CN114146454A - 一种在线快速油水分离涡流管道分离装置和分离方法 - Google Patents
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Abstract
一种在线快速油水分离涡流管道分离装置，包括进旋流分气装置、涡流分离器、法兰、流量计、压力表，所述在线快速油水分离涡流管道分离装置通过撬块外壁一体化撬装。本发明的设计出三相分离的紧凑快速分离装置流程结构、突破传统重力分离的框架，在较短的时间内实现水驱开发油田油气水快速分离；装置容易制造，无转动部件，操作方便，撬块化设计、运行稳定、分离效率高；不产生沉积物、不加药剂；结构紧凑，充分利用已有场地，适合野外无人值守环境，未增加值守人员。
Description
技术领域
本发明涉及油田油水混合物分离用的在线快速油水分离涡流管道分离装置和方法，具体而言是一种以涡流原理为主的油水快速分离装置和方法。
背景技术
油田采出液中含有油气水三相介质，在油气处理过程中要分别分离出原油、天然气和采出水，再经过净化处理形成合格产品。初步的油气水三相分离是最基础的一个环节。常规的分离设备体积庞大，一般置于油气处理场站中，依靠较长时间的重力沉降和聚结材料实现油气水三相分离。随着油田采出液含水量的不断上身，小型分离装置的需求越来越迫切：边远井就地分水回注，减少采出水运输成本；末端注水井压力不足，就地分水回注，满足压力和水量的要求。这些分水点没有站场支持，无人值守，不适合建设大型分水装置，常规的用于集输场站的三相分离器不适应就地分水的要求。
在线快速油水分离涡流管道分离装置利用涡流分离原理，分离处理合格采出水。采出液首先进入旋流分气装置，分离出大部分的天然气，减少对后端涡流流场的影响，经过整流装置稳定流态，通过涡流发生器实现油水快速分离。
在现有技术中，CN108906344A公开了一种高效能的油水分离复式离心机，由电机和离心机腔体组成，离心机腔体上设有出油口和入液口，出油口与集油箱相接。混合液从入液口进入腔体，在旋转栅内急速旋转并产生强烈涡流，随后而来的混合液推动其继续前行，脱离旋转栅的油水混合物高速旋转运动，进入大锥角锥段，大锥角锥段与溢流段相接，离心机腔体内径逐渐减小，旋转速度不断加大，经过大锥角锥段后，迅速过渡到长度较大、锥角较小的溢流段，溢流段可防止静态分流腔段中内旋流场被破坏，并减小形成涡流，稳定流场，实现油水分离。水从出水口流出，油经过空心驱动轴口从出油口流出。
CN210457676U公开了一种具备稳流扩散功能的高效油水分离器，包括油水分离器主体，其中，所述油水分离器的一侧设有进水口，另一侧设有出水口；所述油水分离器内按照水流方向依次设有一级分离舱、档油板、稳流区、导流板、第一隔板、二级分离舱；一级分离舱顶端设有第一排油阀，二级分离舱顶端设有第二排油阀。工作时，废水经进水口进入一级分离舱，经挡油板阻拦，使油脂聚到一级分离舱顶端，经第一排油阀排出；剩余废水进入稳流区，经涡流、扩散、稳流，油脂上浮，并溢流到二级分离舱顶端，经第二排油阀排出。
CN111535794A公开了一种油田产出液井场泥、气、油、水分离装置，包括处理罐，处理罐的罐底中心设有出水管口，通过出水管阀与储水罐进口连接；处理罐的罐筒的侧下设有出泥管口，通过出泥管阀与储泥罐进口连接；处理罐的罐体中部设有进液管口，进液管口通过进液管阀与油井集液管汇连接，处理罐的罐顶中心设有收油管口，处理罐的罐顶收油管口周边设有收气管口，收气管口通过收气管阀与储气罐的进口连接。
CN111548821A公开了一种油水分离器，它包括，油水分离舱体，所述油水分离舱体内具空腔，且空腔内通过设置密封隔断分别形成用于油水分离的一级分离舱和二级分离舱；所述油水分离舱内的前端和后端分别安装有布液装置和堰板组件；所述布液装置包括一级布液板、一级布液腔和、二级布液板和二级布液腔，所述堰板组件包括布置在一级分离舱和二级分离舱内的后部的一级堰板和二级堰板且隔断后分别形成一级出油腔和二级出油腔；所述一级分离舱和二级分离舱的中部通过布液装置与堰板组件隔断设置分别形成一级油水重力分离腔和二级油水重力分离腔。
但上述油水分离机构分离效率较低，属于传统油水分离模式，设备体积大，同样不适于在线快速油水分离。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处，设计了一种在线快速油水分离涡流管道分离装置。
