CN110078160B - 一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法及装置。海上平台含油污水通过亲疏水颗粒组合床层,床层内部亲油颗粒及疏油颗粒随机堆积填充。颗粒通过吸附与聚结作用吸附水中乳化态油滴或更小的悬浮物。通过上下颗粒的配合来整体降低水中悬浮物和水中油含量。或者是利用不同亲疏水性材料混合均匀紧密压缩成滤床,通过亲疏水颗粒对悬浮物和油滴的过滤、吸附、聚结作用来除去水中杂质。本发明还提供一套实现该方法的装置,所述装置包括壳体,增压泵,活塞板,亲疏水性颗粒组合床层等几个部分。本发明装置参数可根据实际情况调整、优化,实现了对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
技术领域
本发明属于环保领域油水分离技术,具体涉及一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法及其装置
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、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,本发明的目的是提供一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油装置,具体技术方案如下:
一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的装置,包括壳体、活塞板、增压泵、亲疏水性颗粒组合床层、进料口、水相出口、油相出口、排污口、滤床径向出口和空腔;
其中,所述进料口8在所述壳体5的底部,所述油相出口1在所述壳体的顶部;所述水相出口7位于所述壳体的底部一侧(如右侧);所述排污口9位于所述壳体的底部另一侧(如左侧);内部自上而下安装活塞板4,亲疏水性颗粒组合床层6;所述亲疏水性颗粒组合床层设有滤料,该滤料径向出口3位于所述亲疏水性颗粒组合床层的顶部和所述活塞板的下部;所述增压泵10一端与除油设备下部连接,另一端与设备上方空腔2连接。
进一步的,所述壳体为立式圆形罐体。
进一步的,所述平台生产水中的油含量为500ppm~1500ppm;所述微量油的油滴粒径为20~150um;所述生产废水中的悬浮物为50~150mg/L,操作温度为38~90℃;所述亲疏水性颗粒床层是利用亲水性颗粒及疏水性颗粒随机散装填充。所述亲疏水性颗粒床层填充密度适当,颗粒之间间距可以使粒径小于100μm的固体杂质通过颗粒床层,所以不会造成床层的堵塞,能够延长颗粒床使用的寿命。所述滤床径向出口可以使经过颗粒床层聚结处理后的生产水从滤床径向出口流出,流到设备外侧筒体内。所述滤床径向出口是在相应位置开无数个小于1mm的圆形孔径,使液体可以从圆形孔径流出,截留床层中的颗粒,避免颗粒流失。
进一步的,所述增压泵一端与除油设备下部连接,一端与设备上方空腔连接,通过增压泵把设备底部水相增压至除油设备上方空腔内,对空腔施加压力。所述空腔与增压泵连接,可以根据增压泵的功率改变空腔内的压力,使下侧的活塞板上下运动。所述活塞板可以在筒体内上下引动,根据上方腔体内压力大小,活塞板对下部亲疏水颗粒床层进行压缩及扩张,改变床层密度。
海上平台利用众多采油树把海底中原油开采处理,开采出原油中含有大量生产废水;我国对采油平台生产废水的排放方式有两种:一是处理达标后排海;另一种是在需要注入水开发的油藏将生产水处理达标后注入底层中。无论那种排放方式,均需要降低生产废水含油量。
油田经过采油树把原油采出汇集至海上中心平台进行处理,海上平台生产水先经过生产分离器,使水、油、气三相分离,从生产分离器底部流出的生产废水含油量在500ppm~1500ppm之间,悬浮物为50~150mg/L,油滴粒径在20~150um之间。
本发明还提供了一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法,步骤如下:
(1)利用增压泵从设备内部抽取液体输送到设备顶部的空腔内,使上部空腔压力增大,压力增大后的空腔推动下方的活塞板压缩床层,使亲疏水颗粒在床层内部紧凑压缩;
(2)打开底部进料口,平台生产废水通过此设备底部进入亲疏水性颗粒组合床层,生产废水在流经亲疏水性颗粒床层时,颗粒通过吸附与聚结作用吸附剩余水中乳化态油滴或更小的悬浮物;
(3)通过上下颗粒的配合来整体降低水中悬浮物和水中油含量;或者利用不同亲疏水性材料混合均匀紧密压缩成滤床,通过亲疏水颗粒对悬浮物和油滴的过滤、吸附、聚结作用来除去水中杂质。通过亲疏水颗粒床层时可以使粒径大于20um的油滴聚结长大,进行脱离;
