CN110758925A - 一种联合站拱顶储罐清砂系统 - Google Patents

Abstract

一种联合站拱顶储罐清砂系统，利用气体检测模块检测拱顶储罐内氧气含量，机械清洗模块设置在罐顶部，通过清洗枪内的高压水将罐底的油泥砂冲起，氮气发生模块用于罐内的氮气补充及氮气和氧气等其它气体的置换，真空冲吸模块的真空泵将油泥砂水混合液吸出，进入油泥砂分离模块，蒸汽发生模块产生的蒸汽给油泥砂分离模块加热，油泥砂分离模块分离的油泥砂通过储存装车模块运输。本发明适用油田联合站储罐密闭清砂作业，提高安全环保生产可靠性、减轻清罐劳动量、提高清洗处理效率、采出液沉积物不落地，降低环保风险，满足清砂、储存、输送过程的安全环保要求，清洗、分离、储存、装车一体化，输送及储存过程中泥砂不沉积，为泥砂调剖回注提供条件。

Description

一种联合站拱顶储罐清砂系统

技术领域

本发明涉及油田矿场集输系统中联合站拱顶储罐的密闭清砂作业技术，具体而言是一种联合站拱顶储罐清砂系统。

背景技术

原油储罐机械清洗技术是通过储油罐机械清洗系统（临时敷设的管道将机械清洗设备与清洗油罐、清洗油供给油罐及原油回收油罐连接在一起）将被清洗油罐底部具有流动性的原油移送至回收油罐中，然后用供给储罐中的原油经加温、加压后通过用设置在清洗油罐单盘上的清洗机搅拌，喷射清洗热油击碎溶解淤渣，溶解被清洗油罐中的剩余凝固油，经过滤器过滤后移送至回收油罐中，最后再用加温后清水对储罐内各部位进行循环清洗，最终清除罐内所有油污，以达到罐内检修及动火条件。

西方发达国家于20世纪80年代末，开始推出机械化清洗技术与设备。近年来，国内公司在国外COWS（原油储罐机械清洗）技术上研发出了油罐清洗一体化技术，主要适用于油库浮顶油罐的罐底重油。

通过调研，国内现有油罐清洗技术目前大部分应用在原油大型浮顶罐，在上游联合站拱顶储罐上应用较少，仅有的一座拱顶罐以清洗失败告终。由于联合站的油品、油泥性质、含砂量等与油库原油差别较大，现有技术清洗对象并不是油泥砂，不能在油田联合站拱顶储罐上简单套用。

目前国内油罐清洗一体化技术大多用于油库大型浮顶罐，需多支清洗机（枪），与油田联合站现有拱顶储罐结构等不匹配。

现有油罐清洗技术存在的问题，主要表现在以下几个方面：

（1）现有技术罐体清洗周期长、盲洗且无可视化，自动化程度低。被清洗的介质为重质油，与联合站油泥砂的差别较大，拱顶储罐罐底油泥砂存在流动性差、易沉积堵塞等特点。

（2）现有技术配套油水分离无排砂系统，无法适应油田联合站拱顶储罐内大量沉积油泥砂的清砂作业。

（3）现有技术配套无密闭输送及储存装车系统，分离出的泥砂无法进行密闭输送、储存装车及污水不能调剖回注。

（4）现有油罐清洗技术的清洗目的是浮顶罐与罐之间的倒油，清洗介质为稀油，被清洗介质为易流动的重油，清洗后的介质去往另一座油罐；本次发明的油罐清洗技术，清洗目的是拱顶罐内的沉积油泥砂，清洗介质为污水，被清洗介质为流动状态差异较大的油泥砂，清洗后的介质用于中高渗区块的地层调剖回注。

发明内容

本发明的目的就是为了提高安全环保生产可靠性、减轻清罐劳动量、提高清洗处理效率、采出液沉积物不落地，降低环保风险，满足清砂、储存、输送过程的安全环保要求，设计一种联合站拱顶储罐清砂系统。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：

