CN111101921A - 一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法 - Google Patents

一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法。所述方法包括以下步骤：a、使用萃取剂喷射清洗物理模拟实验用模型内部油砂；b、对萃取剂冲掉的油砂进行固液分离；c、向步骤b中固液分离后得到的液体中，加入洗油水和稠油类表面活性剂，混合均匀后静置，进行油水分离，得到可重复使用的洗油水和油；d、对步骤b中固液分离后得到的固体中，加入洗油水和稠油类表面活性剂进行洗砂，洗砂后干燥、分砂，得到可重复利用的实验用砂。所述实验油砂处理装置包括加压泵、填砂模型、沉降容器、油水分离器和砂粒储存容器。本方法和装置不仅能够实现油砂的高效处理，还可以对其他资源进行循环利用，进一步提高了实验耗材的最大化利用。

Description

一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法
技术领域
本文涉及石油化工技术领域，为一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法，尤指一种大型物理模拟实验油砂处理工艺。
背景技术
在油田开发过程中，十分需要通过大型物理模拟实验进行工艺方法的验证、工艺参数的优化，进而指导实际油田开发试验。但大型物理模拟实验存在模型体积大造成油砂难以取出、油砂分离困难等问题，严重影响了大型物理模拟实验的重复进行，甚至造成实验无法继续。因此如何解决大型物理模拟实验的油砂处理问题，对油田开发具有重要作用。
油砂处理是大型物理模拟实验后必不可少的流程，目的是将油砂分离，分离出的原油和实验用砂回收或重复利用。目前大型物理模拟实验的油砂处理效率慢且效率低，极大的影响了大型物理模拟实验的进行，并且研究重点主要集中在化学剂的性能提升上，成本、环境要求等因素综合考虑不足。
发明内容
本申请提供了一种物理模拟实验油砂处理装置及处理方法，提供了一种大型物理模拟实验油砂处理工艺，采用物理和化学的综合手段，简单、高效的提高实验油砂分离效率。砂的回收率可达98％以上，油砂油的去除率可达95％以上，含油水的含油可在0.5％以下。
本申请提供了一种物理模拟实验油砂处理方法，包括以下步骤：
a、使用萃取剂喷射清洗物理模拟实验用模型内部油砂；
b、对萃取剂冲掉的油砂进行固液分离；
c、向步骤b中固液分离后得到的液体中，加入水和稠油类表面活性剂，混合均匀后静置，进行油水分离，得到可重复使用的洗油水和油；
d、对步骤b中固液分离后得到的固体进行洗砂，洗砂后干燥、分砂，得到可重复利用的实验用砂。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤d中所述洗砂操作先使用萃取剂对固体进行清洗，再使用稠油类表面活性剂和洗油水对实验用砂进行清洗；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤d中所述洗砂操作使用步骤c中油水分离后得到的洗油水。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述稠油类表面活性剂选自α烯烃磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱和烷基酚的聚氧乙烯醚中的一种或多种。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤c中油水分离后得到的洗油水的含砂量小于5wt.％，含油浓度不超过10wt.％。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述萃取剂为稀油，可选地，所述稀油为汽油或煤油。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述萃取剂的使用温度为20-30℃。