CN115583686B - 一种采出水脱碳处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采出水脱碳处理装置及方法，包括操作罐体、气源、气体分散装置以及升降装置，所述操作罐体顶部设置有罐盖，所述罐盖上设置有入水口以及排气口，所述排气口与操作罐体外部设置的气体回收系统连通设置，所述气体回收系统通过单向阀与所述气源的管道连通，所述操作罐体内底部设置有气体分散装置以及出水口，所述升降装置设置在所述罐盖上，所述升降装置包括贯穿所述罐盖的伸缩杆，所述升降装置可以通过伸缩杆带动所述气体分散装置在所述操作罐体内部升降；本申请设置了可以升降的气体分散装置，利用气体分散装置的上升为气泡提供初始速度，进一步提高了提升气液两相逆向接触的传质推动力，从而提升了气泡吸收二氧化碳的效率。
Description
技术领域
本申请涉及二氧化碳注采领域，具体涉及一种采出水脱碳处理装置及方法。
背景技术
目前应用最广的三次采油方法是二氧化碳采油技术，而且三次采油方法在已经取得了巨大的经济效率，虽然使用二氧化碳提高采收率的技术发展较为成熟，但实际上使用二氧化碳采油技术的情况有所不同，由于我国生物源复杂，且主要为陆相沉积的油藏，二氧化碳采油技术使用时二氧化碳与原油的混相压力较高，二氧化碳采油过程中注入二氧化碳过程中二氧化碳串流严重，二氧化碳的水处理过程中出现的对管道的腐蚀问题等等，这些问题都将增加二氧化碳采油技术施用的成本，为了增加原油采收率如何对采出水进行脱碳处理成为了影响二氧化碳采油技术效率以及经济的关键。
现有技术中的二氧化碳注采过程中的水脱碳处理效率较低，很多时候需要多次对油水进行脱碳处理或者加入化学制剂，多次脱碳处理影响效率，加入某些化学制剂虽然有出于提升脱碳效率但其本身的存在会影响采收过程中的采收效率，本申请设置了一种采出水脱碳处理装置及方法，脱碳处理装置中的采出水由操作罐体上方进水口处进水，氮气通过排气口从操作罐体下方均匀分散到水中，进水通过阻隔结构向下流动，阻隔结构增大了气水的接触面积并通过拦截作用延长了气泡在水中的停留时间，为气液两相接触提供有效的表面积。二氧化碳不断向气泡中扩散，由于气液两相逆向接触，传质推动力比较大，使采出水在操作罐体气体排出口的二氧化碳浓度降低至标准浓度。
发明内容
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种采出水脱碳处理装置，其特征在于：包括操作罐体、气源、气体分散装置以及升降装置，所述操作罐体顶部设置有罐盖，所述罐盖上设置有入水口以及排气口，所述排气口与操作罐体外部设置的气体回收系统连通设置，所述气体回收系统通过单向阀与所述气源的管道连通，所述操作罐体内底部设置有气体分散装置以及出水口，所述升降装置设置在所述罐盖上，所述升降装置包括贯穿所述罐盖的伸缩杆，所述升降装置可以通过伸缩杆带动所述气体分散装置在所述操作罐体内部升降。
优选的，所述操作罐体内还设置有拦截机构，所述拦截机构设置在所述操作罐体内部且位于所述气体分散装置的上方，所述拦截机构包括阻隔膜，所述伸缩杆穿过所述阻隔膜设置，所述阻隔膜为倒V型结构并固定设置在所述操作罐体内壁上，所述阻隔膜上设置有孔，所述孔为上大下小的锥形结构。
优选的，所述气体分散装置还包括加压储气舱、分散管以及助推盘，所述加压储气舱嵌套设置在所述伸缩杆上，所述伸缩杆上与所述加压储气舱的结合部中央还设置有排气孔，所述排气孔与所述加压储气舱通过单向排气阀连通。
优选的，所述操作罐体为筒状结构，所述操作罐体的外周壁上还固定设置有夹紧机构，所述夹紧机构可以将所述操作罐体固定设置在支架上。
优选的，所述气体分散装置设置有多个，多个所述气体分散装置之间平行设置在所述伸缩杆的下部。
优选的，所述气源为所述脱碳处理装置提供加压氮气。
优选的，所述气体分散装置底部连接有伸缩软管，所述伸缩杆的下部杆体设置为中空，所述伸缩软管与所述伸缩杆的底端密封连通，所述气源通过所述伸缩软管以及伸缩杆向所述气体分散装置内部通气。
优选的，所述入水口为J型管状结构，并朝向所述操作罐体的内壁开口排水，所述入水口设置有多个，多个所述入水口均匀设置在所述罐盖上。
一种采出水脱碳处理方法，其特征在于使用前述采出水脱碳处理装置，采出水脱碳处理方法包括如下步骤：
