CN109316779B - 应用于油田采出液的油水分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的应用于油田采出液的油水分离设备，包括油水混合液输送管，还包括上水平管、下水平管、分离分支管、分流分支管和立式罐，通过本技术方案，可以有效降低油水两相的混合流速，减少扰动，增加停留时间，有利于油水两相颗粒的沉降分离；提供多重油水两相的分流通道，进一步降低油水两相的流速，将沉降分层形成的富油相及时分流出去，降低整套装置的油水分离负荷；通过分离分支管的设置，进一步确保将上水平管中沉降形成的薄水层及时传递给下水平管，提高分离效果；本技术方案总体结构紧凑，基本不受安装场地的限制，弱化了高承压环境对装置壁厚的严格要求，节约了制造成本。

Description

应用于油田采出液的油水分离设备

技术领域

本发明涉及一种油水分离设备，特别是涉及一种应用于油田采出液的油水分离设备。

背景技术

现有技术中，在油田开采的中后期，为了提高采收率，往往会采用注水驱动采油，从而导致油井产出液中含有大量采出水；为了满足油井产品计量、矿场加工、储存和管道输送的需要，必须要在油气田的地面工程中执行油水分离工序；已探明海洋石油储量的80%都位于水深500m以下的区域，将油井产出液中大部分水在井口附近分离回注，可以降低立管中的静压、减少举升能耗和提高采收率，进行高效可靠的深水油水分离显得尤为重要。

现有的油气田地面工程领域往往采用卧式罐进行油水两相的分离，油水混合物进入卧式分离罐，流过卧式罐内部的整流器、波纹板组、斜板组等构件后，经过一定的停留时间，油水因密度差异逐渐产生分层，水相位于卧式罐的下部，油相位于卧式罐的上部，通过两相各自的出口从卧式罐中流出。整套工艺具有沉降时间长、内部构件多、使用成本高、占地面积大、后期维护难等缺点，难以在场地受限的处理站场和海上平台安装使用。

深水区域油气开采时，水深增大造成分离设备承受的外压增加，需要增加分离设备的壁厚，从制造成本、制造工艺和整撬重量等角度考虑，这严重制约了常规卧式罐进行水下油水分离的应用前景。

现有技术的分离器，以梯形管组件的形式进行油水分离，分离形成的富油相和富水相在梯形管组件的上水平管和下水平管中流动；上水平管与下水平管之间通过竖直管连通，使得上水平管的富油混合液中进一步聚并的水相，沿竖直管沉降至下水平管，下水平管富水混合液中进一步聚并的油相沿竖直管上升至上水平管；现有技术的分离器虽然可以确保油水两相及时分开，并提供了一个油水进一步纯化的竖直管通道，但流体力学分析可以发现，竖直管并不单单仅是一个供富油相和富水相混合液进行油相颗粒和水相颗粒交换的通道，梯形管组件构成了一个封闭的水力系统，竖直管中会产生一定的流量分配，下水平管的富水相混合液向上分流，如果分流量过大，会将下水平管中大量的水相携带到上水平管中，造成分离效果的恶化。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种应用于油田采出液的油水分离设备，通过本技术方案，减小受油水处理场地空间的限制，并且可根据实际空间分配情况灵活设计为直线型或者曲线型安装路径，具有多重强化的油水交换与分离通道，可以确保在较短的沉降时间内实现油水两相的充分分离，设备占地面积较小，耐压力能力高，节约了制造成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种应用于油田采出液的油水分离设备，包括油水混合液输送管，包括上水平管、下水平管、分离分支管、分流分支管和立式罐；所述立式罐上端和下端分别设置有油相出口管和水相出口管，在立式罐中部上下两侧分别设置有富油相进口和富水相进口；所述下水平管前端与油水混合液输送管相连，下水平管后端与立式罐上富水相进口相连通，分离分支管和分流分支管下端分别与下水平管相连通，分离分支管和分流分支管上端分别与上水平管相连通，上水平管后端与立式罐上富油相进口相连通。

