CN109135819B - 一种处理油井原油的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理油井原油的系统和方法，属于原油处理领域。该系统主要由三相分离器、两相分离器、脱水器、脱盐器、油水分离器。本发明所述的一种处理油井原油的系统和方法，具有可满足各种处理规模、原油脱盐脱水效率高、运行成本低、装置运行平稳等优点。

Description

一种处理油井原油的系统和方法
技术领域
本发明属于原油处理领域，具体涉及一种处理油井原油的系统和方法。
背景技术
目前常用的原油脱盐脱水方法主要有沉降法和电化学法。
沉降法式将高含水原油放入罐中静置，利用原油和水密度的不同，使得原油中的水在中重力作用下沉降下来，从而达到油和水的分离。该方法的效率不高，微小的液滴并不能依靠自身的重力沉降，因此沉降法多用于原油罐区的油水粗分离。
电化学法式目前工业生产中普遍采用的脱盐脱水方法，该方法利用破乳剂和静电场力实现原油的脱水脱盐处理，即原油在一定温度下，与破乳剂和水混合后，在电场和破乳剂的作用下，使其中微小水滴聚集成较大液滴，借助重力从油中沉降分离，达到脱盐脱水的目的。该方法具有设备简单、成本较低、脱盐脱水效果好等优点，在工业上得到了广泛使用，但在原油中水含量较高的情况下该方法的应用受到限制。
在上述电化学脱盐脱水过程中，为了溶解残留在原油中的结晶状盐类，同时有效萃取出原油中所含水中溶解的盐类，目前常用混合阀和静态混合器实现油、水、破乳剂的充分混合，使得水和破乳剂在原油中尽量分散，增加两相的接触面积，以有效提高脱盐脱水效率。
除了沉降法和电化学法外，声化学法、磁处理法、过滤法、生物法等在原油的脱盐脱水中也有涉及，但应用并不广泛。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题提供一种处理油井原油的系统和方法，具有可满足各种处理规模、原油脱盐脱水效率高、运行成本低、装置运行平稳等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种处理油井原油的系统，该系统包括三相分离器、两相分离器、脱水器、脱盐器和油水分离器；
来自油井的原油、缓蚀剂和破乳剂混合后进入的管道与三相分离器的输入端相连，三相分离器油相出口管道上连接有三相分离器油相液位调节阀，三相分离器水相出口管道上连接有三相分离器水相液位调节阀；
三相分离器油相液位调节阀的输出端、油水分离器油相液位调节阀的输出端均通过管道与两相分离器的输入端相连，两相分离器油相出口管道与脱水器的输入端相连；
脱水器水相出口管道和脱水器液位调节阀相连接，脱水器油相出口管道和来自界区的冲洗水管道混合后连接到混合阀；
脱盐器入口管道和混合阀出口管道相连接，脱盐器水相出口管道和脱盐器液位调节阀相连接，脱盐器油相出口管道和原油产品泵相连接；原油产品泵出口接至合格原油管网；
脱盐器液位调节阀的出口管道、三相分离器水相液位调节阀的出口管道、脱水器液位调节阀的出口管道均与油水分离器入口管道和相连接，油水分离器油相出口管道连接至油水分离器油相液位调节阀，油水分离器水相出口管道与油井回注管道相连。
本发明技术方案中：三相分离器气相出口管道上连接有三相分离器压力控制阀，两相分离器气相出口管道和两相分离器压力控制阀相连；所述的三相分离器压力控制阀和两相分离器压力控制阀的输出端均通过管道与燃料气压缩机相连。
本发明技术方案中：两相分离器油相出口管道以及通过加压泵和两相分离器液位调节阀与脱水器相连。
本发明技术方案中：油水分离器水相出口管道依次通过盐水注射泵和油水分离器水相液位调节阀与油井回注管道相连。
本发明技术方案中：三相分离器内按照物料流向依次设有多孔板、金属聚合板填料、溢流堰；油水分离器内按照物料流向依次设有撇油槽、水挡板、水堰。
本发明技术方案中：脱水器和脱盐器为均为静电分离器。
一种利用权利要求1所述的系统实现处理油井原油的方法，该方法包括以下步骤：
(1)来自油井的原油在加入缓蚀剂、破乳剂后进入三相分离器，三相分离器的压力由三相分离器压力控制阀控制，分离后气相进入燃料气压缩机入口，水相在三相分离器水相液位调节阀调节下进入油水分离器，油相在三相分离器油相液位调节阀调节下进入两相分离器；
