CN108954007A - 一种集成橇装装置及系列化拼接方法 - Google Patents

一种集成橇装装置及系列化拼接方法 Download PDF

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CN108954007A CN201810846749.6A CN201810846749A CN108954007A CN 108954007 A CN108954007 A CN 108954007A CN 201810846749 A CN201810846749 A CN 201810846749A CN 108954007 A CN108954007 A CN 108954007A
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霍富永
马勇
张小龙
王博
王辉
王萌
潘峰
王青
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    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/08—Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/14—Conveying liquids or viscous products by pumping
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    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
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Abstract

本发明提供了一种集成橇装装置及系列化拼接方法，橇装装置包括加热分离橇座和外输计量橇座，加热分离橇座与外输计量橇座通过法兰接口拼接；加热分离橇座上固定着罐体，罐体内的隔离板将罐体内腔分为两个腔室，分别为原油加热单元和分离缓冲单元，含水原油经原油加热单元加热后进入分离缓冲单元进行气液分离，分离出的气体排出，液体通过管线输送至外输计量橇座上的外输控制单元，经外输控制单元增压后计量外输至下级站场。本发明便于公路运输、便于现场拼接安装、节省占地、便于现场维修安装、降低原油接转成本，同时也满足橇装装置的现场运输条件。

Description

一种集成橇装装置及系列化拼接方法
技术领域
本发明属于油田地面工艺原油集输领域，具体涉及一种集成橇装装置及系列化拼接方法。
背景技术
目前，接转站是滚动开发油田地面工程建设中的核心站场，规模较小的接转站采用橇装装置解决了油田快速建设的要求、节省了占地面积。但是规模较大的接转站由于具有原油加热、加压输送、计量、伴生气输送等多项功能，导致工艺较为复杂、体积和重量也偏重，尤其在黄土塬极端破碎的地形中存在转弯半径不足、爬坡下坡困难等问题。具体的，常规接转站的缺点：
1、常规接转站建设周期在35天左右，且受天气影响较大，建设周期长，投产慢。
2、规模较大的站点加热、分离设备体积庞大不便于公路运输，另外在规模变动的情况下，后期改造难度大，不适宜油田滚动开发需要。
发明内容
本发明的目的一是减少占地面积；目的二是降低投资成本，缩短建设周期；目的三是满足橇装装置的现场运输条件。
为此，本发明提供了一种集成橇装装置，包括若干个加热分离橇座和一个外输计量橇座，若干个加热分离橇座依次通过法兰拼接，其中一个加热分离橇座与外输计量橇座通过法兰接口拼接；所述加热分离橇座上沿其长度方向固定着罐体，罐体内腔中段设有一块隔离板，隔离板将罐体内腔分为两个腔室，分别是原油加热单元和分离缓冲单元，另一个腔室为分离缓冲单元，含水原油经原油加热单元加热后进入分离缓冲单元进行气液分离，分离出的气体排出，液体通过管线输送至外输计量橇座上的外输控制单元，经外输控制单元增压后计量外输至下级站场。