本发明包括：气体检测模块、氮气发生模块、机械清洗模块、真空冲吸模块、蒸汽发生模块、油泥砂分离模块、储存装车模块、清砂可视化设备、自动化智能调控设备；其特征是：利用气体检测模块检测拱顶储罐内氧气含量，机械清洗模块设置在拱顶罐顶部，通过清洗枪内的高压水将拱顶储罐罐底的油泥砂冲起，氮气发生模块用于拱顶储罐内的氮气补充及氮气和氧气等其它气体的置换，真空冲吸模块的真空泵将油泥砂水混合液吸出，进入油泥砂分离模块，蒸汽发生模块产生的蒸汽给油泥砂分离模块加热，油泥砂分离模块分离的油泥砂通过储存装车模块运输。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的清洗枪设有控制系统和远程手操器，人工远程控制清洗枪的角度，平面旋转360°控制精度不大于3°，上下仰角控制精度不大于3°，并能够反馈清洗枪的指向等定位信息。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的清砂可视化设备，采用激光雷达配合激光扫描及点云成像技术方式，克服罐内高温雾气及防爆环境带来的干扰，实现了罐内整个平面的起伏状态的有效检测，使罐内泥砂等沉积物的清洗过程可视，实时生成罐内三维特性，进行后台成像，解决盲洗问题。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的激光雷达采用MRC控制器，在10min内可完成整个罐内的扫描，扫描距离超过10米，扫描精度可达±1cm，激光雷达的旋转电机精确控制以0.5°步进量匀速旋转，每18秒可完成一次整座罐的3D模型更新，然后MRC控制器通过以太网将3D点云数据上传给上位机电脑，上位机电脑再按照清洗系统需要的数据格式定时刷新罐底起伏的地形结构，检测数据采集完成后，针对罐底表面的成像算法研究和图形化展示，并能提供后期与清洗枪远程控制系统的标准数据接口。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的油泥砂分离模块小型化、高效化，具有旋流分离、加药等功能，泥砂沉降分离时间＜20min，并具有排砂功能，泥砂处理量160-200m³/h，并配有污油、污水、回收泵。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的旋流分离功能是通过设有两级分离器实现的。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的加药功能是通过设有药剂罐-加药计量泵装置实现的。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的蒸汽发生模块加热功能是通过锅炉或电加热实现的。

优选的一种联合站拱顶储罐清砂系统的储存装车模块，储罐内设置自旋式喷射防沉积喷头，外接抽吸泵，通过动力泵喷洒，服务半径可达20m，泥砂在车储罐内进行360°搅拌，使罐体内油泥砂混合液自循环，达到罐内泥砂不沉积，冬季罐体增加加热、保温措施。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）拱顶罐密闭清砂可视化、自动化等智能调控工艺技术

拱顶储罐清砂过程中，采用“清洗炮形成主流通道+清洗枪组合驱赶泥砂流动”的罐内油泥砂抽吸方式，通过该智能调控工艺技术，达到罐内清砂过程可视，并能远程智能调控清洗枪的角度，不但解决了联合站拱顶储罐清砂过程中的盲洗及上罐调节清洗枪角度的自动化问题，同时解决了罐底油泥砂流动性差、易沉积堵塞的问题，缩短了清砂周期，减轻了职工的劳动强度，提高了经济效益。

（2）罐外高效油泥砂分离工艺技术

拱顶储罐清砂过程中，通过罐外高效油泥砂分离工艺技术，使得罐内清出油泥砂在罐外高效分离；分离出的原油回收至原油处理系统，分离出的污水通过循环泵增压回用于罐顶清洗枪用于罐内泥砂清洗，分离出的泥砂输送至储存装车系统用于调剖回注。分离模块小型化、高效化，提高了处理效率，满足了清砂过程中清洗循环用水及泥砂储存装车的需求。

