CN109942103A - 一种海上油气田平台生产废水脱气除油脱固的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海上油气田平台生产废水脱气除油除固装置，包括壳体，脱气除固芯管模块，阶梯状改性波纹板模块，亲疏水性纤维芯管，亲疏水性纤维模块，进料口，水相出口，油相出口，排污口；其中，所述进料口在所述壳体的一侧，所述油相出口在所述壳体的顶部；所述水相出口位于所述壳体的另一侧；所述排污口位于所述壳体的下部；脱气除固芯管模块、阶梯状改性波纹板模块、亲疏水性纤维芯管、亲疏水性纤维模块位于所述壳体的内部并依次接触排列。本发明的装置参数可根据实际情况调整、优化，实现了对水中夹带的气体、固体颗粒、分散态和乳化态油相的去除，弥补了工业生产水含油废水处理技术的不足。

Description

一种海上油气田平台生产废水脱气除油脱固的方法及其装置

技术领域

本发明属于环保领域脱气除固和油水分离技术领域，尤其涉及一种海上油气田平台生产废水脱气除油脱固装置。

背景技术

在海洋油气田开采的初期，地底原油可以通过一次采油采出，但随着油气田开采进入中后期，井下压力降低，油气田采用注水驱油、化学驱油的方式来提高油气田压力，便于对油气田的进一步开采。在油气田开采过程中，采出液中多为水相，油相和气相。在后续工艺流程油水两相分离时，由于油气田开采工艺流程中添加的大量药剂和动设备的存在，致使水相中存在大量乳化态的油滴，导致生产水含油量过高。

国内普遍应用的油水分离过程可采用的设备有斜板除油器、核桃壳、聚结分离、旋流分离等技术，几类设备使用的对象和使用的场合往往不同。膜分离的分离效率虽然高，但是造价也非常高，因为通量小，设备也很庞大。沉降分离的原理是重力沉降，分离效率低，设备也很庞大，往往用作预分离的手段。旋流分离设备简单，占地小，投资成本低，但分离效率低，对乳化态的油水混合物分离效果较差。

因此本领域迫切需要开发成本低效果好、能耗低的生产污水深度除油的技术。

发明内容

鉴于以上问题及相关理论，本发明提供了一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的方法及其装置，具体技术方案如下：

一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，包括壳体，脱气除固芯管模块，阶梯状改性波纹板模块，亲疏水性纤维芯管，亲疏水性纤维模块，进料口，水相出口，油相出口，排污口；

其中，所述进料口在所述壳体的一侧，所述油相出口在所述壳体的顶部；所述水相出口位于所述壳体的另一侧；所述排污口位于所述壳体的下部；脱气除固芯管模块，阶梯状改性波纹板模块，亲疏水性纤维芯管，亲疏水性纤维模块位于所述壳体的内部并依次接触排列。

进一步的，所述壳体为卧式圆形罐体。

进一步的，所述脱气除固芯管模块是多个旋流芯管组成，芯管模块下部具有液体均布器。

进一步的，所述阶梯状改性波纹板模块采用的是金属表面进行改性，使波纹层呈现疏水亲油性，其中波纹板的间距为5～10cm，波峰处开有直径1～2cm的圆孔，所述圆孔之间的间距为1～2cm；整体改性波纹板模块呈阶梯状。

进一步的，所述亲疏水性纤维芯管是把亲疏水性纤维编织在芯管内部，可以减少纤维所占的空间，且模块是多个亲疏水性纤维芯管上下左右对称布置，同样降低占用的空间。

进一步的，所述亲疏水性纤维芯管是利用疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的芯管。芯管内部亲疏水性纤维编织密度适当，纤维间隙可以使粒径小于200μm的颗粒通过亲疏水性纤维芯管。所述亲疏水性纤维模块是疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的T形编制网，其中亲水疏油纤维与水平线的夹角是5度至15度。所述亲疏水性纤维模块是疏水亲油性纤维和疏油亲水性纤维先各自排列T形，且由于亲疏水性纤维层纤维之间间距可以使粒径小于150μm的颗粒通过纤维层，所以不会造成纤维层的堵塞，能够延长纤维的寿命。所述T形纤维编织层为单层或者多层，占据整个腔体的截面。

本发明还提供了一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的方法，包括如下步骤：

1)含油量在1000～1500ppm的平台生产废水通过左侧进料口进入设备内部，先经过脱气除固芯管模块，利用来液切向进入芯管内部，会在芯管内部产生离心力；

2)在离心力的作用下来液中夹带的气体和轻质的油质会从芯管上部脱除，重相的固体颗粒和含有微量油滴的水质从芯管下部流出；

3)生产废水经过第一级芯管模块的处理，可以除去液体中夹带的气体和脱除固体颗粒，气体和轻质的浮油从第一级油相出口排除，重质固体颗粒从第一级排污口排除；

4)进入第二级阶梯状改性波纹板模块的油含量在300～600ppm之间，生产废水经过梯状改性波纹板模块，生产水中的油相在波纹板之间碰撞，粒径大于70um的油滴可以快速的在波纹层的波峰除汇集脱离，脱离后的油滴在第二级油相出口排除；