(4)聚结长大后的油水混合液从顶部滤料径向出口流出,流进设备两侧的壳体内,然后油水两相由于密度不同,油水两相在壳体内上下分离,油滴在壳体上部聚集,进行回收。处理后的水质从底部水相出口排出,处理后的水质可以达到60ppm以下,悬浮物含量在30mg/L以下。
进一步的,当运行一段时间或水相出口油含量不再满足处理要求时,设备需要进行反洗,关闭增压泵,使设备顶部空腔压力降低,活塞板由于上部压力降低,活塞板向上运动,使下部床层松散。增加床层颗粒之间的空隙,便于滤料的反洗。
可以采用扩大海上平台生产废水紧凑高效除油装置内部滤料床层直径的方法扩大处理能力。
本发明的有益效果在于,该装置将疏水亲油性颗粒及疏油亲水性颗粒以随机分布的方式进行堆积,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,适用于不同海上平台含油生产污水的处理过程。
附图说明
图1是海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的装置结构示意图。
符号说明:
油相出口1;空腔2;滤料径向出口3;活塞板4;壳体5;亲疏水性颗粒组合床层6;水相出口7;进料口8;排污口9;增压泵10。
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
某海上平台生产废水除油,采用本发明一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的装置。
其上述装置的结构示意图如图1所示,油相出口1;空腔2;滤料径向出口3;活塞板4;壳体5;亲疏水性颗粒组合床层6;水相出口7;进料口8;排污口9;增压泵10。其中,所述进料口在所述壳体的底部,所述平台生产水中油含量为500ppm~1500ppm;所述微量油的油滴粒径为20~150um;所述生产废水中悬浮物为50~150mg/L,操作温度为38~90℃;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底部右侧;所述排污口位于所述壳体的底部左侧;内部自上而下安装活塞板,亲疏水性颗粒组合床层。所述滤床径向出口位于所述床层顶部,所述活塞板下部。所述增压泵一端与除油设备下部连接,一端与设备上方空腔连接。
所述壳体为立式圆形罐体。所述亲疏水性颗粒床层是利用亲水性颗粒及疏水性颗粒随机散装填充。所述亲疏水性颗粒床层填充密度适当,颗粒之间间距可以使粒径小于100μm的固体杂质通过颗粒床层,所以不会造成床层的堵塞,能够延长颗粒床使用的寿命。所述滤床径向出口可以使经过颗粒床层聚结处理后的生产水从滤床径向出口流出,流到设备外侧筒体内。所述滤床径向出口是在相应位置开无数个小于1mm的圆形孔径,使液体可以从圆形孔径流出,截留床层中的颗粒,避免颗粒流失。所述增压泵一端与除油设备下部连接,一端与设备上方空腔连接,通过增压泵把设备底部水相增压至除油设备上方空腔内,对空腔施加压力。所述空腔与增压泵连接,可以根据增压泵的功率改变空腔内的压力,使下侧的活塞板上下运动。所述活塞板可以在筒体内上下引动,根据上方腔体内压力大小,活塞板对下部亲疏水颗粒床层进行压缩及扩张,改变床层密度。
海上平台利用众多采油树把海底中原油开采处理,开采出原油中含有大量生产废;我国对采油平台生产废水的排放方式有两种:一是处理达标后排海;另一种是在需要注入水开发的油藏将生产水处理达标后注入底层中。无论那种排放方式,均需要降低生产废水含油量。
油田经过采油树把原油采出汇集至海上中心平台进行处理,海上平台生产水先经过生产分离器,使水、油、气三相分离,从生产分离器底部流出的生产废水含油量在500ppm~1500ppm之间,悬浮物为50~150mg/L,油滴粒径在20~150um之间。在本专利中,利用增压泵从设备内部抽取液体输送到设备顶部的空腔内,使上部空腔压力增大,压力增大后的空腔推动下方的活塞板压缩床层,使亲疏水颗粒在床层内部紧凑压缩。打开底部进料口,平台生产废水通过此设备底部进入亲疏水性颗粒组合床层,生产废水在流经亲疏水性颗粒床层时,颗粒通过吸附与聚结作用吸附剩余水中乳化态油滴或更小的悬浮物。通过上下颗粒的配合来整体降低水中悬浮物和水中油含量。或者是利用不同亲疏水性材料混合均匀紧密压缩成滤床,通过亲疏水颗粒对悬浮物和油滴的过滤、吸附、聚结作用来除去水中杂质。通过亲疏水颗粒床层时可以使粒径大于20um的油滴聚结长大,进行脱离。聚结长大后的油水混合液从顶部滤料径向出口流出,流进设备两侧的壳体内,然后油水两相由于密度不同,油水两相在壳体内上下分离,油滴在壳体上部聚集,进行回收。处理后的水质从底部水相出口排出,处理后的水质可以达到60ppm以下,悬浮物含量在30mg/L以下。