（3）均质分散的密闭输送及不沉积储存装车集成工艺技术

拱顶储罐清砂过程中，通过均质分散的密闭输送及不沉积储存装车集成工艺技术，使得采出液沉积物不落地且得到不沉积的储存装车，降低了环保风险，满足储存、输送过程的安全环保要求，为清砂后的泥砂调剖回注提供了条件。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。

图1-本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于对本发明说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

下面结合附图，对本发明作进一步的描述：

一种联合站拱顶储罐清砂系统由气体检测模块、氮气发生模块、机械清洗模块、真空冲吸模块、蒸汽发生模块、油泥砂分离模块、储存装车模块、清砂可视化设备、自动化智能调控设备组成；其特征是：利用气体检测模块检测拱顶储罐内氧气含量，机械清洗模块设置在拱顶罐顶部，通过清洗枪内的高压水将拱顶储罐罐底的油泥砂冲起，氮气发生模块产生400m³/h的氮气补入罐内用于氮气和氧气等其它气体的置换，真空冲吸模块的真空泵将油泥砂水混合液吸出，进入油泥砂分离模块，蒸汽发生模块产生2t/h的蒸汽给油泥砂分离模块加热，油泥砂分离模块分离的油泥砂通过储存装车模块运输。

所述清砂可视化设备，采用激光雷达配合激光扫描及点云成像技术，实时生成罐内三维特性，进行罐内泥砂等沉积物的可视化及后台成像，解决盲洗问题。其技术关键在于，在规定扫描周期内完成对整个罐底油泥砂沉积后表面起伏状态的检测，并在上位机系统完成数据处理、建模和输出，罐底油泥砂沉积后表面起伏状态以三维可视化的图形展示给操作人员。该技术采用激光雷达，MRC控制器在10min内一次次扫描罐体纵截面，激光雷达部分由旋转电机精确控制以0.5°步进量匀速旋转，每18秒可完成一次整座罐的3D模型更新，然后MRC控制器通过以太网将3D点云数据上传给上位机电脑，上位机电脑再按照清洗系统需要的数据格式定时刷新罐底起伏的地形结构。该激光雷达技术，能够有效的克服罐内雾气带来的干扰，具有现场检测设备集成后的防爆认证；检测数据采集完成后，可以针对罐底表面的成像算法研究和图形化展示，并能提供后期与清洗枪远程控制系统的标准数据接口。该技术在10min内可完成整个罐内的扫描，扫描距离超过10米，扫描精度可达±1cm。本次设置的可视化系统，可提供扫描器安装自适应矫正、扫描器配置、扫描器激光扫描、扫描结果可视化呈现、历史记录查询、自动扫描任务配置等功能。

所述自动化智能调控设备对机械清洗模块进行智能调控，即对现有清洗枪的罐顶手动控制进行优化设计，达到罐外控制室集中控制清洗枪的转向角度，自动化控制。其技术关键在于，清洗枪的现场执行机构的设计和安装，清洗枪选择摆动角度的精确控制，以及配套控制系统的开发和远程手操器的开发。该技术实现了罐顶清洗枪的远程控制，可人工远程控制清洗枪的角度，平面旋转360°控制精度不大于3°，上下仰角控制精度不大于3°，并能够反馈清洗枪的指向等定位信息。

所述油泥砂分离模块小型化、高效化，通过对油田联合站拱顶储罐内油泥砂的组分分析及外力冲击下的沉浮模拟试验，对油泥砂的组分进行分析，进行室内掺水沉降试验模拟，通过旋流、加药等手段，加快油泥、泥水的分离时间，研制180m³/h的处理设备，泥砂沉降分离时间＜20min，泥水分离时间短且具备排砂功能，并配套污油及污泥回收泵，同时设有加药口和加热管口，达到油泥砂高效分离的功能。其技术关键在于，油泥水的分离时间及设备小型化、高效化，且需要控制泥中含水率及水中含砂率。该技术可将罐外泥水分离时间控制在20min以内，水中含砂率＜1%，满足油泥砂混合液分离后污水能够二次回用于机械清洗模块中的清洗枪用水，降低系统补给水量，节约运行成本。