5)进入第三级亲疏水性纤维芯管模块的油含量在100～150ppm之间，生产废水通过亲疏水性纤维芯管，利用亲油性纤维对污水中的分散油和乳化油进行聚结长大，而利用疏油性纤维对吸附在亲油性纤维上油滴的排斥作用，从而使长大后的油滴从亲油纤维上脱除，脱离长大的油滴从第三级油相出口排除；

6)进入第四级亲疏水性纤维模块的油含量在25～50ppm之间，含油废水通过模块时，同样利用亲疏水性纤维对油滴的作用力，只是第四级模块纤维编织密度更精细，可以增大油滴聚结在纤维上的概率，更容易使油滴聚并长大脱离，脱离后的油滴从第四级油相出口排除，经过第四级模块处理后油含量可以在20ppm以下。可以采用扩大海上油气田平台脱气除油除固装置直径的方法扩大处理能力。

本发明的有益效果在于，该装置首先利用脱气除固芯管除去水中夹带的气体和固体杂质物。然后后续利用不同模块分级分段降低生产废水油含量，保证后续模块降低水中油含量时的稳定性。且将疏水亲油性纤维及疏油亲水性纤维以不同组合形式进行交错编织，起到破乳、聚结及油滴快速上浮分离作用，且针对含微量油滴的特性进行针对性分离组合，且有高效率和低能耗等特点，适用于不同工业平台生产废水的处理过程。

附图说明

图1是海上平台生产废水脱气除油除固装置结构示意图。

符号说明：

壳体1；脱气除固芯管模块2；排污口3；阶梯式改性波纹板4；亲疏水性纤维芯管模块5；亲疏水性纤维模块6；水相出口7；油相出口8-1，8-2，8-3，8-4；

具体实施方式

下面，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

某海上平台生产污水除油，采用本发明一种海上平台生产废水脱气除油除固的装置。

壳体1；脱气除固芯管模块2；排污口3；阶梯式改性波纹板4；亲疏水性纤维芯管模块5；亲疏水性纤维模块6；水相出口7；油相出口8-1，8-2，8-3，8-4；

其中，所述进料口在所述壳体的左侧，所述油相出口在所述壳体的顶部；所述水相出口位于所述壳体的右侧；所述排污口位于所述壳体的下部；脱气除固芯管模块，阶梯状改性波纹板模块，亲疏水性纤维芯管，亲疏水性纤维模块位于所述壳体的内部并依次接触排列。所述壳体为卧式圆形罐体，所述脱气除固芯管模块是多个旋流芯管组成，芯管模块下部具有液体均布器。所述阶梯状改性波纹板模块采用的是金属表面进行改性，使波纹层呈现疏水亲油性，其中波纹板的间距为5～10cm，波峰处开有直径1～2cm的圆孔，所述圆孔之间的间距为1～2cm。且整体改性波纹板模块呈阶梯状。所述亲疏水性纤维芯管模块是多个亲疏水性纤维芯管上下左右对称布置，减少占地空间。所述亲疏水性纤维芯管是利用疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的芯管。且芯管内部亲疏水性纤维编织密度适当，纤维间隙可以使粒径小于200μm的颗粒通过亲疏水性纤维芯管。所述亲疏水性纤维模块是疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的T形编制网，其中亲水疏油纤维与水平线的夹角是5度至15度。所述亲疏水性纤维模块是疏水亲油性纤维和疏油亲水性纤维先各自排列T形，且由于亲疏水性纤维层纤维之间间距可以使粒径小于150μm的颗粒通过纤维层，所以不会造成纤维层的堵塞，能够延长纤维的寿命。所述T形纤维编织层为单层或者多层，占据整个腔体的截面。

含油量在1000～1500ppm的平台生产废水通过左侧进料口进入设备内部，先经过脱气除固芯管模块，利用来液切向进入芯管内部，会在芯管内部产生离心力。在离心力的作用下来液中夹带的气体和轻质的油质会从芯管上部脱除，重相的固体颗粒和含有微量油滴的水质从芯管下部流出。生产废水经过第一级芯管模块的处理，可以除去液体中夹带的气体和脱除固体颗粒，气体和轻质的浮油从第一级油相出口排除，重质固体颗粒从第一级排污口排除。进入第二级阶梯状改性波纹板模块的油含量在300～600ppm之间，生产废水经过梯状改性波纹板模块，生产水中的油相在波纹板之间碰撞，粒径大于70um的油滴可以快速的在波纹层的波峰除汇集脱离，脱离后的油滴在第二级油相出口排除。进入第三级亲疏水性纤维芯管模块的油含量在100～150ppm之间，生产废水通过亲疏水性纤维芯管，利用亲油性纤维对污水中的分散油和乳化油进行聚结长大，而利用疏油性纤维对吸附在亲油性纤维上油滴的排斥作用，从而使长大后的油滴从亲油纤维上脱除，脱离长大的油滴从第三级油相出口排除。进入第四级亲疏水性纤维模块的油含量在25～50ppm之间，含油废水通过模块时，同样利用亲疏水性纤维对油滴的作用力，只是第四级模块纤维编织密度更精细，可以增大油滴聚结在纤维上的概率，更容易使油滴聚并长大脱离，脱离后的油滴从第四级油相出口排除，经过第四级模块处理后油含量可以在20ppm以下。可以采用扩大海上油气田平台脱气除油除固装置直径的方法扩大处理能力。