进一步地，所述原油加热单元包括置放于罐体腔室的加热炉胆、换热盘管和置于罐体外的全自动燃烧器、烟囱；
所述加热炉胆卧式置放于腔室，加热炉胆与全自动燃烧器、烟囱连接，全自动燃烧器和烟囱分别固定连接于罐体外壁；
所述换热盘管盘绕于加热炉胆的正上方，换热盘管的入口端与罐体外的原油来油管线连通，出口端穿过隔离板伸入分离缓冲单元所在腔室内。
进一步地，所述罐体外顶部安装有膨胀水槽，膨胀水槽与罐体内腔连通并正对换热盘管。
进一步地，所述罐体外顶部开设有人孔，人孔正对原油加热单元所在腔室。
进一步地，所述分离缓冲单元包括置于罐体腔室的入口分流器、消泡构件、防波板、分离挡板和置于罐体外的捕雾器；
所述入口分流器与换热盘管的出口端连通，入口分流器的出口正对垂直固定于罐体顶部内壁的消泡构件，分离挡板斜向置于入口分流器出口的正下方，所述防波板安装于罐体底部内壁，捕雾器安装于防波板正上方，分离缓冲单元所在罐体腔室的底部开设分离缓冲液体出口。
进一步地，所述分离缓冲液体出口连接防涡器，防涡器置于罐体内。
进一步地，所述捕雾器有两个，分别是迷宫式一级捕雾器和迷宫式二级捕雾器，所述迷宫式一级捕雾器贯穿罐体内外安装于罐体顶部，迷宫式二级捕雾器与迷宫式一级捕雾器连通并置于罐体外顶部。
进一步地，所述外输控制单元包括联锁控制电动阀门、外输泵和变频控制器，每一个加热分离橇座上的分离缓冲液体出口分别连接一根排液管线，若干个排液管线汇合至一根主管线，所述主管线通过联锁控制电动阀门与外输泵入口连通，外输泵出口通过管线连接至下级站场；
所述分离缓冲单元所在的罐体外侧壁上下安装有两个电子液位计，电子液位计与联锁控制电动阀门联锁动作，电子液位计和外输泵均与变频控制器连接。
进一步地，一种集成橇装装置的系列化拼接方法：
打开原油来油管线上的阀门，含水原油进入换热盘管，并对原油加热单元所在的罐体腔室进行满注水，然后开启全自动燃烧器对加热炉胆加热，加热炉胆把热量传导给周围的水，同时高温烟气由烟囱排出，水被加热过程中，体积发生变化，膨胀的体积被膨胀水槽吸收，持续加热15～30分钟，直至换热盘管的温度为30～35℃，然后进入分离缓冲单元，经加热后的含水原油经过入口分流器对气液进行初步分离，分离出的气体上升进入迷宫式一级捕雾器进行液体初级分离，再经过迷宫式二级捕雾器进行液体二级分离处理，处理后的气体由罐体的排气口排出，分离出的液体经消泡构件消泡处理、分离挡板对流型整理、防波板进行液面平稳处理，当电子液位计达到设定值时，联锁控制电动阀门打开分离缓冲液体出口，含水原油进入外输泵，外输泵增压后计量，外输至下级站场。
进一步地，根据油田开发区块的实际产液量，拼接加热分离橇座和外输计量橇座替代常规接转站，常规接转站有2种规格，分别是生产量为800m3/d的常规接转站和生产量为1000m3/d的常规接转站；当替代800m3/d的常规接转站时，选择2个生产量为400m3/d的加热分离橇座，2个加热分离橇座与外输计量橇座通过法兰拼接为集成橇装装置；当替代1000m3/d的常规接转站时，选择1个生产量为400m3/d的加热分离橇座和1个生产量为600m3/d的加热分离橇座，2个加热分离橇座与外输计量橇座通过法兰拼接为集成橇装装置。
本发明的有益效果：
（1）以功能划分，总体工艺流程由外输泵橇工艺流程和加热分离橇工艺流程组合而成，通过1个接口连接实现流程快速拼接，同时满足装置系列化的要求。
（2）解决橇装装置如何替代大规模常规原油接转站，使得装置在满足工艺流程条件的基础上，便于公路运输、便于现场拼接安装、节省占地、便于现场维修安装、降低原油接转成本。
（3）该装置将接转站主要工艺设备、管线橇装集成，将橇装一体化设计由小型站场延伸至中型站场，不仅丰富了集输站场系列，而且增强了地面建设对油田开发的适应性。