当运行一段时间或水相出口油含量不再满足处理要求时,设备需要进行反洗,关闭增压泵,使设备顶部空腔压力降低,活塞板由于上部压力降低,活塞板向上运动,使下部床层松散。增加床层颗粒之间的空隙,便于滤料的反洗。
可以采用扩大海上平台生产废水紧凑高效除油装置内部滤料床层直径的方法扩大处理能力。
本发明的主要优点在于:
(1)利用亲水疏油和亲油疏水性两种颗粒进行随机组合堆积成颗粒床层,高效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。
(2)利用聚结增大后的油滴浮力原因,油相从上部排油口流出,降低处理后的水中油含量。利用油滴与水密度差使两相分离,减少能源损耗。
(3)利用增压泵对空腔压力的改变,使活塞板的运动对下部颗粒进行压缩和放松,便于设备运行及设备反洗。
(4)利用增加滤料直径的方法提高设备处理量,可以高效除去水中油含量。
Claims (7)
1.一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的装置,其特征在于,包括壳体、活塞板、增压泵、亲疏水性颗粒组合床层、进料口、水相出口、油相出口、排污口、滤床径向出口和空腔;
其中,所述进料口在所述壳体的底部,所述油相出口在所述壳体的外侧筒体的顶部;所述水相出口位于所述壳体的外侧筒体的底部一侧;所述排污口位于所述壳体的外侧筒体的底部另一侧;内部自上而下安装活塞板,亲疏水性颗粒组合床层;所述亲疏水性颗粒组合床层设有滤料,该滤料径向出口位于所述亲疏水性颗粒组合床层的顶部和所述活塞板的下部;所述增压泵一端与除油设备外侧筒体的下部连接,另一端与设备上方空腔连接;
所述亲疏水性颗粒床层是亲水性颗粒和疏水性颗粒随机散装填充;
所述亲疏水性颗粒床层填充密度是颗粒之间间距可使粒径小于100μm的固体杂质通过颗粒床层;
所述滤床径向出口可使经过颗粒床层聚结处理后的生产水从滤床径向出口流出,流到设备外侧筒体内。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述壳体为立式圆形罐体。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述滤床径向出口是在相应位置开若干个小于1mm使液体可以流出,截留床层中的颗粒,避免颗粒流失的圆形孔径。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述空腔与增压泵连接,根据增压泵的功率改变空腔内的压力,使下侧的活塞板上下运动。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述活塞板可以在筒体内上下引动,根据上方腔体内压力大小,活塞板对下部亲疏水颗粒床层进行压缩及扩张,改变床层密度。
6.一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法,采用权利要求1的装置,步骤如下:
(1)利用增压泵从设备内部抽取液体输送到设备顶部的空腔内,使上部空腔压力增大,压力增大后的空腔推动下方的活塞板压缩床层,使亲疏水颗粒在床层内部紧凑压缩;
(2)打开底部进料口,平台生产废水通过此设备底部进入亲疏水性颗粒组合床层,生产废水在流经亲疏水性颗粒床层时,颗粒通过吸附与聚结作用吸附剩余水中乳化态油滴或更小的悬浮物;
(3)通过上下颗粒的配合来整体降低水中悬浮物和水中油含量;或者利用不同亲疏水性材料混合均匀紧密压缩成滤床,通过亲疏水颗粒对悬浮物和油滴的过滤、吸附、聚结作用来除去水中杂质;
(4)聚结长大后的油水混合液从顶部滤料径向出口流出,流进设备两侧的壳体内,然后油水两相由于密度不同,油水两相在壳体内上下分离,油滴在壳体上部聚集,进行回收;处理后的水质从底部水相出口排出,处理后的水质达到60ppm以下,悬浮物含量在30mg/L以下。
7.根据权利要求6所述的一种海上油田生产水亲疏水颗粒组合聚结除油的方法,其特征在于,当运行一段时间或水相出口油含量不再满足处理要求时,设备进行反洗,关闭增压泵,使设备顶部空腔压力降低,活塞板由于上部压力降低,活塞板向上运动,使下部床层松散;增加床层颗粒之间的空隙,进行滤料的反洗。
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