(1)将采出水输送至过滤机构对采出水中的油以及废物渣滓进行过滤，并将过滤后的采出水存放至储水箱备用；
(2)将储水箱内的水输送至入水口，入水口内的水降落后通过上大下小的锥形孔进行加压，后开启气源的开关通过气体分散装置向所述操作罐体内输出气泡，同时伸缩杆缓慢收缩带动所述分散管以及助推盘向上运送为气泡提供初始上升速度；
(3)气泡上升至拦截机构的阻隔膜下方后被拦截降速并与采出水进行较长时间的的有效接触，气泡继续上升后由所述罐盖顶部上设置的排气口排出并进入气体回收系统；
(4)所述气体回收系统将气体中的杂质去除后可以将气体输送至储气罐备用，储气罐与所述气源的进气口连通。
优选的，在所述排气口与所述气体回收系统之间还设置有真空机构用于高效的气体回收。
有益效果
(1)本申请为了进一步增加二氧化碳与气体气泡的传质推动力，还设置了可以带动气体分散装置在操作罐体内部升降的升降装置，普通的操作罐体入水口处进水时，气体分散装置内产生的气泡自由上升速度较慢导致气液两相逆向接触时二氧化碳进入气泡的速度较低，因此脱碳处理效率低，需要多次或者加入药液推动气泡吸收二氧化碳的效率，而本身请一方面将入水口设置在操作罐体上方，利用液体下降的压力提升气液两相逆向接触的传质推动力，另一方面本申请还设置了可以升降的气体分散装置，利用气体分散装置的上升为气泡提供初始速度，进一步提高了提升气液两相逆向接触的传质推动力，从而提升了气泡吸收二氧化碳的效率；
(2)本申请还配套设置了拦截机构，拦截机构增大了气水的接触面积并通过拦截作用延长了气泡在水中的停留时间，同时通过开设上大下小的锥形结构的孔为所述采出水进行加压提升气液两相逆向接触的传质推动力，同时通过倒V型结构的阻隔膜降低了交换或者未交换的气泡的速度，通过对未交换气泡速度的降低为气液两相接触提供有效的接触时间，提升气泡使用效率；本申请配合可以为气泡提供初始速度的气体分散装置还设置了拦截机构，因为气泡初始速度较高虽然可以提升气液两相逆向接触的传质推动力，但气泡速度的提升降低了气液两相接触的有效接触时间，使得部分气泡在接触不到二氧化碳分子时即上升至排气口处被排除，降低了气泡的使用效率，因此本申请进一步设置了倒V型结构的阻隔膜用于降低运动至操作罐体上方的(交换或者未交换的)气泡的速度，提升气体使用效率。
(3)本申请还提供了采出水脱碳处理方法，入水口内的水降落后通过上大下小的锥形孔进行加压，后开启气源的开关通过气体分散装置向所述操作罐体内输出气泡，同时伸缩杆缓慢收缩带动所述分散管以及助推盘向上运送为气泡提供初始上升速度；气泡上升至拦截机构的阻隔膜下方后被拦截降速并与采出水进行较长时间的的有效接触，气泡继续上升后由所述罐盖顶部上设置的排气口排出并进入气体回收系统。提升了气泡吸收二氧化碳的效率，以及提升了气体使用效率。
附图说明
图1为本发明采出水脱碳处理装置整体结构图一；
图2为本发明采出水脱碳处理装置整体结构图二(为了方便展示去除了操作罐体的四分之一侧壁展示)；
图3为本发明气源及其附近结构局部放大图；
图4为本发明气体分散装置局部放大图；
图5为本发明罐盖局部放大图；
图6为本发明采出水脱碳处理装置整体结构俯视图；
图7为拦截机构局部放大图。
具体实施方式
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作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。
如图1-7，一种采出水脱碳处理装置，包括操作罐体1、气源2、气体分散装置3以及升降装置4，所述操作罐体1顶部设置有罐盖101，所述罐盖101上设置有入水口102以及排气口103，所述排气口103与操作罐体1外部设置的气体回收系统5连通设置，所述气体回收系统5通过单向阀501与所述气源2的管道连通，所述操作罐体1内底部设置有气体分散装置3以及出水口104，所述升降装置4设置在所述罐盖101上，所述升降装置4包括贯穿所述罐盖101的伸缩杆401，所述升降装置4可以通过伸缩杆401带动所述气体分散装置3在所述操作罐体1内部升降。