(2)两相分离器的压力由两相分离器压力控制阀控制，分离后两相分离器的气体出口接至燃料气压缩机，液相出口接至加压泵，经加压泵后原油进入脱水器脱除剩余水分；
(3)脱水器的水相在脱水器液位调节阀调节下进入油水分离器，脱水器的油相和来自界区的冲洗水混合后经混合阀进入脱盐器；脱盐器的油相出口接入原油产品泵，来自三相分离器、脱水器、脱盐器的水相在油水分离器进行油水分离，出油水分离器的的水相接入油井回注管道，水相中的油含量小于50ppm，油滴粒径小于50um，出油水分离器的的油相在油水分离器油相液位调节阀的调节下进入两相分离器。
上述方法中：两相分离器压力控制阀的压力设定值低于三相分离器压力控制阀压力设定值，两者差值为0.1～10bar。
本发明技术方案中：两相分离器压力控制阀的压力设定值低于三相分离器压力控制阀压力设定值，目的在于调低原油的泡点，有利于保证下游脱水器和脱盐器的工作性能。
上述方法中：来自界区的冲洗水的流量和来自脱水器(3)出口原油流量比值为1：1～80，优选的，该比值为1：10～40。。
本发明技术方案中：来自界区的冲洗水的流量和来自脱水器出口原油流量比值的设定在于保证装置运行的工艺指标以及经济性，该比值过小无法实现原油盐含量指标，该比值过高则增加了相关设备的运行负荷，装置运行经济性不佳。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种处理油井原油的系统和方法，具有可满足各种处理规模、原油脱盐脱水效率高、运行成本低、装置运行平稳等优点。
附图说明
图1是一种处理油井原油的系统和方法的实施例的结构示意图。
图中：1-三相分离器，2-两相分离器，3-脱水器，4-脱盐器，5-油水分离器，6-加压泵，7-燃料气压缩机，8-原油产品泵，9-盐水注射泵，10-三相分离器油相液位调节阀，11-三相分离器水相液位调节阀，12-两相分离器液位调节阀，13-脱水器液位调节阀，14-混合阀；15-脱盐器液位调节阀，16-油水分离器油相液位调节阀，17-油水分离器水相液位调节阀，18-三相分离器压力控制阀，19-两相分离器压力控制阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
一种处理油井原油的系统，该系统包括三相分离器(1)、两相分离器(2)、脱水器(3)、脱盐器(4)和油水分离器(5)；
来自油井的原油、缓蚀剂和破乳剂混合后进入的管道与三相分离器(1)的输入端相连，三相分离器(1)油相出口管道上连接有三相分离器油相液位调节阀(10)，三相分离器(1)水相出口管道上连接有三相分离器水相液位调节阀(11)；
三相分离器油相液位调节阀(10)的输出端、油水分离器油相液位调节阀(16)的输出端均通过管道与两相分离器(2)的输入端相连，两相分离器(2)油相出口管道与脱水器(3)的输入端相连；
脱水器(3)水相出口管道和脱水器液位调节阀(13)相连接，脱水器(3)油相出口管道和来自界区的冲洗水管道混合后连接到混合阀(14)；
脱盐器(4)入口管道和混合阀(14)出口管道相连接，脱盐器(4)水相出口管道和脱盐器液位调节阀(15)相连接，脱盐器(4)油相出口管道和原油产品泵(8)相连接；原油产品泵(8)出口接至合格原油管网；
脱盐器液位调节阀(15)的出口管道、三相分离器水相液位调节阀(11)的出口管道、脱水器液位调节阀(13)的出口管道均与油水分离器(5)入口管道和相连接，油水分离器(5)油相出口管道连接至油水分离器油相液位调节阀(16)，油水分离器(5)水相出口管道与油井回注管道相连。
三相分离器(1)气相出口管道上连接有三相分离器压力控制阀(18)，两相分离器(2)气相出口管道和两相分离器压力控制阀(19)相连；所述的三相分离器压力控制阀(18)和两相分离器压力控制阀(19)的输出端均通过管道与燃料气压缩机(7)相连。
3.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：两相分离器(2)油相出口管道以及通过加压泵(6)和两相分离器液位调节阀(12)与脱水器(3)相连。
