CN112441672A - 一种油井采出水的曝气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井采出水的曝气装置及方法，属于三次采油技术领域。该曝气装置包括：曝气罐体、进水管线、出水管线、化学辅剂加入装置、来水水质监测器和出水水质监测器，其中，曝气罐体包括依次串联的至少两个曝气槽；进水管线与曝气罐体中位于首端的曝气槽连通，出水管线与曝气罐体中位于末端的曝气槽连通；化学辅剂加入装置连接到进水管线，来水水质监测器设置在进水管线上，出水水质监测器设置在出水管线上。采用本发明，可以有效解决相关技术中曝气罐频繁启停，地面管线复杂，占地面积大，不便于操作和管理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及三次采油技术领域，特别涉及一种油井采出水的曝气装置及方法。
背景技术
聚合物驱是三次采油技术领域中的一项重要技术，即在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，来增加水相粘度、降低水相渗透率、改善流度比、提高波及系数，从而提高原油采油率。目前，很多油井的施工方利用油井采出水配制聚合物溶液来缓解清水资源短缺和油井采出水外排造成的环境问题。由于油井采出水中含有的正二价铁离子和细菌等物质会影响聚合物溶液的粘度，所以需要在配制前对油井采出水进行一系列处理：对油井采出水进行曝气处理，将其中的正二价铁离子氧化为正三价铁离子；向油井采出水中添加一些化学辅剂，来提升聚合物溶液的粘度和稳定性。常见的化学辅剂包括预氧化剂、杀菌剂和稳定剂等。
现有的油井采出水曝气方法为：多个曝气罐并联交替使用，油井采出水由进水管线进入到空闲的曝气罐中；化学辅剂加入管线与各个曝气罐相连，分别向各个曝气罐中添加化学辅剂。曝气罐在空闲时是关闭的，需要使用时再开启。
在这种方法下，各曝气罐频繁启停，地面管线复杂，装置占地面积大，不利于操作和管理。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种油井采出水的曝气装置及方法，以减少曝气罐的启停频率。所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种油井采出水的曝气装置，所述曝气装置包括曝气罐体、进水管线、出水管线、化学辅剂加入装置、来水水质监测器和出水水质监测器，其中，
所述曝气罐体包括依次串联的至少两个曝气槽；
所述进水管线与所述曝气罐体中位于首端的曝气槽连通，所述出水管线与所述曝气罐体中位于末端的曝气槽连通；
所述化学辅剂加入装置连接到所述进水管线，所述来水水质监测器设置在所述进水管线上；
所述出水水质监测器设置在所述出水管线上。
可选的，每个所述曝气槽的第一侧的下方设置有进水口，与所述第一侧相对的第二侧的上方设置有出水口，前一个所述曝气槽的所述出水口与后一个相邻的所述曝气槽的所述进水口之间设置有导流槽。
可选的，所述曝气罐体中位于首端的曝气槽的进水口与所述进水管线连通，所述曝气罐体中位于末端的曝气槽的出水口与所述出水管线连通。
可选的，所述化学辅剂加入装置包括：氧化剂加入罐、杀菌剂加入罐和稳定剂加入罐。
可选的，所述进水管线安装有与所述化学辅剂加入装置的数量相同的静态混合器，分别安装在每个所述化学辅剂加入装置与所述进水管线连接处的下流段。
可选的，每个所述曝气槽的内部安装有曝气机，所述曝气机安装在所述曝气槽底部居中的位置，每个曝气机被独立控制。
可选的，每个所述曝气槽的内部安装有搅拌机，所述搅拌机悬吊于所述曝气槽顶部居中的位置。
可选的，所述进水管线与抽水泵相连，所述化学辅剂加入装置上安装有电动阀门，所述抽水泵、所述电动阀门、所述来水水质监测器，所述曝气机和所述出水水质监测器与可编程逻辑控制器相连。
另一方面，本发明提供了一种油井采出水的曝气方法，使用如上所述的曝气装置，所述曝气方法包括：
将所述油井采出水输入所述进水管线；
同时将化学辅剂通过连接到所述进水管线的所述化学辅剂加入装置加入所述油井采出水；
使用来水水质监测器对所述油井采出水进行监测，根据监测结果调整所述化学辅剂的加入量；
将所述油井采出水经由所述进水管线进入所述曝气罐体进行曝气；
