CN110846068B - 油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油水分离装置，属于油田开发领域。本发明通过在储罐内设置进液结构和出油结构，在储罐外设置与该储罐连通的出水结构，并将该储罐放置在高于储油罐和储水罐的位置，实现了常压下的自流式的油水分离，基于在出水结构中设置的质量调节器，通过旋转质量调节器的丝扣短节，使丝扣短节相对于出水管顶端的出水口的位移发生变化，进而调节丝扣短节顶端的出水液位的高度，实现了对储罐中的油水界面的控制，使得分离后的原油和水的质量更高，同时，此装置结构简单、安全可靠且便于制造及安装，减少了建设投入的成本，降低了人工劳动强度，且油水分离效率较高，实用性较强。

Description

油水分离装置

技术领域

本发明涉及油田开发领域，特别涉及一种油水分离装置。

背景技术

在油田开发过程中，从油井中开采出的原油含有大量的水，含水原油在储存、输送和炼制过程中会增加相关设备的负荷，且水中含有盐类，会腐蚀设备和管道。另外，在石油炼制过程中，增加了升温所消耗的燃料，且水和原油一起被加热时，水会急速汽化膨胀，影响炼厂的正常运行，甚至会发生爆炸，因此，原油脱水是油田开发过程中必不可少的环节,通过油水分离装置进行油水分离可以实现原油脱水。

目前，常用的油水分离方案有储罐切换沉降脱水，将储罐分为两组，向第一组储罐中输送完原油后，第一组储罐中的原油在沉降进行油水分离的同时，向第二组储罐中输送原油，当第二组储罐中的原油在沉降进行油水分离时，再向第一组储罐中输送原油，这样频繁倒罐实现油水分离，且在倒罐的过程中，需要人工通过控制设备监测液位和油水界面，以及手动切换倒罐阀门等，此外，还可以采用三相分离器和压力沉降罐等进行油水分离。

然而，通过储罐切换沉降脱水实现油水分离需要频繁倒罐，人工劳动强度较大，整个控制系统复杂，油水分离效率较低，且容易造成分离后的原油含水量超标，或分离后的油中含水，此外，通过三相分离器或压力沉降罐等进行油水分离需要对装置加压，且装置内部复杂，建设投入成本较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种油水分离装置，解决了将含水原油进行油水分离时，人工劳动强度大、装置复杂且建设投入成本高的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种油水分离装置，所述装置包括：

储罐、从所述储罐的侧壁伸入所述储罐内部的进液结构、伸入所述储罐内部的出油结构以及位于所述储罐外部且与所述储罐连通的出水结构；

其中，所述进液结构包括弯折型的防扰罩以及与从所述防扰罩的一个侧壁伸出的弯折型的进液管，所述防扰罩固定在所述储罐底部的罐壁上，所述弯折型的进液管包括与所述储罐的罐壁相连的分配部分和位于所述防扰罩下方的配液部分，所述分配部分通往所述储罐的罐外，用于向罐内输送含水原油，所述配液部分的两侧设置有配液孔；