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是集成橇装装置的正视图。
图2是集成橇装装置的俯视图。
附图标记说明：
1.全自动燃烧器；2.加热炉胆；3.烟囱；4.换热盘管；5.膨胀水槽；6.人孔；7.入口分流器；8.消泡构件；9.防波板；10.迷宫式二级捕雾器；11.防涡器；12.液位计；13.外输计量橇座；14.迷宫式一级捕雾器；15.分离挡板；16.加热分离橇座；17.罐体；18.原油加热单元；19.分离缓冲单元；20.外输控制单元；21.分离缓冲液体出口；22.联锁控制电动阀门；23.外输泵；24.变频控制器；25.隔离板；26.法兰。
具体实施方式
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种集成橇装装置，包括若干个加热分离橇座16和一个外输计量橇座13，若干个加热分离橇座16依次通过法兰26拼接，其中一个加热分离橇座16与外输计量橇座13通过法兰接口拼接；所述加热分离橇座16上沿其长度方向固定着罐体17，罐体17内腔中段设有一块隔离板25，隔离板25将罐体17内腔分为两个腔室，分别是原油加热单元18和分离缓冲单元19。
集成橇装装置的工作原理是：含水原油经原油加热单元18加热后进入分离缓冲单元19进行气液分离，分离出的气体排出，液体通过管线输送至外输计量橇座13上的外输控制单元20，经外输控制单元20增压后计量外输至下级站场。
本实施例按照工艺流程划分为加热分离橇座与外输计量橇座，根据不同规模接转站需求，可将多个加热分离橇座进行组合拼接、再与1个外输泵计量橇进行拼接，实现大中型接转站含水油加热、分离、缓冲、外输、计量等功能。多个加热分离橇与1个外输泵计量橇均通过法兰接口现场拼接完成，形成不同规模条件下，对含水原油进行加热、缓冲分离、含水原油增压外输计量，并对来液加热、分离进行组合橇装，对含水原油增压外输计量组合橇装。
本发明采用分体设计、现场橇装拼接方式，满足橇装装置现场运输条件，实现了规模系列化要求，减少了占地面积，投资明显降低，完全符合现场要求。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图1所示，所述原油加热单元18包括置放于罐体17腔室的加热炉胆2、换热盘管4和置于罐体17外的全自动燃烧器1、烟囱3；所述加热炉胆2卧式置放于腔室，加热炉胆2与全自动燃烧器1、烟囱3连接，全自动燃烧器1和烟囱3分别固定连接于罐体17外壁；所述换热盘管4盘绕于加热炉胆2的正上方，换热盘管4的入口端与罐体17外的原油来油管线连通，出口端穿过隔离板25伸入分离缓冲单元19所在腔室内。
具体地，原油加热单元18的工作过程是：打开入口阀使原油进入换热盘管4并对该部分罐体17进行满注水，后启动全自动燃烧器1，高温烟气通过加热炉胆2由烟囱排出，同时加热炉胆2把热量传导给周围的水，热水将流经换热盘管4的含水原油加热至油气分离所需温度（30～35℃并持续20～30分钟）。
实施例3：
在实施例2的基础上，如图1所示，所述罐体17外顶部安装有膨胀水槽5，膨胀水槽5与罐体17内腔连通并正对换热盘管4。水被加热过程中，体积发生变化，膨胀的体积被膨胀水槽5吸收。
所述罐体17外顶部开设有人孔6，人孔6正对原油加热单元18所在腔室。人孔6的设计是为了方便对设备的检修。
实施例4：
在实施例2的基础上，如图1所示，所述分离缓冲单元19包括置于罐体17腔室的入口分流器7、消泡构件8、防波板9、分离挡板15和置于罐体17外的捕雾器；所述入口分流器7与换热盘管4的出口端连通，入口分流器7的出口正对垂直固定于罐体17顶部内壁的消泡构件8，分离挡板15斜向置于入口分流器7出口的正下方，所述防波板9安装于罐体17底部内壁，捕雾器安装于防波板9正上方，分离缓冲单元19所在罐体17腔室的底部开设分离缓冲液体出口21。