使用出水水质监测器对曝气后的所述油井采出水进行监测，根据监测结果调节所述曝气罐体内的曝气机的工况；
将曝气过的所述油井采出水经由所述出水管线离开所述曝气罐体。
可选的，所述油井采出水经由抽水泵进入所述进水管线，所述化学辅剂加入装置由电动阀门控制，所述抽水泵和所述电动阀门的启停以及所述曝气机的工况调节采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)控制，包括：所述PLC接收工艺流程中所述抽水泵和所述电动阀门需要开启和关闭的时长控制信号；所述PLC接收到开启信号后，间隔相应的时长分别向所述抽水泵和所述电动阀门循环发送启停信号；根据所述来水水质监测器的数据，调节向所述电动阀门发送启停信号的时间；根据所述出水水质监测器的数据，向所述曝气机发送调节工况的信号。
本发明实施例提供的技术方案至少可以包括以下有益效果：
本公开实施例中，所述油井采出水的曝气装置包括曝气罐体、进水管线、出水管线和化学辅剂加入装置，其中，所述曝气罐体包括依次串联的至少两个曝气槽；所述进水管线与所述曝气罐体中位于首端的曝气槽连通，所述出水管线与所述曝气罐体中位于末端的曝气槽连通；所述化学辅剂加入装置与所述进水管线相连。这样，油井采出水进入曝气罐内经过连续曝气再离开，化学辅剂通过化学辅剂加入装置进入进水管线中，减少了地面工艺流程及控制环节，减少了地面管线数量，从而，解决了现有技术中曝气罐频繁启停，地面管线复杂，占地面积大，不便于操作和管理的问题。
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井采出水的曝气装置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种静态混合器的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的一种油井采出水的曝气方法的流程图。
图中的附图标记表示对象如下：
11—进水管线，
12—化学辅剂加入装置，121—氧化剂加入罐，122—杀菌剂加入罐，123—稳定剂加入罐，
13—静态混合器，
14—曝气罐体，
15—曝气槽，151—第一曝气槽，152—第二曝气槽，153—第三曝气槽，
16—曝气机，
17—导流槽，
18—出水管线，
19—来水水质监测器，
20—出水水质监测器，
21—连接法兰，
22—管壳，
23—左旋单元片，
24—右旋单元片。
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。
图1是本发明实施例提供的一种油井采出水的曝气装置的结构示意图，参见图1，该曝气装置包括曝气罐体14、进水管线11、出水管线17、化学辅剂加入装置12、来水水质监测器19和出水水质监测器20。曝气罐体14包括依次串联的三个曝气槽15，进水管线11与曝气罐体14中位于首端的第一曝气槽151连通，出水管线17与曝气罐体14中位于末端的第三曝气槽153连通，化学辅剂加入装置12连接到进水管线11，来水水质监测器19设置在进水管1线11上；出水水质监测器20设置在出水管线18上。需要注意的是，在一些其他实施例中，曝气槽15的个数也可以为三个或多于三个。
其中，曝气槽15的结构可以是只具有六个面的简单封顶槽体。来水水质监测器19可以安装在化学辅剂加入装置12的下流段。进水管线11和出水管线18与曝气罐体14的连接方式可以是弹性套接、螺纹连接和焊接等，确保进水管线11和出水管线18与曝气罐体14内部连通而不漏出液体。
在实施中，化学辅剂加入装置12直接与进水管线11相连，这样，直接与曝气罐体14相连通的只有进水管线11与出水管线18，减少了地面管线数量，减小了曝气装置的占地面积。使用依次串联的三个曝气槽15，代替了多个曝气罐并联使用，解决了由于并联交替使用多个曝气罐，从而导致的曝气罐频繁启停的问题。来水水质监测器19设置在进水管线11上，通过来水水质监测器19的监测结果，可以对化学辅剂的加入量进行调整；出水水质监测器20设置在出水管线18上，通过出水水质监测器20的监测结果，可以对曝气机的工况进行相应调整；来水水质监测器19与出水水质监测器20使得曝气装置对油井采出水的曝气效果更好。