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤b中所述油砂分离采用重力沉降法和超声波处理中的一种或两种；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，可选地，所述固液分离处理温度为30-50℃。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤c中所述油水分离包括了除砂、破乳和过滤；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述除砂操作为去除粒径不小于50μm的颗粒物；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述破乳操作为将破乳剂加入除砂后的油水混合物中；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，所述过滤操作为将破乳后的油水混合物进行过滤，得到可重复使用的洗油水和油；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，可选地，所述破乳剂为稠油类破乳剂；所述稠油类破乳剂选自羧酸盐类破乳剂、季铵盐类破乳剂和聚醚类破乳剂中的一种或多种；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，可选地，所述破乳剂的加入量为200-500mg/L；所述破乳剂加入油水混合物后静置1-2h。
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，步骤d中将所述洗砂温度为30-90℃；
在本发明提供的物理模拟实验油砂处理方法中，可选地，所述干燥的温度90-120℃。
另一方面，本发明提供了一种物理模拟实验油砂处理装置，其特征在于，包括与萃取剂存储装置相连通的加压泵、填砂模型、沉降容器、油水分离器、砂粒储存容器；
所述加压泵的出口通过管路与填砂模型相连通，萃取剂被加压泵加压后对填砂模型中的油砂进行喷射；
所述填砂模型通过与沉降容器相连通，所述填砂模型冲刷下的砂粒和原油的混合物进入沉降容器中，所述沉降容器能够将固体和液体进行分离；
所述沉降容器与油水分离器相连通，沉降容器中固液分离得到的液体进入油水分离器中，油水分离器还设有开口，用于在油水分离器中加入稠油类表面活性剂和水；
所述沉降容器还与砂粒储存容器连通，所述沉降容器中固液分离得到的固体进入砂粒存储容器中；所述砂粒存储容器还与油水分离器通过管路相连通，油水分离器中分离得到的洗油水通入砂粒存储容器中。
本发明的相比现有技术的有益效果：
本发明采用的物理法主要采用机械分离的方法，均在常温下进行，易操作，没有燃烧，系统安全。本发明中的洗油水可以循环利用，降低了处理成本。
本发明工艺过程易于控制，周期短，效率高，整体系统耗能少，可根据实际情况灵活调节相关参数，方便灵活。
本发明所述的一种大型物理模拟实验油砂高效处理的工艺方法，不仅能够实现油砂的高效处理，还可以通过回收装置对处理水进行循环利用，避免排放造成的环境污染。此外，实验用砂的循环利用进一步提高了实验耗材的最大化利用。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本发明实施例中，提供了一种物理模拟实验油砂处理方法，包括以下步骤：
a、使用萃取剂喷射清洗物理模拟实验用模型内部油砂；
b、对萃取剂冲掉的油砂进行固液分离；
c、向步骤b中固液分离后得到的液体中，加入水和稠油类表面活性剂，混合均匀后静置，进行油水分离，得到可重复使用的洗油水和油；
d、对步骤b中固液分离后得到的固体进行洗砂，洗砂后干燥、分砂，得到可重复利用的实验用砂。
在本发明实施例中，步骤d中所述洗砂操作先使用萃取剂对固体进行清洗，再使用稠油类表面活性剂和洗油水对实验用砂进行清洗；
在本发明实施例中，步骤d中所述洗砂操作使用步骤c中油水分离后得到的洗油水。