分离缓冲单元19对气液进行分离，进入分离缓冲单元19的原油分两路一路为气路，另一路为液路，气路气体通过顶部气相空间后，进入捕雾器进行液体处理，处理后的气体由排气口排出；液路中的含水原油则依次经分离挡板15、消泡构件8、防波板9至罐体17内的溶液空间。
需要说明的是，预分离出来的含水原油流入到分离挡板15，对流型进行整理，而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有消泡构件8和防波板9，以减弱流体进入时所造成的波动，为油水液滴提供稳定的流场条件，分离过程中的砂和油泥通过排污口定期排出。具体地，消泡构件8为气液界面形成的泡沫提供了大的附着面积，使泡沫聚结、破灭从而进入液体层。
实施例5：
在实施例4的基础上，如图1所示，所述分离缓冲液体出口21连接防涡器11，防涡器11置于罐体17内。防涡器11可以防止出口带气进入，造成外输泵23气蚀。
所述捕雾器有两个，分别是迷宫式一级捕雾器14和迷宫式二级捕雾器10，所述迷宫式一级捕雾器14贯穿罐体17内外安装于罐体17顶部，迷宫式二级捕雾器10与迷宫式一级捕雾器14连通并置于罐体17外顶部。气路气体通过顶部气相空间后，进入迷宫式一级捕雾器14进行液体初级分离，再经过迷宫式二级捕雾器10进行液体二级分离处理，处理后的气体由排气口排出。
实施例6：
在实施例4的基础上，如图1所示，所述外输控制单元20包括联锁控制电动阀门22、外输泵23和变频控制器24，每一个加热分离橇座16上的分离缓冲液体出口21分别连接一根排液管线，若干个排液管线汇合至一根主管线，所述主管线通过联锁控制电动阀门22与外输泵23入口连通，外输泵23出口通过管线连接至下级站场；所述分离缓冲单元19所在的罐体17外侧壁上下安装有两个电子液位计12，电子液位计12与联锁控制电动阀门22联锁动作，电子液位计12和外输泵23均与变频控制器24连接。
分离后的含水原油进入缓冲室（溶液空间），当液位达到设定值后，联锁控制电动阀门22打开含水原油出口，防涡器11防止出口带气进入，造成外输泵23气蚀，含水原油进入外输泵23进口，外输泵23增压后计量，通过出口外输至下级站场。
实施例7：
一种集成橇装装置的系列化拼接方法：
打开原油来油管线上的阀门，含水原油进入换热盘管4，并对原油加热单元18所在的罐体17腔室进行满注水，然后开启全自动燃烧器1对加热炉胆2加热，加热炉胆2把热量传导给周围的水，同时高温烟气由烟囱3排出，水被加热过程中，体积发生变化，膨胀的体积被膨胀水槽5吸收，持续加热15～30分钟，直至换热盘管4的温度为30～35℃，然后进入分离缓冲单元19，经加热后的含水原油经过入口分流器7对气液进行初步分离，分离出的气体上升进入迷宫式一级捕雾器14进行液体初级分离，再经过迷宫式二级捕雾器10进行液体二级分离处理，处理后的气体由罐体17的排气口排出，分离出的液体经消泡构件8消泡处理、分离挡板15对流型整理、防波板9进行液面平稳处理，当电子液位计12达到设定值时，联锁控制电动阀门22打开分离缓冲液体出口21，含水原油进入外输泵23，外输泵23增压后计量，外输至下级站场。
具体地，结合附图1和2对本发明的装置及原油处理方法进行描述说明。
步骤一：启动全自动燃烧器1，高温烟气通过加热炉胆2，由烟囱3排出，同时加热炉胆2把热量传导给周围的水，水被加热过程中，体积发生变化，膨胀的体积被膨胀水槽5吸收；
步骤二：将含水原油通过进口管线进入换热盘管4内，热水将流经换热盘管4的含水原油加热至油气分离所需温度（30-35摄氏度并持续20-30分钟）；经加热后的含水原油经过入口分流器7对气液进行初步分离，消泡构件8为气液界面形成的泡沫提供了大的附着面积，使泡沫聚结、破灭从而进入液体层，气体则通过顶部气相空间进入迷宫式一级捕雾器14进行液体初级分离，再经过迷宫式二级捕雾10进行液体二次分离处理，处理后的气体由排气口排出；
