定仪8实时监测排水管路17中水的含量，如果含水率测定仪8的含水率数值低于报警器6设定值，报警器6报警，此时关闭排水阀9，让原油储罐14中的原油经过若干时间的沉降，沉降一段时间后，再打开排水阀9继续排水；如果含水率测定仪8的含水率数值高于报警器6设定值，报警器6不报警，排水管路17继续排水。打开排水阀的n秒后再打开含水率测定仪，主要是由于原油储罐充满了原油后首次打开排水阀，进油管路的管壁可能沾有少许通过进油阀进来的油，相当于n秒内把那一段可能含油的区域的油通过排水排出去，然后再打开含水率测定仪。
随着排水管路17排水，油水界面层13会慢慢降低，当油水界面层13降到上压力接口2 和排油管路15之间时，排水阀9仍处于打开状态进行排水，排油阀10处于关闭状态，含水率测定仪8处于打开状态，排水管路17进行排水，含水率测定仪8实时监测排水管路17中水的含量，如果含水率测定仪8的含水率数值低于报警器6设定值，报警器6报警，此时关闭排水阀9，让原油储罐14中的原油经过若干时间的沉降，沉降一段时间后，再打开排水阀 9继续排水；如果含水率测定仪8的含水率数值高于报警器6设定值，报警器6不报警，排水管路17继续排水。
如图3所示，当油水界面层13降到低于排油管路15且高于下压力接口3时，关闭排水阀9，关闭报警器6，打开排油阀10开始排油，待原油排空后，关闭排油阀10，打开进油阀11，将原油充满原油储罐14，返回步骤1的操作；
当油水界面层13降到低于下压力接口3，该情况属于原油排水的偶然现象，此时差压变送器4的数据为定值，报警器6进行报警，提醒关闭排水阀9，中断排水，此时排油阀10处于打开状态进行排油，待原油排空后，关闭排油阀10，打开进油阀11，将原油充满原油储罐14，继续进行。在整个排油过程中，报警器都设定为关闭模式，防止在排油过程中出现差压变动器的值等于设定的触发报警器的值，从而触发报警器报警。

Claims (8)

1.一种原油重力沉降罐装置包括原油储罐(14)以及与原油储罐(14)连接的沉降控制机构，其特征在于：沉降控制机构包括设置在原油储罐(14)一侧的过程接口(1)与上压力接口(2)连接、过程接口(1)与下压力接口(3)连接以及通过毛细管(5)与上压力接口(2)和下压力接口(3)连接的差压变送器(4)，下压力接口(3)位于上压力接口(2)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种原油重力沉降罐装置，其特征在于：沉降控制机构还包括与原油储罐(14)连通的排油管路(15)以及与原油储罐(14)连通的进油管路(16)，排油管路(15)位于上压力接口(2)和下压力接口(3)之间，进油管路(16)位于排油管路(15)的下方。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种原油重力沉降罐装置，其特征在于：沉降控制机构还包括与原油储罐(14)连通的排水管路(17)、设置在排水管路(17)中的含水率测定仪(8)以及设置在排水管路(17)中的排水阀(9)，排水管路(17)位于过程接口(1)的下方。
4.根据权利要求2所述的一种原油重力沉降罐装置，其特征在于：排油管路(15)中设置有排油阀(10)，进油管路(16)中设置有的进油阀(11)。
5.根据权利要求3所述的一种原油重力沉降罐装置，其特征在于：沉降控制机构还包括与差压变送器(4)连接的报警器(6)，含水率测定仪(8)与报警器(6)连接。
6.一种原油重力沉降罐装置的原油沉降方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)、将原油通过进油管路(16)充满原油储罐(14)，打开报警器(6)的开关，差压变送器(4)实时将数据传送给报警器(6)；
(2)、通过差压变送器(4)实时监测油水界面层(13)的位置，当油水界面层(13)高于上压力接口(2)时，排水阀(9)打开进行排水，排油阀(10)处于关闭模式；当油水界面层(13)低于上压力接口(2)且高于排油管路(15)时，排水阀(9)处于打开模式进行排水，排油阀(10)处于关闭模式；当油水界面层(13)低于排油管路(15)且高于下压力接口(3)时，关闭排水阀(9)，关闭报警器(6)，打开排油阀(10)开始排油，待原油排空后，关闭排油阀，打开进油阀，将原油充满原油储罐(14)，返回步骤(1)的操作；在排水过程中，当油水界面层(13)低于下压力接口(3)时，报警器(6)报警，提醒工作人员及时关闭排水阀(9)，待原油排空后，关闭排油阀(10)，打开进油阀(11)，将原油充满原油储罐(14)，返回步骤(1)的操作。
7.根据权利要求6所述的一种原油重力沉降罐装置的原油沉降方法，其特征在于：当排水管路(17)进行排水时，打开排水管路(17)中的含水率测定仪(8)，通过含水率测定仪(8)来检测排出液体中水的含量，如果含水率测定仪(8)的含水率数值低于报警器6设定值，报警器(6)报警，此时关闭排水阀(9)，让原油储罐(14)中的原油经过若干时间的沉降，再继续进行步骤(2)；如果含水率测定仪(8)的含水率数值高于报警器(6)设定值，报警器(6)不报警，继续进行步骤(2)；当油水界面层(13)低于下压力接口(3)时，报警器(6)报警，提醒关闭排水阀(9)。
8.根据权利要求6所述的一种原油重力沉降罐装置的原油沉降方法，其特征在于：在步骤(2)中，差压变送器(4)监测油水界面层(13)的位置的具体方法为：将差压变送器(4)的值记为P1，上压力接口(2)压强值记为PA，下压力接口(3)压强值记为PB，差压变送器(4)的值P1＝PB-PA，当差压变送器(4)的值P1＝Q1时，其中Q1为一个定值，此时可以得出油水界面层(13)高于上压力接口(2)；当差压变送器(4)的值P1＝Q2时，其中Q2为一个定值，且Q1＞Q2，此时可以得出油水界面层(13)低于下压力接口(3)；当差压变送器(4)的值P1＝Q3时，且Q2＜Q3＜Q1，此时可以得出在排水过程中油水界面层(13)位于上压力接口(2)和下压力接口(3)之间，再根据公式Q3＝ρ1g(H1+H2)+(ρ2-ρ1)gH1，其中ρ1为水的密度，g为当地的重力加速度，ρ2为油的密度，H1为油水界面层(13)与上压力接口(2)之间的距离，为油水界面层(13)与H2下压力接口(3)的距离，通过读出差压变送器(4)的值P1，就能够计算出到油水界面层(13)位于上压力接口(2)和下压力接口(3)之间的具体位置；当在排水过程中通过计算得知油水界面层(13)介于排油管路(15)和下压力接口(3)之间时，即可进行排油操作。
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