所述上水平管与下水平管的管径相同，上水平管的管径大于或等于油水混合液输送管的管径，分离分支管和分流分支管管径小于上水平管管径。

所述油水混合液输送管的长度为30-50倍的上水平管管径长度，所述分离分支管和分流分支管长度分别为8-10倍的上水平管管径长度，两个相邻的分离分支管与分流分支管之间或分离分支管与分离分支管之间的间距长度为18-22倍的上水平管管径长度。

所述分流分支管由垂直设置的垂直连通管与垂直连通管上下端相连的上水平管和下水平管构成，分流分支管使下水平管中富油相层向上分流进入到上水平管中，及时降低油水的分离负荷。

所述分离分支管由分流分支管内设置内置套管构成，内置套管呈Z形，由上水平段、竖直段和下水平段构成，竖直段同心设置在垂直连通管中，上水平段和下水平段偏置设置，上水平段和下水平段分别与竖直段相连通且与上水平管与下水平管连通，上水平段的管外径上端和下水平段管外径下端分别抵压在上水平管内壁上方和下水平管内壁下方上，内置套管的上水平段后端外侧设置有月牙形盖板，通过焊接将月牙形盖板固定在上水平段和上水平管上，使内置套管的上水平段后端外侧与后面的上水平管相隔断，内置套管的下水平段前端外侧设置有月牙形盖板，通过焊接将月牙形盖板固定在下水平段和下水平管上，使内置套管的下水平段前端外侧与前面的下水平管相隔断,经过分离分支管中的内置套管将下水平管中的富油相继续分流到上水平管中，上水平管中的油相和少量的水相会进一步分层，上水平管沉降聚集的薄水层通过分离分支管内置套管与外部垂直连通管之间的环隙，及时传递分离到下水平管中去，实现油水两相的强化分离。

所述分流分支管设置在与上水平管和下水平管相连的第一位置和最后位置上，所述分离分支管设置在与上水平管和下水平管相连的第二位置到最后位置的前一位置上。

还包括第一质量流量计和第二质量流量计，所述第一质量流量计设置在油水混合液输送管上，所述第二质量流量计设置在上水平管与立式罐上富油相进口相连接处的上水平管上。

还包括上调节阀和下调节阀，所述上调节阀和下调节阀分别设置在上水平管和下水平管与立式罐上富油相进口和富水相进口相连接处的上水平管和下水平管上。

采用上述技术方案后的有益效果是：一种应用于油田采出液的油水分离设备，通过本技术方案，1.可以有效降低油水两相的混合流速，减少扰动，增加停留时间，有利于油水两相颗粒的沉降分离；2.提供多重油水两相的分流通道，进一步降低油水两相的流速，将沉降分层形成的富油相及时分流出去，降低整套装置的油水分离负荷；3.通过分离分支管的设置，进一步确保将上水平管中沉降形成的薄水层及时传递给下水平管，提高分离效果；4.本技术方案总体结构紧凑，基本不受安装场地的限制，弱化了高承压环境对装置壁厚的严格要求，节约了制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中分流分支管和分离分支管的结构示意图。

图3为本发明中分离分支管的K向结构示意图。

图中，1油水混合液输送管、2上水平管、3下水平管、4分离分支管、5分流分支管、6立式罐、7油相出口管、8水相出口管、9富油相进口、10富水相进口、11上水平段、12竖直段、13下水平段、14垂直连通管、15月牙形盖板、16第一位置、17最后位置、18第二位置到最后位置的前一位置、19第一质量流量计、20第二质量流量计、21上调节阀、22下调节阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中具体实施例作进一步详细说明。

