CN112899021B - 一种全重力平衡分离脱水一体化装置及原油处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田油气水处理技术领域，为了实现简易的、高效的进行原油油气水分离，本发明提供了一种全重力平衡分离脱水一体化装置,包括第一罐体和第二罐体，第一罐体内设有油气水分离腔，所述第二罐体内设有互不相通的沉降净水腔、沉降净油腔和交直流电脱腔，所述第一罐体与第二罐体间通过降液管连接，所述降液管包括净油腔降液管和净水腔降液管，净油腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净油腔，净水腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净水腔，还提供了一种一种全重力平衡分离脱水一体化装置原油处理方法，本装置完全采用井口来液的压能，不需要额外加压，就能完成原油脱水，能耗节约50%以上，实现高含水油田的原油净化短流程处理工艺。

Description

一种全重力平衡分离脱水一体化装置及原油处理方法

技术领域

本发明涉及油田油气水处理技术领域，具体地说就是一种全重力平衡分离脱水一体化装置及原油处理方法。

背景技术

油气水三相分离器是目前油田开发生产过程中最常用油气水处理装置。三相分离器工作原理：油气水混合物高速进入预脱气室,靠旋流分离及重力作用脱出大量的原油伴生气,预脱气后的油水混合物经导流管高速进入分配器与水洗室,在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳,进行稳流,降低来液的雷诺系数,再经聚结整流后,流入沉降分离室进一步沉降分离,脱气原油翻过隔板进入油室,并经流量计计量,控制后流出分离器,水相靠压力平衡经导管进入水室,从而达到油气水三相分离的目的。

气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体进入气体通道并经过整流器和重力沉降，分离出液滴；液体进入液体空间分离出气泡后油向上流动、水向下流动得以分离，气体在离开分离器之前经捕雾器除去小液滴后从出气口流出，油从顶部经过溢流隔板进入油槽并从出油口流出，水经溢流档板进入水槽并从排水口流出。

现有油气水分离设备在经过油气水处理设备处理后，油气水分离并不充分，还需要后续步骤进一步处理，这样就造成了处理步骤繁琐，能源浪费巨大，所以需要一种能够油气水分离效率较高的设备，简化当前流程。

发明内容

为了实现简易的、高效的进行原油油气水分离，本发明提供了一种全重力平衡分离脱水一体化装置及原油处理方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种全重力平衡分离脱水一体化装置，包括第一罐体和第二罐体，第一罐体设于第二罐体上方，所述的第一罐体内设有油气水分离腔，所述第二罐体内设有互不相通的沉降净水腔、沉降净油腔和交直流电脱腔，所述第一罐体与第二罐体间通过降液管连接，所述降液管包括净油腔降液管和净水腔降液管，所述的净油腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净油腔，所述的净水腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净水腔，所述的第一罐体上方还设有气出口管道,第一罐体上还设有进液口，所述的沉降净水腔底部设有排水管，所述的沉降净油腔底部通过第一循环管连通至油气水分离腔的上端，所述的交直流电脱腔通过第二循环管连通至油气水分离腔的上端，所述的沉降净油腔与交直流电脱腔之间连接有输油管，所述的交直流电脱腔向外设有排油管。

作为优化，所述的油气水分离腔内设有第一溢流堰板和第二溢流堰板，所述第二溢流堰板的高度大于第一溢流堰板的高度，所述第一溢流堰板和第二溢流堰板把油气水分离腔从左到右依次分为第一沉降腔、第二沉降腔和第三沉降腔

作为优化，所述的第一沉降腔下端通过净水腔降液管连通至沉降净水腔，所述的第二沉降腔下端通过净油腔降液管连通至沉降净油腔，所述的气出口管道设置在第三沉降腔的上端。

作为优化，所述的第二沉降腔底端通过回水管连接至第一沉降腔，所述的第三沉降腔的底端通过回水管连通至第一沉降腔。

作为优化，所述的降液管包括上连接管、下连接管、金属软管和气浮口，所述的上连接管连通上端连接第一罐体，所述的上连接管的下端连接金属软管，所述的金属软管下端连接气浮口，所述的气浮口下端连接下连接管，所述的下连接管的下端连接第二罐体。