装置一体化设计，一个进口，油气水三个出口。装置体积小3*7m，吊装运输方便，与计量站或单井管道法兰连接、焊接均可，操作简单，采油工人均可简单培训后进行处理量调节，流量稳定后可无人值守；集成分气、整流、涡流一体化装置，分离效率提升50％以上，设计出液气分离、油水分离的快速油水分离流程；两级涡流处理，第一级粗分水，第二级水处理，装置设计无转动部件，安全可靠，维修维护成本低；压力密闭式流程，不产生油气挥发，满足环保和油气回收要求。
本发明包括：进口法兰、旋流分气装置、整流器、一级涡流分离器、二级涡流分离器、出油法兰、出水法兰、出气法兰、流量计、压力表、自动式出气调节阀组成。在线快速油水分离涡流管道分离装置为一体化撬装装置，可根据处理量的不同进行结构设计，分气装置、整流器、涡流分离装置按先后顺序布置，采出液在通过的过程中，先分离出天然气，自动式出气调节阀自动控制出气量，气量增大时打开，遇到液体时自动关闭，保持较高的、较恒定的分气效果，再整流后进入串联的两级涡流分离装置，完成油水分离。
上述在线快速油水分离涡流管道分离装置的操作方法为：
首先，将油水混合液输送管道停运泄压放空，达到用火条件后进行安装。
其次，检查法兰密封和管道阀门是否完好。
第三，缓慢打开进液阀门，检查装置连接点和本体是否有渗漏，工作压力是否正常。
第四，进液阀门和出油阀门全部打开后观察工作压力，自动出气调节阀调节正常。
第五，缓慢打开出水阀门，调节出水流量到分水目标值。
第六，检测出水水质。
第七，连续取样检测，调节装置至目标水质、水量。
与现有技术相比，本发明按照先分气，再油水分离的思路，集成自动分气、整流、涡流分离一体化装置；离心分气原理，顶部安装自动分气阀，当气量增大时自动打开，遇到液体时自动关闭，实现自动分气；整流器采用简化折流结构，微阻力设计，形成稳定的油水两相流场；串联两级涡流分离器，一级粗分离，合理的涡流速度，保证大颗粒油珠不破碎，快速分离；第二级加大涡流速度，促进小颗粒油珠的聚并与快速分离；在线快速油水分离涡流管道分离装置占地少，采用物理方法处理，不添加化学药剂，无人值守，可在水驱油田偏远井站等有限的时间和空间内实现油井采出液快速就地分水。
本发明的有益效果是：设计出三相分离的紧凑快速分离装置流程结构、突破传统重力分离的框架，在较短的时间内实现水驱开发油田油气水快速分离；装置容易制造，无转动部件，操作方便，撬块化设计、运行稳定、分离效率高；不产生沉积物、不加药剂；结构紧凑，充分利用已有场地，适合野外无人值守环境，未增加值守人员。
附图说明
附图1是本发明所述在线快速油水分离涡流管道分离装置的结构示意图。
附图中，1.进口法兰，2.旋流分气装置，3.自动排气阀，4.整流器，5.一级涡流分离器，6.一级分离器油出口流量计，7.二级分离器油出口流量计，8.出气法兰，9.出油法兰，10.水出口取样阀，11.出水法兰，12.油出口取样阀，13.二级分离器水出口流量计，14.二级涡流分离器，15.一级分离器水出口流量计，16.总进液流量计，17.撬块外壁，18.总进口取样阀
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的实施以实施例的方式做进一步阐述：
在本实施例中，井口采出液经进口法兰1进入分气装置2，由于分离时长较短，在分气时应尽量做到粗略分离，因此，分气装置采用旋流分气装置。装置的顶部，较轻的气体经自动排气阀3排出后进入集气流程，旋流分气装置2所分离出的油水混合物进入整流器4进行整流，流态相对平稳的混合液进入一级涡流分离器5进行粗分水，富油相进入集油流程，富水相经一级涡流分离器5水出口进入二级涡流分离器14，进行进一步的油水分离，分离出指标合格的水相经出水法兰11进入回注水系统，就地回注，油相经出油法兰9进入集油流程后输送至场站进行处理。
采用一级涡流分离器5和二级涡流分离器14不但可以提高油水分离的效率，还极大的缩小了设备的体积，如果采用一个涡流分离器，则为了实现同样效果，装置整体将非常庞大，不利于设备的小型化和在油田现场的推广使用。