所述出油结构包括集油槽以及连接所述集油槽的出油管，所述出油管通往储油罐；

所述出水结构包括与所述储罐的底部相连的出水管、位于所述出水管顶端的质量调节器以及与所述出水管的管口相连的缓冲水箱，所述缓冲水箱通往储水罐；

所述质量调节器为丝扣短节，与所述出水管顶端的出水口相连，用于调节出水液面的高度，进而控制所述储罐中的油水界面，所述质量调节器的顶端始终低于所述集油槽的顶端；

所述储罐的存放位置高于所述储水罐和所述储油罐的存放位置。

在一种可能的设计中，所述弯折型的防扰罩的水平部分位于所述配液部分的上方500-700mm处。

在一种可能的设计中，所述配液部分中远离所述分配部分的一端用金属板封死。

在一种可能的设计中，每个所述配液孔的面积小于所述配液部分的切面面积。

在一种可能的设计中，所述配液孔的总面积为所述配液部分的切面面积的2倍。

在一种可能的设计中，所述配液部分的一侧的所述配液孔与所述配液部分的另一侧的所述配液孔是对称的。

在一种可能的设计中，所述配液部分的每一侧的每两个所述配液孔的间距是相等的。

在一种可能的设计中，所述配液部分的每一侧的所述配液孔在所述配液部分的侧下方开口。

在一种可能的设计中，所述集油槽的顶部距离所述储罐的罐顶200-300mm，所述集油槽用于分离沉降后的原油。

在一种可能的设计中，所述质量调节器的高度的可调范围为0-50mm。

本发明通过在储罐内设置进液结构和出油结构，在储罐外设置与该储罐连通的出水结构，并将该储罐放置在高于储油罐和储水罐的位置，实现了常压下的自流式的油水分离，基于在出水结构中设置的质量调节器，通过旋转质量调节器的丝扣短节，使丝扣短节相对于出水管顶端的出水口的位移发生变化，进而调节丝扣短节顶端的出水液位的高度，实现了对储罐中的油水界面的控制，使得分离后的原油和水的质量更高，同时，此装置结构简单、安全可靠且便于制造及安装，减少了建设投入的成本，降低了人工劳动强度，且油水分离效率较高，实用性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种油水分离装置的主视图；

图2是本发明实施例提供的一种油水分离装置的进液管的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种油水分离装置的配液部分的切面图；

图4是本发明实施例提供的一种油水分离装置的出油结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种油水分离装置，如图1所示，该油水分离装置包括：储罐1、从储罐1的侧壁伸入储罐1内部的进液结构2、伸入储罐1内部的出油结构3以及位于储罐1外部且与储罐1连通的出水结构4；

其中，进液结构2包括弯折型的防扰罩21以及与从防扰罩21的一个侧壁伸出的弯折型的进液管22，防扰罩21固定在储罐1底部的罐壁上，弯折型的进液管22包括与储罐1的罐壁相连的分配部分221和位于防扰罩21下方的配液部分222，分配部分221通往储罐1的罐外，用于向罐内输送含水原油，配液部分222的两侧设置有配液孔2221；

出油结构3包括集油槽31以及连接集油槽31的出油管32，出油管32通往储油罐；

出水结构4包括与储罐1的底部相连的出水管41、位于出水管41顶端的质量调节器42以及与出水管41的管口相连的缓冲水箱43，缓冲水箱43通往储水罐；

质量调节器42为丝扣短节(短接)，与出水管41顶端的出水口相连，用于调节出水液面的高度，进而控制储罐1中的油水界面，质量调节器42的顶端始终低于集油槽31的顶端；

储罐1的存放位置高于储水罐和储油罐的存放位置。

本发明通过在储罐1内设置进液结构2和出油结构3，在储罐1外设置与该储罐1连通的出水结构4，并将该储罐1放置在高于储油罐和储水罐的位置，实现了常压下的自流式的油水分离，基于在出水结构4中设置的质量调节器42，通过旋转质量调节器42的丝扣短节(短接)，使丝扣短节(短接)相对于出水管41顶端的出水口的位移发生变化，进而调节丝扣短节(短接)顶端的出水液位的高度，实现了对储罐1中的油水界面的控制，使得分离后的原油和水的质量更高，同时，此装置结构简单、安全可靠且便于制造及安装，减少了建设投入的成本，降低了人工劳动强度，且油水分离效率较高，实用性较强。

下面针对各部分结构以及工作原理进行详述：

(一)储罐1的结构以及工作原理

本发明实施例中，储罐1为卧式储罐，用于存放含水原油并使含水原油进行沉降，例如，可以利用现有的闲置多功能储罐进行改造得到储罐1。进入储罐1内的含水原油需要经过一段时间的物理沉降，由于原油和水的密度不同，因此，经过物理沉降后含水原油中的水处于储罐1的下方，含水原油中的原油处于储罐1的上方。进入储罐1内的含水原油在进行沉降的过程中，为了避免从进液管22进入储罐1的液体压力过大或流速过快而影响正在进行沉降的含水原油，需要对从进液管22进入储罐1的液体进行缓冲，以减小从进液管22进入储罐1内的液体的流速。

(二)进液结构2的结构以及工作原理

本发明实施例中，进液结构2用于使含水原油进入储罐1，并对进入储罐1内的含水原油进行缓冲，该进液结构2包括弯折型的防扰罩21和弯折型的进液管22，该弯折型的进液管22包括与储罐1的罐壁相连的分配部分221和位于防扰罩21下方的配液部分222。