作为优化，所述的气浮口包括外圆管，所述的外圆管内设有注入器，所述的注入器通过若干个毛细管与外圆管连接，所述的外圆管上还连接有破乳剂输入管，所述的毛细管连通外圆管与注入器，所述的注入器上端连接金属软管，注入器下端连接下连接管。

作为优化，所述的金属软管为波纹管补偿器，所述的外圆管包括第一外圆管和第二外圆管，所述的第一外圆管与第二外圆管间通过端部的法兰连接，所述的毛细管沿外圆管内圆周向均匀分布。

本发明还提供了一种全重力平衡分离脱水一体化装置的原油处理方法，包括权利要求1~9所述的任意一种全重力平衡分离脱水一体化装置，包括以下步骤：

a.井流物自进液口进入第一罐体内，首先井流物进入第一沉降腔进行沉降，在重力的作用下，井流物中的水分下沉，油和气上升，液面高于第二溢流堰板的乳化原油流入第二沉降腔；

b.第一沉降腔底部的采出水下沉至净水腔降液管，第二沉降腔内的乳化原油下沉至净油腔降液管，液面高于第一溢流堰板的混合物进入第三沉降腔；

c.第三沉降腔内的天然气上升通过气出口管道排出，第二沉降腔底部的一部分水油混合物和第三沉降腔内的混合物均通过回水管排送至第一沉降腔；

d.步骤b中进入净水腔降液管的采出水，经过注入的反相破乳剂作用，与采出水进行均匀、充分的混合，然后混合流至下层结构的沉降净水腔，在沉降净水腔内对采出水进行进一步净化，降低出水的水中含油量，提高进入采出水处理系统的入口水质，最终采出水输至外部的采出水处理橇块；

e.步骤b中进入净油腔降液管的乳化原油，经过注入的破乳剂作用，与乳化原油进行均匀、充分的混合，然后混合流至下层结构的沉降净油腔，在沉降净油腔内对乳化原油进行进一步脱水；

f.步骤e中进入沉降净油腔的乳化原油经沉降，油水进一步分离，底部的水通过第一循环管进入第一沉降腔，重复上述过程；沉降净油腔经沉降上升的乳化原油通过输油管进入交直流电脱腔进行进一步沉降，其底部的水通过第二循环管进入第一沉降腔，重复上述过程；

g.步骤f中交直流电脱腔内处理后得到净化油，净化油由排油管输出。

作为优化，所述步骤d中的反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与采出水混合，所述步骤e中的反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与乳化原油混合。

本方案的有益效果是：（1）本装置所使用的原油处理方法利用各循环管道，使乳化原油不断循环地进行脱水处理，使排出的原油含水量能够达到标准，利用降液管处理采出水能够大幅减少采出水内含油量，使原油处理效果大大提升，利用单一装置处理即能够得到符合标准的净化油和采出水，缩减步骤，节约能源；（2）本发明设有上下两个处理罐体，能够进行两步处理，而降液管结构能够连通第一罐体与第二罐体，能够实现整套装置上下腔体内的压力平衡；（3）本发明利用全中心重力流技术，采用井口来液的压能解决了在无需额外施加外力的情况下，凭借设备的独特的连通双层腔构造，实现整个设备为一个压力平衡体，双层腔设计可以实现井流物重力流动；（4）上层为油气水分离腔，下层由沉降净水腔、沉降净油腔、交直流脱水腔组成。井流物由于上下层腔体之间存在的高差，经过初步处理的井流物经上层油气水分离腔，在完全凭借重力的作用下，通过双层腔之间的连接补偿器即可流入下层腔内进一步实现沉降和脱水；（5）另外为便于上下层腔体对接安装，减轻振动、热膨胀等位移影响，提高连接部位密封可靠性，降液管采用金属软管结构；降液管设置为便于拆解上下两层腔体，有利于单独进行运输，且现场组装方便，无需焊接，直接法兰连接即可，缩短工期，维护简单。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图。