在本发明实施例中，所述稠油类表面活性剂选自α烯烃磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱和烷基酚的聚氧乙烯醚中的一种或多种。
在本发明实施例中，步骤c中油水分离后得到的洗油水的含砂量小于5wt.％，含油浓度不超过10wt.％。
在本发明实施例中，所述萃取剂为稀油，可选地，所述稀油为汽油或煤油。
在本发明实施例中，所述萃取剂的使用温度为20-30℃。
在本发明实施例中，步骤b中所述油砂分离采用重力沉降法和超声波处理中的一种或两种；
在本发明实施例中，可选地，所述固液分离处理温度为30-50℃。
在本发明实施例中，步骤c中所述油水分离包括了除砂、破乳和过滤；
在本发明实施例中，所述除砂操作为去除粒径不小于50μm的颗粒物；
在本发明实施例中，所述破乳操作为将破乳剂加入除砂后的油水混合物中；
在本发明实施例中，所述过滤操作为将破乳后的油水混合物进行过滤，得到可重复使用的洗油水和油；
在本发明实施例中，可选地，所述破乳剂为稠油类破乳剂；所述稠油类破乳剂选自羧酸盐类破乳剂、季铵盐类破乳剂和聚醚类破乳剂中的一种或多种；
在本发明实施例中，可选地，所述破乳剂的加入量为200-500mg/L；所述破乳剂加入油水混合物后静置1-2h。
在本发明实施例中，步骤d中将所述洗砂温度为30-90℃；
在本发明实施例中，可选地，所述干燥的温度90-120℃。
在本发明实施例中，稠油类表面活性剂为α烯烃磺酸钠(C14-C16,92％)，购自临沂市绿森化工有限公司；
在本发明实施例中，稠油类破乳剂为SB-1破乳剂，购自新疆科力新技术发展股份有限公司；
在本发明实施例中，洗油水为油水分离后的水相。
实施例1
本实施例1提供了物理模拟实验油砂处理装置，所述加压泵1的出口与填砂模型2通过管路连通，所述加压泵1的进口连接有萃取剂储存装置，加压泵1通过管路使用萃取剂对填砂模型中的油砂进行喷射；
所述填砂模型2与沉降容器3相连通，填砂模型2中被萃取剂冲刷下的砂粒和原油的混合物进入沉降容器3中，沉降容器3能够将砂粒等固体和原油、萃取剂等液体分隔开；
所述沉降容器3与油水分离器4相连通，沉降容器3中固液分离得到的液体进入油水分离器4中，所述油水分离器4还设有开口，用于向油水分离器4中加入稠油类表面活性剂和蒸馏水，混合均匀后静置，进行油水分离，得到可重复使用的洗油水和油；
所述沉降容器3还与砂粒存储器5连通，所述沉降容器3中固液分离后的得到的固体进入砂粒存储器5中，所述砂粒存储器5还与油水分离器4相连通，油水分离器4中分离得到的洗油水通过管路进入砂粒存储器5中，对砂粒再次清洗，之后对砂粒进行烘干并使用机械分砂设备根据砂粒的不同粒度进行筛选、收集。
实施例2
使用实施例1中的物理模拟实验油砂处理装置，对物理模拟实验的油砂进行处理，回收实验用油、砂以及洗油水。
所述实验砂处理步骤如下：
a、通过加压泵1将萃取剂煤油导入填砂模型2中，对油砂进行集束水力喷射。填砂模型2中被冲下的砂粒、萃取剂及原油的混合物导入沉降容器3中；
填砂模型2内容物油砂为100kg，含油10％，步骤1使用萃取剂125L。
b、在混合物完全进入沉降容器3后，向沉降容器3中通过重力沉降法，完成固液分离。得到实验用砂。
c、沉降容器3中过滤得到的液体通过管路导入油水分离器4中，加入稠油类表面活性剂300ml，洗油水100L，所述破乳剂加入量为20g混合均匀后静置2h，将液体混合物进行过滤，得到油9kg和洗油水99L。
d、将沉降容器3中得到的固体移入固体收集装置5中，先使用萃取剂对固体进行清洗；再加入稠油类表面活性剂100ml，步骤c中得到的洗油水99L，所述洗油水的含砂量为3.3wt.％，含油量为0.4wt.％，对洗油水进行二次利用；进行搅拌洗砂，将洗砂后的实验用砂进行干燥，通过机械分砂设备按照不同粒度等级进行筛选、收集。共收集实验用砂96.3kg，回收率为96.3％。
对比例
目前物理模拟实验油砂的处理方法，具体步骤如下：
a、填砂模型无外接接口，需打开模型顶盖；
b、模型顶盖打开后，对油砂进行简单的挖掘，将油砂置于器皿中；
c、模型内壁需要用煤油等萃取剂进行冲洗，且无法回收利用；