在一种可能的设计中，防扰罩21可以用耐腐蚀的金属板制成，在进液管22处设置弯折型的防扰罩21，并将该弯折型的防扰罩21固定在储罐1底部的罐壁上。例如，该弯折型的防扰罩21包括水平部分和竖直部分，该弯折型的防扰罩21的水平部分位于进液管22的配液部分222的上方，例如，可以设计该弯折型的防扰罩21的水平部分位于进液管22的配液部分222的上方500-700mm处。优选地，可以将弯折型的防扰罩21的水平部分设置在配液部分222的上方600mm处。进液管22的配液部分222从弯折型的防扰罩21的竖直部分伸出，该弯折型的防扰罩21将储罐1分隔成进液区和沉降区，该进液区和该沉降区是相连通的，含水原油进入该进液区后，经该弯折型的防扰罩21的折流，该液体沿着弯折型的防扰罩21的水平部分自下而上缓慢流入沉降区进行物理沉降。

上述弯折型的防扰罩21将刚进入储罐1的进液区的不稳定液体与储罐1的沉降区内正在进行物理沉降的液体分隔开，避免了对正在沉降的液体的扰动。

在一种可能的设计中，弯折型的进液管22可以是由耐腐蚀材料制成的管线，例如，可以采用外径为114mm的不锈钢管线制成进液管22，在本发明实施例中。如图2，可以将进液管22设计成为包括分配部分221和配液部分222的弯折型的管线。

本发明实施例中，为了降低进入储罐1内的液体的流速，使液体平稳的流入储罐1内，需要对进入储罐1的液体进行缓冲，因此，可以设计进液管22的配液部分222的两侧设置有多个配液孔2221，液体从进液管22的分配部分221进入储罐1，经配液部分222的配液孔缓慢地流入储罐1的进液区。

上述在进液管22上设置的配液孔2221是为了对从进液管22进入储罐1的液体进行缓冲，因此，只要配液部分222上的每个配液孔2221的面积小于配液部分222的切面面积，且使从配液孔2221流入进液区内的液体不对沉降区的液体造成扰动即可。

作为一种示例，设置进液管22两侧的所有配液孔2221的总面积为配液部分222的切面面积的2倍。

进一步地，可以设置配液部分222的一侧的配液孔2221与配液部分222的另一侧的配液孔2221是对称的。

更进一步地，如图3，可以设置配液部分222的每一侧的每两个配液孔2221的间距是相等的，例如可以设置配液部分222的每一侧的每两个配液孔2221的间距为100mm。

更进一步地，可以设置配液部分222的每一侧的配液孔在配液部分222的侧下方开口，使液体经配液孔2221更加平稳地流入弯折型的防扰罩21下边的进液区。

上述配液孔2221的设置，使得从配液孔2221流入储罐1的液体的流速低于流入进液管22的分配部分221的液体的流速，即使得从进液管22进入储罐1的液体得到了很好的缓冲，减少了液体在进液区的循环流，避免了由于液体流速大而可能造成的流动死区。

在一种可能的设计中，进液管22的配液部分222中远离分配部分221的一端用金属板封死，以使进入配液部分222中的液体只通过配液孔2221进入储罐1。

上述将配液部分222中远离分配部分221的一端用金属板封死，是为了对进入储罐1中的液体进行缓冲，因此，只要使从配液部分222进入进液区的液体的流速平稳不干扰沉降区的液体即可。

作为另一种示例，可以在上述配液部分222上的金属板开一个配液孔，该配液孔的开口面积小于配液部分222的切面面积，配液部分222中的液体可以通过该配液孔进入进液区，但该配液孔不会使得进入进液区的液体的流速干扰沉降区的液体的沉降过程。