本发明的主要优点在于：

(1)利用第一级脱气除固芯管去除生产废水中夹带的气体和固体颗粒，可以保证后续模块稳定有效的降低水中油含量，而不发生气体冲击和颗粒堵塞。(2)利用不同模块逐步逐级的去除生产污水中的明油、分散油及乳化油，且能耗极低，效率高。

(3)利用梯形波纹板聚结油滴粒径时，又能保证聚结效果的同时，又能降低波纹板的使用量，降低设备成本。

(4)第三级亲疏水性纤维编织在芯管内部，在保证处理效果的前提下，又能降低亲疏水性纤维的空间，满足海上紧凑式要求。

(5)增加第四级编织更密的亲疏水性纤维模块可以保证整体处理效果，保证最终水相出口油含量满足要求。

Claims (10)

1.一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，包括壳体，脱气除固芯管模块，阶梯状改性波纹板模块，亲疏水性纤维芯管，亲疏水性纤维模块，进料口，水相出口，油相出口，排污口；

其中，所述进料口在所述壳体的一侧，所述油相出口在所述壳体的顶部；所述水相出口位于所述壳体的另一侧；所述排污口位于所述壳体的下部；脱气除固芯管模块、阶梯状改性波纹板模块、亲疏水性纤维芯管、亲疏水性纤维模块位于所述壳体的内部并依次接触排列。

2.根据权利要求1所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述壳体为卧式圆形罐体。

3.根据权利要求1所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述脱气除固芯管模块是多个旋流芯管组成，芯管模块下部具有液体均布器。

4.根据权利要求1所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述阶梯状改性波纹板模块采用的是金属表面进行改性，使波纹层呈现疏水亲油性，其中波纹板的间距为5～10cm，波峰处开有直径1～2cm的圆孔，所述圆孔之间的间距为1～2cm；整体改性波纹板模块呈阶梯状。

5.根据权利要求1所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述亲疏水性纤维芯管是把亲疏水性纤维编织在芯管内部，多个亲疏水性纤维芯管上下左右对称布置。

6.根据权利要求5所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述亲疏水性纤维芯管是利用疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的芯管。

7.根据权利要求6所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，芯管内部亲疏水性纤维编织密度是纤维间隙可使粒径小于200μm的颗粒通过亲疏水性纤维芯管。

8.根据权利要求6或7所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述亲疏水性纤维是疏油亲水纤维和疏水亲油纤维编织形成的T形编制网，其中亲水疏油纤维与水平线的夹角是5度至15度。所述亲疏水性纤维是疏水亲油性纤维和疏油亲水性纤维先各自排列T形，且由于亲疏水性纤维层纤维之间间距可以使粒径小于150μm的颗粒通过纤维层。

9.根据权利要求8所述的一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的装置，其特征在于，所述T形纤维编织层为单层或者多层，占据整个腔体的截面。

10.一种海上油气田平台生产废水脱气除固除油的方法，包括如下步骤：

1)含油量在1000～1500ppm的平台生产废水通过左侧进料口进入设备内部，先经过脱气除固芯管模块，利用来液切向进入芯管内部，会在芯管内部产生离心力；

2)在离心力的作用下来液中夹带的气体和轻质的油质会从芯管上部脱除，重相的固体颗粒和含有微量油滴的水质从芯管下部流出；

3)生产废水经过第一级芯管模块的处理，可以除去液体中夹带的气体和脱除固体颗粒，气体和轻质的浮油从第一级油相出口排除，重质固体颗粒从第一级排污口排除；

4)进入第二级阶梯状改性波纹板模块的油含量在300～600ppm之间，生产废水经过梯状改性波纹板模块，生产水中的油相在波纹板之间碰撞，粒径大于70um的油滴可以快速的在波纹层的波峰除汇集脱离，脱离后的油滴在第二级油相出口排除；

5)进入第三级亲疏水性纤维芯管模块的油含量在100～150ppm之间，生产废水通过亲疏水性纤维芯管，利用亲油性纤维对污水中的分散油和乳化油进行聚结长大，而利用疏油性纤维对吸附在亲油性纤维上油滴的排斥作用，从而使长大后的油滴从亲油纤维上脱除，脱离长大的油滴从第三级油相出口排除；

6)进入第四级亲疏水性纤维模块的油含量在25～50ppm之间，含油废水通过模块时，同样利用亲疏水性纤维对油滴的作用力，只是第四级模块纤维编织密度更精细，可以增大油滴聚结在纤维上的概率，更容易使油滴聚并长大脱离，脱离后的油滴从第四级油相出口排除，经过第四级模块处理后油含量可以在20ppm以下。