附图2为本发明原油原油处理方法气液流动示意图

附图3为本发明左视方向使用时装置内液面示意图。

附图4为本发明降液管结构示意图。

附图5为本发明气浮口结构示意图。

其中，1、第一罐体，2、第二罐体，3、油气水分离腔，4、沉降净水腔，5、沉降净油腔，6、交直流电脱腔，7、净油腔降液管，8、净水腔降液管，9、气出口管道，10、进液口，11、排水管，12、第一循环管，13、第二循环管，14、输油管，15、排油管，16、第一溢流堰板，17、第二溢流堰板，18、第一沉降腔，19、第二沉降腔，20、第三沉降腔，21、回水管，22、上连接管，23、下连接管，24、金属软管，25、气浮口，26、外圆管，27、注入器，28、毛细管，29、破乳剂输入管，30、第一外圆管，31、第二外圆管，32、法兰。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示实施例中，包括第一罐体1和第二罐体2，第一罐体1设于第二罐体2上方，所述的第一罐体1内设有油气水分离腔3，所述第二罐体2内设有互不相通的沉降净水腔4、沉降净油腔5和交直流电脱腔6，所述第一罐体1与第二罐体2间通过降液管连接，所述降液管包括净油腔降液管7和净水腔降液管8，所述的净油腔降液管7两端连通油气水分离腔3和沉降净油腔5，所述的净水腔降液管8两端连通油气水分离腔3和沉降净水腔4，所述的第一罐体1上方还设有气出口管道9,第一罐体1上还设有进液口10，所述的沉降净水腔4底部设有排水管11，所述的沉降净油腔5底部通过第一循环管12连通至油气水分离腔3的上端，所述的交直流电脱腔6通过第二循环管13连通至油气水分离腔3的上端，所述的沉降净油腔5与交直流电脱腔6之间连接有输油管14，所述的交直流电脱腔6向外设有排油管15。

如图1所示，所述的油气水分离腔3内设有第一溢流堰板16和第二溢流堰板17，所述第二溢流堰板17的高度大于第一溢流堰板16的高度，所述第一溢流堰板16和第二溢流堰板17把油气水分离腔3从左到右依次分为第一沉降腔18、第二沉降腔19和第三沉降腔20

所述的第一沉降腔18下端通过净水腔降液管8连通至沉降净水腔4，所述的第二沉降腔19下端通过净油腔降液管7连通至沉降净油腔5，所述的气出口管道9设置在第三沉降腔20的上端。

所述的第二沉降腔19底端通过回水管21连接至第一沉降腔18，所述的第三沉降腔20的底端通过回水管21连通至第一沉降腔18。

如图4所示，所述的降液管包括上连接管22、下连接管23、金属软管24和气浮口25，所述的上连接管22连通上端连接第一罐体1，所述的上连接管22的下端连接金属软管24，所述的金属软管24下端连接气浮口25，所述的气浮口25下端连接下连接管23，所述的下连接管23的下端连接第二罐体2。

如图5所示，所述的气浮口25包括外圆管26，所述的外圆管26内设有注入器27，所述的注入器27通过若干个毛细管28与外圆管26连接，所述的外圆管26上还连接有破乳剂输入管29，所述的毛细管28连通外圆管26与注入器27，所述的注入器27上端连接金属软管24，注入器27下端连接下连接管23。

所述的金属软管24为波纹管补偿器，所述的外圆管26包括第一外圆管30和第二外圆管31，所述的第一外圆管30与第二外圆管31间通过端部的法兰32连接，所述的毛细管28沿外圆管26内圆周向均匀分布。