步骤三：预分离出来的含水原油则流入到分离挡板15，对流型进行整理，而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有消泡构件8和防波板9，以减弱流体进入时所造成的波动，为油水液滴提供稳定的流场条件，分离过程中的砂和油泥通过排污口定期排出；
步骤四：分离后的含水原油进入缓冲室（溶液空间），当液位达到设定值后，联锁控制电动阀门22打开含水原油出口，防涡器11防止出口带气进入，造成外输泵23气蚀，含水原油进入外输泵23进口，外输泵23增压后计量，通过出口外输至下级站场。
根据油田开发区块的实际产液量，结合油区道路运输条件，拼接加热分离橇座16和外输计量橇座13替代常规接转站，常规接转站有2种规格，分别是生产量为800m3/d的常规接转站和生产量为1000m3/d的常规接转站；当替代800m3/d的常规接转站时，选择2个生产量为400m3/d的加热分离橇座16，2个加热分离橇座16与外输计量橇座13通过法兰26拼接为集成橇装装置；当替代1000m3/d的常规接转站时，选择1个生产量为400m3/d的加热分离橇座16和1个生产量为600m3/d的加热分离橇座16，2个加热分离橇座16与外输计量橇座13通过法兰26拼接为集成橇装装置。
本发明的橇装拼接方法，取代了大中型接转站，适应了滚动开发油田快速建产的要求；优化简化还包括了卧式冷凝加热炉、分离缓冲罐尺寸优化、装置内工艺配管布置优化，减少了预制工程量，缩短建设时间，加快投产时间，节约建设投资；其次是橇装化，根据优化简化后的工艺流程，结合设备的尺寸大小，综合考虑预制、运输、施工等因素，合理组成橇装单元。在单台货运车不能拉运的条件下，设备橇装采用工厂预制、分体货运、现场拼接的方式来满足需求；最后是集成化，在优化简化和橇装化的基础上，将一些功能相似，尺寸相对较小的设备与阀门和管线进行集成，实现功能集成，减少投资资金。
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 (10)

1.一种集成橇装装置，其特征在于：包括若干个加热分离橇座（16）和一个外输计量橇座（13），若干个加热分离橇座（16）依次通过法兰（26）拼接，其中一个加热分离橇座（16）与外输计量橇座（13）通过法兰接口拼接；所述加热分离橇座（16）上沿其长度方向固定着罐体（17），罐体（17）内腔中段设有一块隔离板（25），隔离板（25）将罐体（17）内腔分为两个腔室，分别是原油加热单元（18）和分离缓冲单元（19），含水原油经原油加热单元（18）加热后进入分离缓冲单元（19）进行气液分离，分离出的气体排出，液体通过管线输送至外输计量橇座（13）上的外输控制单元（20），经外输控制单元（20）增压后计量外输至下级站场。
2.如权利要求1所述的集成橇装装置，其特征在于：所述原油加热单元（18）包括置放于罐体（17）腔室的加热炉胆（2）、换热盘管（4）和置于罐体（17）外的全自动燃烧器（1）、烟囱（3）；
所述加热炉胆（2）卧式置放于腔室，加热炉胆（2）与全自动燃烧器（1）、烟囱（3）连接，全自动燃烧器（1）和烟囱（3）分别固定连接于罐体（17）外壁；
所述换热盘管（4）盘绕于加热炉胆（2）的正上方，换热盘管（4）的入口端与罐体（17）外的原油来油管线连通，出口端穿过隔离板（25）伸入分离缓冲单元（19）所在腔室内。
3.如权利要求2所述的集成橇装装置，其特征在于：所述罐体（17）外顶部安装有膨胀水槽（5），膨胀水槽（5）与罐体（17）内腔连通并正对换热盘管（4）。