(三)出油结构3的结构以及工作原理

本发明实施例中，出油结构3用于将沉降后的含水原油上层的原油分离到储油罐中，该出油结构3包括集油槽31和连接该集油槽31的出油管32。

在一种可能的设计中，集油槽31可以由耐腐蚀的材料制成，如图4，可以采用耐腐蚀的管线切割后制成，例如，可以采用内径为273mm的不锈钢管线切割后制成。为了避免含水原油突然大量地进入储罐1而使储罐1发生冒罐的情况，需要设计集油槽31的顶部与储罐1的罐顶之间有一定的距离，例如，可以设计集油槽31的顶部距离储罐1的罐顶200-300mm，优选地，可以设计集油槽31的顶部距离储罐1的罐顶250mm。

本发明实施例中，当含水原油经进液结构进入储罐1的沉降区后，经一段时间的物理沉降后，由于液体密度的不同，原油与水分层，处于上层的含水量合格的原油从集油槽31流出，经出油管32输入储罐1外的储油罐中，连接该储油罐与储罐1之间的出油管32上设置有阀门，通过该阀门可以对输往该储油罐的原油的流速进行控制。

对于集油槽31的高度的设计，以下进行具体说明：由于进液结构2对进入储罐1的液体进行了缓冲，使得进入储罐1的液体的流速较慢。因此，储罐1正常运行时，储罐1中液体的最高液位始终自动控制在集油槽31的顶端，即储罐1中液体的最高液位与集油槽31的高度一致。该集油槽31的高度直接影响该油水分离装置分离后的原油和水的质量，如果该集油槽31的高度设置过高，即该集油槽31的顶端距离储罐1的罐顶过近，则储罐1的上部缓冲空间较小，当储罐1内的液量突然增大时，没有足够的存储空间，极易造成冒罐，存在很大的安全隐患；如果该集油槽31的高度设置过低，储罐1的沉降区空间较小，导致储罐1内含水原油的沉降时间较短，影响分离后的原油和水，即储油罐中的原油含水量较高，储水罐中的水含油量较高。因此，本发明实施例设计了较为合理的集油槽31的高度，即集油槽31的顶部距离储罐1的罐顶200-300mm时较为合理，优选地，集油槽31的顶部距离储罐1的罐顶250mm时，该油水分离装置的分离效果更佳。

(四)出水结构4的结构以及工作原理

本发明实施例中，出水结构4用于将沉降后的含水原油下的水分离到储水罐中，该出水结构4包括出水管41、质量调节器42以及与出水管41顶端相连的缓冲水箱43。

本发明实施例中，该出水结构4中的出水管41通过阀门与储罐1的底部相连，储罐1中的含水原油经一段时间的物理沉降后，处于下层的水经出水结构4流入储水罐中，通过该阀门可以对输往储水罐的水的流速进行控制。该出水结构4是根据连通器的原理制成的，出水结构4与储罐1形成一个连通器，根据连通器原理，出水管41顶端的出水口的高度低于集油槽31的高度时，才能使水从出水管41顶端的出水口流入缓冲水箱43中，进而由缓冲水箱43将水输往储水罐。

需要说明的是，出水管41顶端的出水口与集油槽31的高度差与储罐1中经物理沉降后处于上层的原油的密度成反比。因此，需要根据经物理沉降后的原油的密度来设定出水管41顶端的出水口的高度，例如，出水管41顶端的出水口的高度可以比集油槽31的顶端低50-100mm。

进一步地，根据连通器原理，当连通器中有两种不同密度的液体时，该连通器其中一个出口的高度影响该连通器中两种液体的界面的高度。因此，出水管41顶端的液体出口的高度影响储罐1中经物理沉降后的原油和水的界面的高度，该原油和水的界面的高度对进入储油罐中的油或进入储水罐中的水的质量有影响，例如，该原油和水的界面的高度过高，进入储水罐的水量较少，达不到含水原油的出水要求，该原油和水的界面的高度过低，含水原油的沉降时间不足，进入储水罐中的液体含油量高。

本发明实施例中，在出水管41顶端的出水口上设置质量调节器42，该质量调节器42为丝扣短节(短接)，该丝扣短节(短接)即为单侧带螺纹的短管，该质量调节器42可以通过旋转的方式连接在出水管41顶端的出水口上。该质量调节器42的顶端是开通的，则储罐1中沉降后的含水原油中下层的水通过该丝扣短节(短接)的顶端流出来，即该丝扣短节(短接)的顶端即为出水液位。通过旋转质量调节器42，即，使该丝扣短节(短接)相对于出水管41顶端的出水口的位移发生变化，则出水液位也随之发生变化。例如，向左旋转该丝扣短节(短接)可以使该丝扣短节(短接)相对于出水口的位移减小，进而使该质量调节器42顶端的出水液位降低，向右旋转该丝扣短节(短接)可以使该丝扣短节(短接)相对于出水口的位移增大，进而使该质量调节器42顶端的出水液位升高。进而，通过对出水液位的调节，可以控制储罐1中沉降区的油水界面的高度。