4.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：油水分离器(5)水相出口管道依次通过盐水注射泵(9)和油水分离器水相液位调节阀(17)与油井回注管道相连。
5.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：三相分离器(1)内按照物料流向依次设有多孔板、金属聚合板填料、溢流堰；油水分离器(5)内按照物料流向依次设有撇油槽、水挡板、水堰。
脱水器(3)和脱盐器(4)为均为静电分离器。
本实施例的系统的运行过程为：来自油井的原油在加入缓蚀剂、破乳剂后进入三相分离器，在三相分离器的压力由三相分离器压力控制阀控制，在设定压力下气相进入燃料气压缩机入口，水相在三相分离器水相液位调节阀调节下进入油水分离器，油相在三相分离器油相液位调节阀调节下进入两相分离器。两相分离器的压力由两相分离器压力控制阀控制，两相分离器的设定压力低于三相分离器，目的是降低原油的泡点，防止原油在脱水器和脱盐器中析出气体，两相分离器的气体出口接至燃料气压缩机，液相出口接至加压泵。经加压泵后原油进入脱水器脱除剩余水分，脱水器的水相在脱水器液位调节阀调节下进入油水分离器，脱水器的油相和来自界区的冲洗水混合后经混合阀进入脱盐器，加入冲洗水的作用是溶解残留在原油中的结晶状盐类，同时有效萃取出原油中所含水中溶解的盐类，混合阀的作用是使得冲洗水和原油充分混合。脱盐器的油相出口接入原油产品泵，脱盐器的水相出口在脱盐器液位调节阀调节下进入油水分离器。油水分离器内设有入口分布器、聚合板填料、撇油槽、水挡板、水堰，来自三相分离器、脱水器、脱盐器的水相在油水分离器进行油水分离，出油水分离器的的水相接入盐水注射泵，水相中的油含量小于50ppm，油滴粒径小于50um，出油水分离器的的油相在油水分离器油相液位调节阀的调节下进入两相分离器。燃料气压缩机出口接至燃料气管网，原油产品泵出口接至合格原油管网，盐水注射泵出口的符合指标的盐水重新注入油井。系统设置有返回原油返回线，当原油产品泵出口原油指标不合格时，原油由泵出口返回到两相分离器入口。
具体应用实例如下：
来自某油井的原油密度818kg/m3，粘度2.38cp，总流量为1845m3/h，其中原油流量1130m3/h，水含量39％，盐含量为106603mg/L,压力8.2barG，温度65.6℃，在加入破乳剂和缓蚀剂后进入三相分离器，出三相分离器的气相流量为116978Nm3/h，出三相分离器的水相流量为213.7m3/h，出三相分离器的油相流量为1126.3m3/h，出三相分离器油相中水含量为30％，该油相和来自油水分离器的油相混合后进入两相分离器，两相分离器的压力由两相分离器压力控制阀控制，该案例中两相分离器操作压力为3.5barG，气相流量为9608.7Nm3/h，出两相分离器的液相流量为3232.7m3/h，水含量为30％，经加压泵加压至9.6barG后进入脱水器，经脱水器后油相流量为2236.4m3/h，来自界区的冲洗水流量为89.4m3/h，两者经混合阀充分混合后进入脱盐器，出脱盐器油相流量为2236.4m3/h，盐含量为28.53mg/L，经原油产品泵加压后送至合格原油管网，出脱盐器的水相和来自三相分离器、脱水器的水相混合后进入油水分离器，在油水分离器经入口分布器稳流、波纹板聚合器促进油水分离后，油相在油水分离器液位控制阀调节下返回两相分离器入口，水相出口中水相流量756.5m3/h，水中油含量小于50ppm，油滴粒径小于50um，该水相进入盐水注射泵加压后进入油井回注管道。系统设置有返回原油返回线，当原油产品泵出口原油指标不合格时，原油由泵出口返回到两相分离器入口。该系统具有可满足各种处理规模、原油脱盐脱水效率高、运行成本低、装置运行平稳等优点。
装置运行对比分析：(1)采用该油井原油处理系统，得到的合格原油满足如下规格：原油含盐量≤30mg/L，原油含水率≤0.2％(Vol％)，传统油井原油处理装置虽然含水率可达到0.2％(Vol％)，但含盐率指标通常为≤51mg/L，很难达到30mg/L。(2)本油井原油处理系统中对系统中的水实现了循环利用。

Claims (8)

1.一种处理油井原油的系统，其特征在于：该系统包括三相分离器（1）、两相分离器（2）、脱水器（3）、脱盐器（4）和油水分离器（5）；