如图1-图3所示，本发明涉及的应用于油田采出液的油水分离设备，包括油水混合液输送管1，包括上水平管2、下水平管3、分离分支管4、分流分支管5和立式罐6；所述立式罐6上端和下端分别设置有油相出口管7和水相出口管8，在立式罐6中部上下两侧分别设置有富油相进口9和富水相进口10；所述下水平管3前端与油水混合液输送管1相连，下水平管3后端与立式罐6上富水相进口10相连通，分离分支管4和分流分支管5下端分别与下水平管3相连通，分离分支管4和分流分支管5上端分别与上水平管2相连通，上水平管2后端与立式罐6上富油相进口9相连通。

所述上水平管2与下水平管3的管径相同，上水平管2的管径大于或等于油水混合液输送管1的管径，分离分支管4和分流分支管5管径小于上水平管2管径。

所述油水混合液输送管1的长度为30-50倍的上水平管2管径长度，所述分离分支管4和分流分支管5长度分别为8-10倍的上水平管2管径长度，两个相邻的分离分支管4与分流分支管5之间或分离分支管4与分离分支管4之间的间距长度为18-22倍的上水平管2管径长度。

所述分流分支管5由垂直设置的垂直连通管14与垂直连通管14上下端相连的上水平管2和下水平管3构成，分流分支管5使下水平管3中富油相层向上分流进入到上水平管2中，及时降低油水的分离负荷。

所述分离分支管4由分流分支管5内设置内置套管构成，分离分支管4中的内置套管呈Z形，由上水平段11、竖直段12和下水平段13构成，竖直段12同心设置在垂直连通管14中，上水平段11和下水平段13偏置设置，上水平段11和下水平段13分别与竖直段12相连通且与上水平管2与下水平管3连通，上水平段11的管外径上端和下水平段13管外径下端分别抵压在上水平管2内壁上方和下水平管3内壁下方上，内置套管的上水平段11后端外侧设置有月牙形盖板15，通过焊接将月牙形盖板15固定在上水平段11和上水平管2上，使内置套管的上水平段11后端外侧与后面的上水平管2相隔断，内置套管的下水平段13前端外侧设置有月牙形盖板，通过焊接将月牙形盖板固定在下水平段13和下水平管3上，使内置套管的下水平段13前端外侧与前面的下水平管3相隔断。经过分离分支管4中的内置套管将下水平管3中的富油相继续分流到上水平管2中，上水平管2中的油相和少量的水相会进一步分层，上水平管2沉降聚集的薄水层通过分离分支管4内置套管与外部垂直连通管14之间的环隙，及时传递分离到下水平管3中去，实现油水两相的强化分离。

所述分流分支管5设置在与上水平管2和下水平管3相连的第一位置16和最后位置17上，所述分离分支管4设置在与上水平管2和下水平管3相连的第二位置到最后位置的前一位置18上。

还包括第一质量流量计19和第二质量流量计20，所述第一质量流量计19设置在油水混合液输送管1上，所述第二质量流量计20设置在上水平管2与立式罐6上富油相进口9相连接处的上水平管2上。

还包括上调节阀21和下调节阀22，所述上调节阀21和下调节阀22分别设置在上水平管2和下水平管3与立式罐6上富油相进口9和富水相进口10相连接处的上水平管2和下水平管3上。

本发明在工作时，含有一定油量的油水混合液在油水混合液输送管1内流动，形成油水两相的初步分层，进入扩径后的下水平管3后，混合流速进一步降低，油水颗粒进一步聚结分离；监测第一质量流量计19的流量，分别调节上调节阀21和下调节阀22，以控制上水平管2和下水平管3的分流质量，使第二质量流量计20显示的流量接近于油水混合液输送管1中的含油量，按油水100%分离的最佳分流比例进行分流，在控制了上水平管2、下水平管3的分流比例后，位于第一位置16和最后位置17的分流分支管5和位于第二位置到最后位置的前一位置18的数个分离分支管4构成了一个封闭的水力系统，下水平管3中的油水混合液向前流动，管截面上层的富油相沿分流分支管5分流到上水平管2中，上水平管2中的富油相在向前流动过程中，油水颗粒聚结分离，进入上水平段11的富油相形成进一步的富油相和薄水层，进一步的富油相经上水平段11流入到后面的上水平管2中，末进入上水平段11的薄水层经分离分支管4中内置套管外侧和垂直连通管14间的环隙进入到下水平管3中，从而进一步纯化上水平管2中的油相，提高分离效果；经过分流分支管和分离分支管的多重降速、分流和强制分流后，上水平管2中的富油相和下水平管3中的富水相分别沿着上水平管2和下水平管3的前方通过富油相进口9和富水相进口10进入到立式罐6中，进行最后的沉降分离，最终纯化的油相从立式罐6顶部的油相出口管7流出，最终纯化的水相从立式罐6底部的水相出口管9流出，完成全部的分离过程。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的范围。