在本发明的一些实施例中，每个曝气槽15的第一侧下方设置有进水口，与第一侧相对的第二侧的上方设置有出水口，前一个曝气槽的出水口与后一个相邻的曝气槽的进水口之间设置有导流槽17。
在本发明的一些实施例中，曝气罐体14中位于首端的第一曝气槽151的进水口与进水管线11连通，位于末端的第三曝气槽153的出水口与出水管线18连通。
在实施中，油井采出水不断地由进水管线11进入到曝气罐体14中位于首端的第一曝气槽151内进行曝气，该曝气槽内的液面高度超过该曝气槽的出水口高度后，油井采出水依靠液位差顺着出水口和导流槽17进入相邻的第二曝气槽152中进行曝气。在经过多级曝气后，油井采出水顺着位于末端的第三曝气槽153的出水口进入出水管线18，离开曝气罐体14，这样，既可以使油井采出水曝气更加充分，也解决了由于并联交替使用多个曝气罐，从而导致的曝气罐频繁启停的问题。
在本发明的一些实施例中，为了实现化学辅剂的安全加入，将化学辅剂加入装置12细分成多种加入罐，分别与进水管线11相连，可以包括：氧化剂加入罐121、杀菌剂加入罐122和稳定剂加入罐123。
在本发明的一些实施例中，为了使化学辅剂与油井采出水能够均匀混合，进水管线11可安装有与化学辅剂加入装置12的数量相同的静态混合器13，可分别安装在每个化学辅剂加入装置12与进水管线11连接处的下流段。
其中，静态混合器3的结构可以参考图2，可以包括连接法兰21、管壳22、左旋单元片23和右旋单元片24等。左旋单元片23和右旋单元片24可以称为混合单元，流体在静态混合器中冲击固定不动的混合单元片，被不断分割又重新汇合，最终达到组分均匀的状态。
需要说明的是，静态混合器13也可以只安装在最后一个化学辅剂加入装置12与来水水质监测器19之间。
在本发明的一些实施例中，每个曝气槽15的内部可安装有曝气机16，曝气机16可安装在曝气槽15底部居中的位置，每个曝气机16可以被独立控制，使得每个曝气槽15内的油井采出水可以在不同的工况下进行曝气。例如，可以分别对不同的曝气机16设置不同的曝气时间和进气量，进而，整个曝气装置能实现更复杂的曝气工艺。
在本发明的一些实施例中，每个曝气槽15的内部可安装有搅拌机(图中未示出)，搅拌机可悬吊于曝气槽15顶部居中的位置。
在本发明的一些实施例中，进水管线11可与抽水泵(图中未示出)相连，化学辅剂加入装置12上可安装有电动阀门(图中未示出)，抽水泵、电动阀门、来水水质监测器19、曝气机16和出水水质监测器20可以与可编程逻辑控制器PLC(图中未示出)相连。
在实施中，电动阀门和抽水泵的启停以及曝气机16的工况调节由PLC控制。例如：PLC接收工艺流程中抽水泵和电动阀门需要开启和关闭的时长设置信号，PLC接收到开启信号后，间隔相应的时长分别向抽水泵和电动阀门循环发送启停信号，以此控制电动阀门和抽水泵的启停。PLC接收来水水质监测器19的监测结果，如果其中的二价铁离子含量高于工艺要求，则延长向电动阀门发送开启和关闭信号的时间间隔，也就是说，延长了化学辅剂加入装置12启动的时间，这样，增加了化学辅剂的加入量，以减小油井采出水中二价铁离子的含量。PLC接收出水水质监测器20的监测结果，如果其中的二价铁离子含量高于工艺要求，则向曝气机16发送增加吸气量和曝气时长的信号，以减小曝气后的油井采出水中，二价铁离子的含量。
其中，PLC可以是一套硬件设备，可以包括：中央处理单元、存储器、电源、程式输入装置、输入回路和输出回路等。这样，减少了地面工艺流程及控制环节，节省人力，便于操作和管理，降低地面投资。
综上所述，本发明实施例提供的一种油井采出水的曝气装置使得油井采出水与化学辅剂能够通过进水管线11一起进入曝气罐体14中进行连续曝气，且抽水泵、化学辅剂加入装置12的电动阀门和曝气机16采用PLC控制，至少达到了以下有益效果，包括：减少了地面管线，减少占地面积和设备投资；避免了曝气罐频繁启停的问题；使油井采出水的曝气更加充分；节省人力，便于操作和管理。
此外，来水水质监测器19与出水水质监测器20的设置，使得曝气装置对油井采出水的曝气效果更好；静态混合器13使得油井采出水与化学辅剂的混合更均匀；每个曝气机16可以被独立控制，使得整个曝气装置能实现更复杂的曝气工艺。
图3是本发明实施例提供的一种油井采出水的曝气方法的流程图，适用于上述的曝气装置，该方法包括：