进一步地，可以在该丝扣短节(短接)的顶端焊接有固定件，可以通过旋转该固定件进而使该丝扣短节(短接)发生旋转，更加便于操作。

在一种可能的设计中，质量调节器42的高度的可调范围为0-50mm，需要说明的是，该质量调节器42的高度无论怎么调节，其最顶端的高度都要始终低于集油槽31的顶端的高度。

本发明实施例中，该油水分离装置为常压装置，因此，储罐1的存放位置要高于储水罐和储油罐的存放位置，更进一步地，可以设置储罐1的罐底的高度高于储水罐和储油罐的罐顶的高度，以使该油水分离装置在常压下可以实现分离后的原油和水以自流的方式分别流入储油罐和储水罐，而无需借助动力设备。

需要说明的是，上述含水原油在该油水分离装置之前，可以设置一台加药装置，使含水原油先进入加药装置再进入该油水分离装置，该加药装置用于向含水原油中加入破乳剂等药剂，利于原油和水的分离，提高了上述油水分离装置的分离效果。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

上述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油水分离装置，其特征在于，所述装置包括：

储罐（1）、从所述储罐（1）的侧壁伸入所述储罐（1）内部的进液结构（2）、伸入所述储罐（1）内部的出油结构（3）以及位于所述储罐（1）外部且与所述储罐（1）连通的出水结构（4）；

其中，所述进液结构（2）包括弯折型的防扰罩（21）以及与从所述防扰罩（21）的一个侧壁伸出的弯折型的进液管（22），所述防扰罩（21）固定在所述储罐（1）底部的罐壁上，弯折型的所述防扰罩（21）包括水平部分和竖直部分，所述弯折型的进液管（22）包括与所述储罐（1）的罐壁相连的分配部分（221）和位于所述防扰罩（21）下方的配液部分（222），所述分配部分（221）通往所述储罐（1）的罐外，用于向罐内输送含水原油，所述配液部分（222）的两侧设置有配液孔（2221），所述配液部分（222）从弯折型的所述防扰罩（21）的竖直部分伸出；

所述出油结构（3）包括集油槽（31）以及连接所述集油槽（31）的出油管（32），所述出油管（32）通往储油罐；

所述出水结构（4）包括与所述储罐（1）的底部相连的出水管（41）、位于所述出水管（41）顶端的质量调节器（42）以及与所述出水管（41）的管口相连的缓冲水箱（43），所述缓冲水箱（43）通往储水罐；

所述质量调节器（42）为丝扣短节，与所述出水管（41）顶端的出水口相连，用于调节出水液面的高度，进而控制所述储罐（1）中的油水界面，所述质量调节器（42）的顶端始终低于所述集油槽（31）的顶端；

所述储罐（1）的存放位置高于所述储水罐和所述储油罐的存放位置；

所述配液部分（222）中远离所述分配部分（221）的一端用金属板封死；

每个所述配液孔（2221）的面积小于所述配液部分（222）的切面面积；

所述配液部分（222）的一侧的所述配液孔（2221）与所述配液部分（222）的另一侧的所述配液孔（2221）是对称的；

所述配液部分（222）的每一侧的每两个所述配液孔（2221）的间距是相等的；

所述配液部分（222）的每一侧的所述配液孔（2221）在所述配液部分（222）的侧下方开口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弯折型的防扰罩（21）的水平部分位于所述配液部分（222）的上方500-700mm处。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配液孔（2221）的总面积为所述配液部分（222）的切面面积的2倍。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集油槽（31）的顶部距离所述储罐（1）的罐顶200-300mm，所述集油槽（31）用于分离沉降后的原油。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述质量调节器（42）的高度的可调范围为0-50mm。