一种全重力平衡分离脱水一体化装置的原油处理方法，包括上述全重力平衡分离脱水一体橇，包括以下步骤：

a.如图2所示，井流物自进液口10进入第一罐体1内，首先井流物进入第一沉降腔18进行沉降，在重力的作用下，井流物中的水分下沉，油和气上升，液面高于第二溢流堰板17的乳化原油流入第二沉降腔19；

b.第一沉降腔18底部的采出水下沉至净水腔降液管8，第二沉降腔19内的乳化原油下沉至净油腔降液管7，液面高于第一溢流堰板16的混合物进入第三沉降腔20；

c.第三沉降腔20内的天然气上升通过气出口管道9排出，第二沉降腔19底部的一部分水油混合物和第三沉降腔20内的混合物均通过回水管21排送至第一沉降腔18；

d.步骤b中进入净水腔降液管8的采出水，经过注入的反相破乳剂作用，与采出水进行均匀、充分的混合，然后流至下层结构的沉降净水腔4，在沉降净水腔4内对采出水进行进一步净化，降低出水的水中含油量，提高进入采出水处理系统的入口水质，最终采出水输至外部的采出水处理橇块；

e.步骤b中进入净油腔降液管7的乳化原油，经过注入的破乳剂作用，与乳化原油进行均匀、充分的混合，然后混合流至下层结构的沉降净油腔5，在沉降净油腔5内对乳化原油进行进一步脱水；

f.步骤e中进入沉降净油腔5的乳化原油经沉降，油水进一步分离，底部的水通过第一循环管12进入第一沉降腔18，重复上述过程；沉降净油腔5经沉降上升的乳化原油通过输油管14进入交直流电脱腔6进行进一步沉降，其底部的水通过第二循环管13进入第一沉降腔18，重复上述过程；

g.步骤f中交直流电脱腔6内处理后得到净化油，净化油由排油管15输出。

所述步骤d中的反相破乳剂通过气浮口25注入至注入器27内与采出水混合，所述步骤e中的反相破乳剂通过气浮口25注入至注入器27内与乳化原油混合。

净水腔降液管8的作用：上层的油气水分离腔分出游离水利用位势差靠重力自流通过降液管进入下层结构沉降净水腔，竖向空间的延伸大大增加了采出水沉降距离和时间，在沉降过程中油滴通过上下层连通的降液管上浮进入上层腔体，水滴下降至沉降净水腔，通过底部出口输至水处理系统。

净油腔降液管7的作用：上层油气水分离腔分出乳化原油利用位势差靠重力自流通过降液管进入下层结构沉降净油腔，原油深度脱水过程中需加入破乳剂，通过在沉降净油腔降液管的环状管壁上均匀布置多处小孔（气浮口），破乳剂通过小孔喷入降液管中，使得乳化原油和破乳剂在该空间内均匀、充分的混合，大大提高了原油脱水的效率。

本发明采用上下双层腔设计，完成原油分水、加热和净化处理，采用全中心压力平衡技术，本装置完全采用井口来液的压能，不需要额外加压，就能完成原油脱水，能耗节约50%以上，实现高含水油田的原油净化短流程处理工艺。具有一体化处理效率高，全重力流程，全平衡系统，油水分离的长流道技术，操作简单，功能组合灵活，节能措施完善，可靠性高，系统出液质量能够保障。有利于在停电的状态下实现低含水品质的操作，有利于在失压状态下实现净化油的完整操作，实现低能耗、高效、安全的处理效果。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种全重力平衡分离脱水一体化装置及原油处理方法且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种全重力平衡分离脱水一体化装置，其特征在于：包括第一罐体和第二罐体，第一罐体设于第二罐体上方，所述的第一罐体内设有油气水分离腔，所述第二罐体内设有互不相通的沉降净水腔、沉降净油腔和交直流电脱腔，所述第一罐体与第二罐体间通过降液管连接，所述降液管包括净油腔降液管和净水腔降液管，所述的净油腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净油腔，所述的净水腔降液管两端连通油气水分离腔和沉降净水腔，所述的第一罐体上方还设有气出口管道,第一罐体上还设有进液口，所述的沉降净水腔底部设有排水管，所述的沉降净油腔底部通过第一循环管连通至油气水分离腔的上端，所述的交直流电脱腔通过第二循环管连通至油气水分离腔的上端，所述的沉降净油腔与交直流电脱腔之间连接有输油管，所述的交直流电脱腔向外设有排油管；所述的第一沉降腔下端通过净水腔降液管连通至沉降净水腔，所述的第二沉降腔下端通过净油腔降液管连通至沉降净油腔，所述的气出口管道设置在第三沉降腔的上端；所述的第二沉降腔底端通过回水管连接至第一沉降腔，所述的第三沉降腔的底端通过回水管连通至第一沉降腔；所述第一沉降腔底部的采出水下沉至净水腔降液管，第二沉降腔内的乳化原油下沉至净油腔降液管；反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与采出水混合；反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与乳化原油混合；所述的降液管包括上连接管、下连接管、金属软管和气浮口，所述的上连接管连通上端连接第一罐体，所述的上连接管的下端连接金属软管，所述的金属软管下端连接气浮口，所述的气浮口下端连接下连接管，所述的下连接管的下端连接第二罐体。