在步骤101中，将油井采出水输入进水管线。
其中，油井采出水的输入方式可以是由抽水泵抽取并输入。
在步骤102中，同时将化学辅剂通过连接到进水管线的化学辅剂加入装置加入油井采出水。
其中，化学辅剂可以包括氧化剂、杀菌剂、稳定剂；化学辅剂加入装置可以包括氧化剂加入罐、杀菌剂加入罐、稳定剂加入罐。
另外，为了减少了地面工艺流程及控制环节，节省人力，化学辅剂加入装置可以由电动阀门控制。
在实施中，为了使化学辅剂与油井采出水能够均匀混合，在化学辅剂进入进水管线后，化学辅剂与油井采出水会通过安装在进水管线上的静态混合器。流体在静态混合器中冲击固定不动的混合单元，被不断分割又重新汇合，最终达到组分均匀的状态。需要说明的是，化学辅剂与油井采出水可以在化学辅剂全部加入进水管线后经过静态混合器，也可以在每加入一种化学辅剂后就经过一次静态混合器。
在步骤103中，使用来水水质监测器对油井采出水进行监测，根据监测结果调整化学辅剂的加入量。
在实施中，来水水质监测器设置在进水管线上，通过来水水质监测器的监测结果，可以对化学辅剂的加入量进行调整，使得进入罐体的油井采出水能够更好地满足曝气工艺的需要。
在步骤104中，将油井采出水经由进水管线进入曝气罐体进行曝气。
在实施中，油井采出水不断地由进水管线进入到曝气罐体中位于首端的曝气槽内进行曝气，该曝气槽内的液面高度超过该曝气槽的出水口高度后，油井采出水依靠液位差顺着出水口和导流槽进入相邻的下一个曝气槽中进行曝气。在经过多级曝气后，油井采出水顺着位于末端的曝气槽的出水口进入出水管线，离开曝气罐体，这样，既可以使油井采出水曝气更加充分，也解决了由于并联交替使用多个曝气罐，从而导致的曝气罐频繁启停的问题。
在一些可能的实施例中，每个曝气槽内设置有可以被独立控制的曝气机，可以对不同的曝气机设定不同的工况，使得曝气装置能够实现更为复杂的曝气工艺。
在步骤105中，使用出水水质监测器对曝气后的油井采出水进行监测，根据监测结果调节曝气罐体内的曝气机的工况。
在实施中，出水水质监测器设置在出水管线上，通过出水水质监测器的监测结果，可以对曝气机的工况进行调整，使得曝气装置的曝气效果更好。
在步骤106中，将曝气过的油井采出水经由出水管线离开曝气罐体。
其中，曝气过的油井采出水离开曝气罐体后可直接进入配置聚合物溶液的工艺流程。
需要补充说明的是，在本发明的一些实施例中，抽水泵和电动阀门的启停以及曝气机的工况调节可以采用PLC控制，例如：抽水泵、电动阀门、来水水质监测器、曝气机和出水水质监测器与PLC相连。PLC接收工艺流程中抽水泵和电动阀门需要开启和关闭的时长设置信号，PLC接收到开启信号后，间隔相应的时长分别向抽水泵和电动阀门循环发送启停信号，以此控制电动阀门和抽水泵的启停。PLC接收来水水质监测器19的监测结果，如果其中的二价铁离子含量高于工艺要求，则延长向电动阀门发送开启和关闭信号的时间间隔，也就是说，延长了化学辅剂加入装置12启动的时间，这样，增加了化学辅剂的加入量，以减小油井采出水中二价铁离子的含量。PLC接收出水水质监测器20的监测结果，如果其中的二价铁离子含量高于工艺要求，则向曝气机16发送增加吸气量和曝气时长的信号，以减小曝气后的油井采出水中，二价铁离子的含量。
综上所述，本发明实施例提供的一种油井采出水的曝气方法，要求将化学辅剂加入油井采出水，再通过进水管线一起进入曝气罐体进行曝气，最后经由出水管线离开曝气罐体，且化学辅剂的加入和油井采出水的抽取都采用PLC控制，至少达到了以下有益效果，包括：减少了地面管线，减少占地面积和设备投资；避免了曝气罐频繁启停的问题；使油井采出水的曝气更加充分；节省人力，便于操作和管理。
此外，使油井采出水通过静态混合器，使得油井采出水与化学辅剂的混合更均匀；使用来水水质监测器与出水水质监测器进行监测，根据监测结果做出相应调整，使得曝气装置对油井采出水的曝气效果更好；对每个曝气机进行独立控制，使得整个曝气装置能实现更复杂的曝气工艺。
以上所述仅为本发明的可选的实施例，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 (10)
1.一种油井采出水的曝气装置，其特征在于，所述曝气装置包括曝气罐体(14)、进水管线(11)、出水管线(18)、化学辅剂加入装置(12)、来水水质监测器(19)和出水水质监测器(20)，其中，