d、油砂一般交由第三方处理，无法回收砂样；或采用室内洗油装置，处理周期较长，且成本较高。
本发明创造性的使用水力喷射的原理，结合化学清洗的作用，无需将模型打开，即可将模型砂进行处理、回收处理。本发明工艺过程易于控制，周期短，效率高，整体系统耗能少，可根据实际情况灵活调节相关参数，方便灵活。本发明提供的工艺方法将水力喷射与化学方法结合对油砂进行处理，不仅能够实现油砂的高效处理，还可以通过回收装置对处理水进行循环利用，避免排放造成的环境污染。此外，实验用砂的循环利用进一步提高了实验耗材的最大化利用。
由以上实施例和对比例可知，本发明工艺过程易于控制，周期短，效率高，整体系统耗能少，可简单、高效的对油砂进行分离，简化了装置结构，较传统的油砂分离装置更加具有市场前景。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种物理模拟实验油砂处理方法，包括以下步骤：
a、使用萃取剂喷射清洗物理模拟实验用模型内部油砂；
b、对萃取剂冲掉的油砂进行固液分离；
c、向步骤b中固液分离后得到的液体中，加入水和稠油类表面活性剂，混合均匀后静置，进行油水分离，得到可重复使用的洗油水和油；
d、对步骤b中固液分离后得到的固体进行洗砂，洗砂后干燥、分砂，得到可重复利用的实验用砂。
2.根据权利要求1所述的物理模拟实验油砂处理方法，其中，步骤d中所述洗砂操作先使用萃取剂对固体进行清洗，再使用稠油类表面活性剂和洗油水对实验用砂进行清洗；
可选地，步骤d中所述洗砂操作使用步骤c中油水分离后得到的洗油水。
3.根据权利要求1或2所述的物理模拟实验油砂处理方法，其中，所述稠油类表面活性剂选自α烯烃磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱和烷基酚的聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的油砂处理方法，其中，步骤c中油水分离后得到的洗油水的含砂量小于5wt.％，含油浓度不超过10wt.％。
5.根据权利要求1或2所述的物理模拟实验油砂处理方法，其中，所述萃取剂为稀油，可选地，所述稀油为汽油或煤油。
6.根据权利要求1或2所述的油砂处理方法，其中，所述萃取剂的使用温度为20-30℃。
7.根据权利要求1或2所述的油砂处理方法，其中，步骤b中所述油砂分离采用重力沉降法和超声波处理中的一种或两种；
可选地，所述固液分离处理温度为30-50℃。
8.根据权利要求1或2所述的油砂处理方法，其中，步骤c中所述油水分离包括了除砂、破乳和过滤；
所述除砂操作为去除粒径不小于50μm的颗粒物；
所述破乳操作为将破乳剂加入除砂后的油水混合物中；
所述过滤操作为将破乳后的油水混合物进行过滤，得到可重复使用的洗油水和油；
可选地，所述破乳剂为稠油类破乳剂；所述稠油类破乳剂选自羧酸盐类破乳剂、季铵盐类破乳剂和聚醚类破乳剂中的一种或多种；
可选地，所述破乳剂的加入量为200-500mg/L；所述破乳剂加入油水混合物后静置1-2h。
9.根据权利要求1或2所述的油砂处理方法，其中，步骤d中将所述洗砂温度为30-90℃；
可选地，所述干燥的温度90-120℃。
10.一种物理模拟实验油砂处理装置，其特征在于，包括与萃取剂存储装置相连通的加压泵、填砂模型、沉降容器、油水分离器、砂粒储存容器；
所述加压泵的出口通过管路与填砂模型相连通，萃取剂被加压泵加压后对填砂模型中的油砂进行喷射；
所述填砂模型通过与沉降容器相连通，所述填砂模型冲刷下的砂粒和原油的混合物进入沉降容器中，所述沉降容器能够将固体和液体进行分离；
所述沉降容器与油水分离器相连通，沉降容器中固液分离得到的液体进入油水分离器中，油水分离器还设有开口，用于在油水分离器中加入稠油类表面活性剂和水；
所述沉降容器还与砂粒储存容器连通，所述沉降容器中固液分离得到的固体进入砂粒存储容器中；所述砂粒存储容器还与油水分离器通过管路相连通，油水分离器中分离得到的洗油水通入砂粒存储容器中。
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