2.根据权利要求1所述的一种全重力平衡分离脱水一体化装置，其特征在于：所述的油气水分离腔内设有第一溢流堰板和第二溢流堰板，所述第二溢流堰板的高度大于第一溢流堰板的高度，所述第一溢流堰板和第二溢流堰板把油气水分离腔从左到右依次分为第一沉降腔、第二沉降腔和第三沉降腔。

3.根据权利要求1所述的一种全重力平衡分离脱水一体化装置，其特征在于：所述的气浮口包括外圆管，所述的外圆管内设有注入器，所述的注入器通过若干个毛细管与外圆管连接，所述的外圆管上还连接有破乳剂输入管，所述的毛细管连通外圆管与注入器，所述的注入器上端连接金属软管，注入器下端连接下连接管。

4.根据权利要求3所述的一种全重力平衡分离脱水一体化装置，其特征在于：所述的金属软管为波纹管补偿器，所述的外圆管包括第一外圆管和第二外圆管，所述的第一外圆管与第二外圆管间通过端部的法兰连接，所述的毛细管沿外圆管内圆周向均匀分布。

5.一种全重力平衡分离脱水一体化装置的原油处理方法，包括权利要求1~3任一所述的一种全重力平衡分离脱水一体化装置，其特征在于：包括以下步骤：

a.井流物自进液口进入第一罐体内，首先井流物进入第一沉降腔进行沉降，在重力的作用下，井流物中的水分下沉，油和气上升，液面高于第二溢流堰板的乳化原油流入第二沉降腔；

b.第一沉降腔底部的采出水下沉至净水腔降液管，第二沉降腔内的乳化原油下沉至净油腔降液管，液面高于第一溢流堰板的混合物进入第三沉降腔；

c.第三沉降腔内的天然气上升通过气出口管道排出，第二沉降腔底部的一部分水油混合物和第三沉降腔内的混合物均通过回水管排送至第一沉降腔；

d.步骤b中进入净水腔降液管的采出水，经过注入的反相破乳剂作用，与采出水进行均匀、充分的混合，然后混合流至下层结构的沉降净水腔，在沉降净水腔内对采出水进行进一步净化，降低出水的水中含油量，提高进入采出水处理系统的入口水质，最终采出水输至外部的采出水处理橇块；

e.步骤b中进入净油腔降液管的乳化原油，经过注入的破乳剂作用，与乳化原油进行均匀、充分的混合，然后混合流至下层结构的沉降净油腔，在沉降净油腔内对乳化原油进行进一步脱水；

f.步骤e中进入沉降净油腔的乳化原油经沉降，油水进一步分离，底部的水通过第一循环管进入第一沉降腔，重复上述过程；沉降净油腔经沉降后上升的乳化原油通过输油管进入交直流电脱腔进行进一步沉降，其底部的水通过第二循环管进入第一沉降腔，重复上述过程；

g.步骤f中交直流电脱腔内处理后得到净化油，净化油由排油管输出。

6.根据权利要求5所述的一种全重力平衡分离脱水一体化装置的原油处理方法，其特征在于：所述步骤d中的反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与采出水混合，所述步骤e中的反相破乳剂通过气浮口注入至注入器内与乳化原油混合。

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