所述曝气罐体(14)包括依次串联的至少两个曝气槽(15)；
所述进水管线(11)与所述曝气罐体(14)中位于首端的曝气槽(151)连通，所述出水管线(18)与所述曝气罐体(14)中位于末端的曝气槽(153)连通；
所述化学辅剂加入装置(12)连接到进水管线(11)，所述来水水质监测器(19)设置在所述进水管线(11)上；
所述出水水质监测器(20)设置在所述出水管线(18)上。
2.根据权利要求1所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，每个所述曝气槽(15)的第一侧的下方设置有进水口，与所述第一侧相对的第二侧的上方设置有出水口，前一个所述曝气槽(15)的所述出水口与后一个相邻的所述曝气槽(15)的所述进水口之间设置有导流槽(17)。
3.根据权利要求2所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，所述曝气罐体(14)中位于首端的曝气槽(151)的进水口与所述进水管线(11)连通，所述曝气罐体(14)中位于末端的曝气槽(153)的出水口与所述出水管线(18)连通。
4.根据权利要求1所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，所述化学辅剂加入装置(12)包括：氧化剂加入罐(121)、杀菌剂加入罐(122)和稳定剂加入罐(123)。
5.根据权利要求1所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，所述进水管线(11)安装有与所述化学辅剂加入装置(12)的数量相同的静态混合器(13)，分别安装在每个所述化学辅剂加入装置(12)与所述进水管线(11)连接处的下流段。
6.根据权利要求1所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，每个所述曝气槽(15)的内部安装有曝气机(16)，所述曝气机(16)安装在所述曝气槽(15)底部居中的位置，每个曝气机(16)被独立控制。
7.根据权利要求1所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，每个所述曝气槽(15)的内部安装有搅拌机，所述搅拌机悬吊于所述曝气槽(15)顶部居中的位置。
8.根据权利要求6所述的油井采出水的曝气装置，其特征在于，所述进水管线(11)与抽水泵相连，所述化学辅剂加入装置(12)上安装有电动阀门，所述抽水泵、所述电动阀门、所述来水水质监测器(19)、所述曝气机(16)和所述出水水质监测器(20)与可编程逻辑控制器相连。
9.一种油井采出水的曝气方法，其特征在于，使用权利要求1-8其中任一项所述的曝气装置，所述曝气方法包括：
将所述油井采出水输入所述进水管线(11)；
同时将化学辅剂通过连接到所述进水管线(11)的所述化学辅剂加入装置(12)加入所述油井采出水；
使用来水水质监测器(19)对所述油井采出水进行监测，根据监测结果调整所述化学辅剂的加入量；
将所述油井采出水经由所述进水管线(11)进入所述曝气罐体(14)进行曝气；
使用出水水质监测器(20)对曝气后的所述油井采出水进行监测，根据监测结果调节所述曝气罐体(14)内的曝气机(16)的工况；
将曝气过的所述油井采出水经由所述出水管线(18)离开所述曝气罐体(14)。
10.根据权利要求9所述的油井采出水的曝气方法，其特征在于，所述油井采出水经由抽水泵进入所述进水管线(11)，所述化学辅剂加入装置(12)由电动阀门控制，所述抽水泵和所述电动阀门的启停以及所述曝气机(16)的工况调节采用可编程逻辑控制器PLC控制，包括：所述PLC接收工艺流程中所述抽水泵和所述电动阀门需要开启和关闭的时长设置信号；所述PLC接收到开启信号后，间隔相应的时长分别向所述抽水泵和所述电动阀门循环发送启停信号；
根据所述来水水质监测器(19)的数据，调节向所述电动阀门发送启停信号的时间；根据所述出水水质监测器(20)的数据，向所述曝气机(16)发送调节工况的信号。
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