一级、二级涡流分离器的油水出口均安装有流量计及取样阀，即一级分离器油出口流量计6、二级分离器油出口流量计7、水出口取样阀10、油出口取样阀12、二级分离器水出口流量计13、一级分离器水出口流量计15、总进液流量计16、总进口取样阀18等，通过调整油水出口的流量来实现水出口指标情况，以便达到现场所需的回注水指标。具体指标的情况可通过取样阀取样进行检测。其中，一级分离器油出口流量计6的量程为3方/小时，二级分离器油出口流量计7的量程为1.5方/小时，总进液流量计16的量程为5方/小时，总进口取样阀18使用较少，但其截至能力相当关键，因此设置在现场控制室，避免大量的油污损害总阀的安全，水出口取样阀10设置在井口，方便随时取样，油出口取样阀12设置在井口出油口附近，方便分离的油和原采的油气一同处理。
由于本装置通常在井口使用，考虑到现场的环境，在线快速油水分离涡流管道分离装置整体密封装配在撬块外壁17中。撬块外壁17中采用油田常见的角钢和挡板焊接制造，保证强度的同时，就地取材，方便装置的推广应用。
在实际使用中，在线快速油水分离涡流管道分离装置采用如下的操作步骤：
将油水混合液输送管道停运泄压放空，达到用火条件后进行安装，放空内部压强小于1.2个大气压，防止内部压力过大造成爆燃。。
检查法兰密封和管道阀门是否完好，参照现有现场标准即可。
缓慢打开进液阀门，检查装置连接点和本体是否有渗漏，工作压力是否正常。
进液阀门和出油阀门全部打开后观察工作压力，采用控制器自动出气调节阀调节正常。
缓慢打开出水阀门，调节出水流量到分水目标值。
通过水出口取样阀10取样，检测出水水质。
连续取样检测，调节装置至目标水质、水量。
与现有技术相比，本发明的按照先分气，再油水分离的思路，集成自动分气、整流、涡流分离一体化装置。采用离心分气原理，顶部安装自动分气阀，当气量增大时自动打开，遇到液体时自动关闭，实现自动分气。整流器采用简化折流结构，微阻力设计，形成稳定的油水两相流场。串联两级涡流分离器，一级粗分离，合理的涡流速度，保证大颗粒油珠不破碎，快速分离；第二级加大涡流速度，促进小颗粒油珠的聚并与快速分离。在线快速油水分离涡流管道分离装置占地少，采用物理方法处理，不添加化学药剂，无人值守，可在水驱油田偏远井站等有限的时间和空间内实现油井采出液快速就地分水。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：包括：分气装置、涡流分离器、法兰、流量计、压力表，所述在线快速油水分离涡流管道分离装置通过撬块外壁一体化撬装。
2.如权利要求1所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：所述涡流分离器包括一级涡流分离器和二级涡流分离器。
3.如权利要求2所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：所述一级涡流分离器和所述二级涡流分离器串联连接。
4.如权利要求1所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：所述法兰至少包括一个出气法兰、一个出油法兰和一个出水法兰。
5.如权利要求1所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：还包括出气调节阀。
6.如权利要求4所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：所述的出气调节阀为自动式出气调节阀。
7.如权利要求1所述的在线快速油水分离涡流管道分离装置，其特征在于：所述进旋流分气装置和所述涡流分离器之间设置有整流器。
8.一种在线快速油水分离涡流管道分离方法，其特征在于：使用如权利要求1-6任一所述的装置，包括以下步骤：
将油水混合液输送管道停运泄压放空，达到用火条件后进行安装；
检查法兰密封和管道阀门是否完好；
缓慢打开进液阀门，检查装置连接点和本体是否有渗漏，工作压力是否正常；
进液阀门和出油阀门全部打开后观察工作压力，自动出气调节阀调节正常；
缓慢打开出水阀门，调节出水流量到分水目标值；
检测出水水质；
连续取样检测，调节装置至目标水质、水量。
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