Claims (4)

1.一种应用于油田采出液的油水分离设备，包括油水混合液输送管，其特征在于，包括上水平管、下水平管、分离分支管、分流分支管和立式罐；所述立式罐上端和下端分别设置有油相出口管和水相出口管，在立式罐中部上下两侧分别设置有富油相进口和富水相进口；所述下水平管前端与油水混合液输送管相连，下水平管后端与立式罐上富水相进口相连通，分离分支管和分流分支管下端分别与下水平管相连通，分离分支管和分流分支管上端分别与上水平管相连通，上水平管后端与立式罐上富油相进口相连通；

所述上水平管与下水平管的管径相同，上水平管的管径大于或等于油水混合液输送管的管径，分离分支管和分流分支管管径小于上水平管管径；

所述油水混合液输送管的长度为30-50倍的上水平管管径长度，所述分离分支管和分流分支管长度分别为8-10倍的上水平管管径长度，两个相邻的分离分支管与分流分支管之间或分离分支管与分离分支管之间的间距长度为18-22倍的上水平管管径长度；

所述分流分支管由垂直设置的垂直连通管与垂直连通管上下端相连的上水平管和下水平管构成，分流分支管使下水平管中富油相层向上分流进入到上水平管中，及时降低油水的分离负荷；

所述分离分支管由分流分支管内设置内置套管构成，内置套管呈Z形，由上水平段、竖直段和下水平段构成，竖直段同心设置在垂直连通管中，上水平段和下水平段偏置设置，上水平段和下水平段分别与竖直段相连通且与上水平管与下水平管连通，上水平段的管外径上端和下水平段管外径下端分别抵压在上水平管内壁上方和下水平管内壁下方上，内置套管的上水平段后端外侧设置有月牙形盖板，通过焊接将月牙形盖板固定在上水平段和上水平管上，使内置套管的上水平段后端外侧与后面的上水平管相隔断，内置套管的下水平段前端外侧设置有月牙形盖板，通过焊接将月牙形盖板固定在下水平段和下水平管上，使内置套管的下水平段前端外侧与前面的下水平管相隔断,经过分离分支管中的内置套管将下水平管中的富油相继续分流到上水平管中，上水平管中的油相和少量的水相会进一步分层，上水平管沉降聚集的薄水层通过分离分支管内置套管与外部垂直连通管之间的环隙，及时传递分离到下水平管中去，实现油水两相的强化分离。

2.根据权利要求1所述的应用于油田采出液的油水分离设备，其特征在于，所述分流分支管设置在与上水平管和下水平管相连的第一位置和最后位置上，所述分离分支管设置在与上水平管和下水平管相连的第二位置到最后位置的前一位置上。

3.根据权利要求1所述的应用于油田采出液的油水分离设备，其特征在于，还包括第一质量流量计和第二质量流量计，所述第一质量流量计设置在油水混合液输送管上，所述第二质量流量计设置在上水平管与立式罐上富油相进口相连接处的上水平管上。

4.根据权利要求1所述的应用于油田采出液的油水分离设备，其特征在于，还包括上调节阀和下调节阀，所述上调节阀和下调节阀分别设置在上水平管和下水平管与立式罐上富油相进口和富水相进口相连接处的上水平管和下水平管上。

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