4.如权利要求2所述的集成橇装装置，其特征在于：所述罐体（17）外顶部开设有人孔（6），人孔（6）正对原油加热单元（18）所在腔室。
5.如权利要求2所述的集成橇装装置，其特征在于：所述分离缓冲单元（19）包括置于罐体（17）腔室的入口分流器（7）、消泡构件（8）、防波板（9）、分离挡板（15）和置于罐体（17）外的捕雾器；
所述入口分流器（7）与换热盘管（4）的出口端连通，入口分流器（7）的出口正对垂直固定于罐体（17）顶部内壁的消泡构件（8），分离挡板（15）斜向置于入口分流器（7）出口的正下方，所述防波板（9）安装于罐体（17）底部内壁，捕雾器安装于防波板（9）正上方，分离缓冲单元（19）所在罐体（17）腔室的底部开设分离缓冲液体出口（21）。
6.如权利要求5所述的集成橇装装置，其特征在于：所述分离缓冲液体出口（21）连接防涡器（11），防涡器（11）置于罐体（17）内。
7.如权利要求5所述的集成橇装装置，其特征在于：所述捕雾器有两个，分别是迷宫式一级捕雾器（14）和迷宫式二级捕雾器（10），所述迷宫式一级捕雾器（14）贯穿罐体（17）内外安装于罐体（17）顶部，迷宫式二级捕雾器（10）与迷宫式一级捕雾器（14）连通并置于罐体（17）外顶部。
8.如权利要求5所述的集成橇装装置，其特征在于：所述外输控制单元（20）包括联锁控制电动阀门（22）、外输泵（23）和变频控制器（24），每一个加热分离橇座（16）上的分离缓冲液体出口（21）分别连接一根排液管线，若干个排液管线汇合至一根主管线，所述主管线通过联锁控制电动阀门（22）与外输泵（23）入口连通，外输泵（23）出口通过管线连接至下级站场；
所述分离缓冲单元（19）所在的罐体（17）外侧壁上下安装有两个电子液位计（12），电子液位计（12）与联锁控制电动阀门（22）联锁动作，电子液位计（12）和外输泵（23）均与变频控制器（24）连接。
9.一种如权利要求1～8中任一权利要求所述的集成橇装装置的系列化拼接方法，其特征在于：
打开原油来油管线上的阀门，含水原油进入换热盘管（4），并对原油加热单元（18）所在的罐体（17）腔室进行满注水，然后开启全自动燃烧器（1）对加热炉胆（2）加热，加热炉胆（2）把热量传导给周围的水，同时高温烟气由烟囱（3）排出，水被加热过程中，体积发生变化，膨胀的体积被膨胀水槽（5）吸收，持续加热15～30分钟，直至换热盘管（4）的温度为30～35℃，然后进入分离缓冲单元（19），经加热后的含水原油经过入口分流器（7）对气液进行初步分离，分离出的气体上升进入迷宫式一级捕雾器（14）进行液体初级分离，再经过迷宫式二级捕雾器（10）进行液体二级分离处理，处理后的气体由罐体（17）的排气口排出，分离出的液体经消泡构件（8）消泡处理、分离挡板（15）对流型整理、防波板（9）进行液面平稳处理，当电子液位计（12）达到设定值时，联锁控制电动阀门（22）打开分离缓冲液体出口（21），含水原油进入外输泵（23），外输泵（23）增压后计量，外输至下级站场。
10.如权利要求9所述的集成橇装装置的系列化拼接方法，其特征在于：根据油田开发区块的实际产液量，拼接加热分离橇座（16）和外输计量橇座（13）替代常规接转站，常规接转站有2种规格，分别是生产量为800m3/d的常规接转站和生产量为1000m3/d的常规接转站；当替代800m3/d的常规接转站时，选择2个生产量为400m3/d的加热分离橇座（16），2个加热分离橇座（16）与外输计量橇座（13）通过法兰（26）拼接为集成橇装装置；当替代1000m3/d的常规接转站时，选择1个生产量为400m3/d的加热分离橇座（16）和1个生产量为600m3/d的加热分离橇座（16），2个加热分离橇座（16）与外输计量橇座（13）通过法兰（26）拼接为集成橇装装置。
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