来自油井的原油、缓蚀剂和破乳剂混合后进入的管道与三相分离器（1）的输入端相连，三相分离器（1）油相出口管道上连接有三相分离器油相液位调节阀（10），三相分离器（1）水相出口管道上连接有三相分离器水相液位调节阀（11）；
三相分离器油相液位调节阀（10）的输出端、油水分离器油相液位调节阀（16）的输出端均通过管道与两相分离器（2）的输入端相连，两相分离器（2）油相出口管道与脱水器（3）的输入端相连；
脱水器（3）水相出口管道和脱水器液位调节阀（13）相连接，脱水器（3）油相出口管道和来自界区的冲洗水管道混合后连接到混合阀（14）；
脱盐器（4）入口管道和混合阀（14）出口管道相连接，脱盐器（4）水相出口管道和脱盐器液位调节阀（15）相连接，脱盐器（4）油相出口管道和原油产品泵（8）相连接；原油产品泵（8）出口接至合格原油管网；
脱盐器液位调节阀（15）的出口管道、三相分离器水相液位调节阀（11）的出口管道、脱水器液位调节阀（13）的出口管道均与油水分离器（5）入口管道相连接，油水分离器（5）油相出口管道连接至油水分离器油相液位调节阀（16），油水分离器（5）水相出口管道与油井回注管道相连；
且利用上述系统实现处理油井原油的方法如下：
（1）来自油井的原油在加入缓蚀剂、破乳剂后进入三相分离器，三相分离器的压力由三相分离器压力控制阀控制，分离后气相进入燃料气压缩机入口，水相在三相分离器水相液位调节阀调节下进入油水分离器，油相在三相分离器油相液位调节阀调节下进入两相分离器；
（2）两相分离器的压力由两相分离器压力控制阀控制，分离后两相分离器的气体出口接至燃料气压缩机，液相出口接至加压泵，经加压泵后原油进入脱水器脱除剩余水分；
（3）脱水器的水相在脱水器液位调节阀调节下进入油水分离器，脱水器的油相和来自界区的冲洗水混合后经混合阀进入脱盐器；脱盐器的油相出口接入原油产品泵，来自三相分离器、脱水器、脱盐器的水相在油水分离器进行油水分离，出油水分离器的水相接入油井回注管道，水相中的油含量小于50ppm，油滴粒径小于50um，出油水分离器的油相在油水分离器油相液位调节阀的调节下进入两相分离器；
其中：两相分离器压力控制阀的压力设定值低于三相分离器压力控制阀压力设定值，两者差值为0.1~10bar。
2.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：三相分离器（1）气相出口管道上连接有三相分离器压力控制阀（18），两相分离器（2）气相出口管道和两相分离器压力控制阀（19）相连；所述的三相分离器压力控制阀（18）和两相分离器压力控制阀（19）的输出端均通过管道与燃料气压缩机（7）相连。
3.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：两相分离器（2）油相出口管道以及通过加压泵（6）和两相分离器液位调节阀（12）与脱水器（3）相连。
4.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：油水分离器（5）水相出口管道依次通过盐水注射泵（9）和油水分离器水相液位调节阀（17）与油井回注管道相连。
5.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：三相分离器（1）内按照物料流向依次设有多孔板、金属聚合板填料、溢流堰；油水分离器（5）内按照物料流向依次设有撇油槽、水挡板、水堰。
6.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：脱水器（3）和脱盐器（4）为均为静电分离器。
7.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：来自界区的冲洗水的流量和来自脱水器（3）出口原油流量比值为1：1~80。
8.根据权利要求1所述的处理油井原油的系统，其特征在于：来自界区的冲洗水的流量和来自脱水器（3）出口原油流量比值为1：10~40。
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