所述蒸汽发生模块加热功能是通过锅炉或电加热实现的。

所述储存装车模块，储罐内设置自旋式喷射防沉积喷头，外接抽吸泵，通过动力泵喷洒，泥砂在车储罐内进行360°搅拌，使罐体内油泥砂混合液自循环，达到罐内泥砂不沉积，冬季罐体增加加热、保温措施。

本发明针对油田矿场集输系统联合站拱顶储罐的密闭清砂作业，提高安全环保生产可靠性、减轻清罐劳动量、提高清洗处理效率、采出液沉积物不落地，降低环保风险，满足清砂、储存、输送过程的安全环保要求，清洗、分离、储存、装车一体化，输送及储存过程中泥砂不沉积，为泥砂的调剖回注提供条件。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种联合站拱顶储罐清砂系统，包括：气体检测模块、氮气发生模块、机械清洗模块、真空冲吸模块、蒸汽发生模块、油泥砂分离模块、储存装车模块、清砂可视化设备、自动化智能调控设备；其特征是：利用气体检测模块检测拱顶储罐内氧气含量，机械清洗模块设置在拱顶罐顶部，通过清洗枪内的高压水将拱顶储罐罐底的油泥砂冲起，氮气发生模块用于拱顶储罐内的氮气补充及氮气和氧气等其它气体的置换，真空冲吸模块的真空泵将油泥砂水混合液吸出，进入油泥砂分离模块，蒸汽发生模块产生的蒸汽给油泥砂分离模块加热，油泥砂分离模块分离的油泥砂通过储存装车模块运输。

2.根据权利要求1所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述清洗枪设有控制系统和远程手操器，人工远程控制清洗枪的角度，平面旋转360°控制精度不大于3°，上下仰角控制精度不大于3°，并能够反馈清洗枪的指向等定位信息。

3.根据权利要求1所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述清砂可视化设备，采用激光雷达配合激光扫描及点云成像技术方式，克服罐内高温雾气及防爆环境带来的干扰，实现了罐内整个平面的起伏状态的有效检测，使罐内泥砂等沉积物的清洗过程可视，实时生成罐内三维特性，进行后台成像，解决盲洗问题。

4.根据权利要求3所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述激光雷达采用MRC控制器，在10min内可完成整个罐内的扫描，扫描距离超过10米，扫描精度可达±1cm，激光雷达的旋转电机精确控制以0.5°步进量匀速旋转，每18秒可完成一次整座罐的3D模型更新，然后MRC控制器通过以太网将3D点云数据上传给上位机电脑，上位机电脑再按照清洗系统需要的数据格式定时刷新罐底起伏的地形结构，检测数据采集完成后，针对罐底表面的成像算法研究和图形化展示，并能提供后期与清洗枪远程控制系统的标准数据接口。

5.根据权利要求1所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述油泥砂分离模块小型化、高效化，具有旋流分离、加药等功能，泥砂沉降分离时间＜20min，并具有排砂功能，泥砂处理量160-200m³/h，并配有污油、污水、回收泵。

6.根据权利要求5所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述旋流分离功能是通过设有两级分离器实现的。

7.根据权利要求5所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述加药功能是通过设有药剂罐-加药计量泵装置实现的。

8.根据权利要求1所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述蒸汽发生模块加热功能是通过锅炉或电加热实现的。

9.根据权利要求1所述一种联合站拱顶储罐清砂系统，其特征是：所述储存装车模块，储罐内设置自旋式喷射防沉积喷头，外接抽吸泵，通过动力泵喷洒，服务半径可达20m，泥砂在车储罐内进行360°搅拌，使罐体内油泥砂混合液自循环，达到罐内泥砂不沉积，冬季罐体增加加热、保温措施。

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