采出水由操作罐体1上方入水口102处进水，气体通过气体分散装置3从操作罐体1的下方均匀分散到水中，采出水中的二氧化碳不断向气体气泡中扩散，由于气液两相逆向接触，传质推动力比较大，使采出水在汽操作罐体1的出水口104的二氧化碳浓度降低至标准浓度；为了进一步增加二氧化碳与气体气泡的传质推动力，本申请还设置了可以带动气体分散装置3在操作罐体1内部升降的升降装置4，普通的操作罐体1入水口102处进水时，气体分散装置3内产生的气泡自由上升速度较慢导致气液两相逆向接触时二氧化碳进入气泡的速度较低，因此脱碳处理效率低，需要多次或者加入药液推动气泡吸收二氧化碳的效率，而本身请一方面将入水口102设置在操作罐体1上方，利用液体下降的压力提升气液两相逆向接触的传质推动力，另一方面本申请还设置了可以升降的气体分散装置3，利用气体分散装置3的上升为气泡提供初始速度，进一步提高了提升气液两相逆向接触的传质推动力，从而提升了气泡吸收二氧化碳的效率。
进一步的，所述操作罐体1内还设置有拦截机构6，所述拦截机构6设置在所述操作罐体1内部且位于所述气体分散装置3的上方，所述拦截机构6包括阻隔膜601，所述伸缩杆401穿过所述阻隔膜601设置，所述阻隔膜601为倒V型结构并固定设置在所述操作罐体1内壁上，所述阻隔膜601上设置有孔602，所述孔602为上大下小的锥形结构；采出水的进水通过拦截机构6向下流动，拦截机构6增大了气水的接触面积并通过拦截作用延长了气泡在水中的停留时间，同时通过开设上大下小的锥形结构的孔602为所述采出水进行加压提升气液两相逆向接触的传质推动力，同时通过倒V型结构的阻隔膜601降低了交换或者未交换的气泡的速度，通过对未交换气泡速度的降低为气液两相接触提供有效的接触时间，提升气泡使用效率；本申请配合可以为气泡提供初始速度的气体分散装置3还设置了拦截机构6，因为气泡初始速度较高虽然可以提升气液两相逆向接触的传质推动力，但气泡速度的提升降低了气液两相接触的有效接触时间，使得部分气泡在接触不到二氧化碳分子时即上升至排气口103处被排除，降低了气泡的使用效率，因此本申请进一步设置了倒V型结构的阻隔膜601用于降低运动至操作罐体1上方的(交换或者未交换的)气泡的速度，提升气体使用效率。
进一步的，所述气体分散装置3还包括加压储气舱302、分散管303以及助推盘304，所述加压储气舱302嵌套设置在所述伸缩杆401上，所述伸缩杆401上与所述加压储气舱302的结合部中央还设置有排气孔402，所述排气孔402与所述加压储气舱302通过单向排气阀连通。
进一步的，所述气体分散装置3底部连接有伸缩软管301，所述伸缩杆401的下部杆体设置为中空，所述伸缩软管301与所述伸缩杆401的底端密封连通，所述气源2通过所述伸缩软管301以及伸缩杆401向所述气体分散装置3内部通气。
进一步的，所述加压储气舱302为圆筒状，在所述加压储气舱302的外侧壁上连通所述分散管303，所述分散管303固定设置在所述助推盘304上，所述分散管303上位于所述助推盘304的上方部分设置有气泡孔305，通过助推盘304对分散管303上产生的气泡的助推作用可以实现为气泡提供初始速度的技术效果。
优选的，所述气体分散装置3设置有多个，多个所述气体分散装置3之间平行设置在所述伸缩杆401的下部。
优选的，所述伸缩杆401的顶部还设置有旋转机构7，所述旋转机构7可以使所述伸缩杆401带动所述气体分散装置3旋转，从而带动所述分散管303以及所述助推盘304共同转动；通过分散管303的转动可以使气泡均匀分散在操作罐体1内的水中，通过助推盘304的转动可以使气泡实现螺旋上升，进一步提升气泡的容积率以及提升气液两相逆向接触的传质推动力，从而进一步提升气泡吸收二氧化碳的效率。
进一步的，所述气源2为所述脱碳处理装置提供加压氮气。
进一步的，所述气源2与所述伸缩软管301通过气管201连通，所述气管201上设置有气体浓度检测口202以及气体加压口203。
进一步的，所述入水口102为J型管状结构，并朝向所述操作罐体1的内壁开口排水，所述入水口102设置有多个，多个所述入水口102均匀设置在所述罐盖101上。
优选的，所述操作罐体1为筒状结构，所述操作罐体1的外周壁上还固定设置有夹紧机构8，所述夹紧机构8可以将所述操作罐体1固定设置在支架9上。
优选的，所述夹紧机构8包括四个均匀设置在所述操作罐体1的外周壁上的夹持块801。
一种采出水脱碳处理方法，包括如下步骤：
(1)将采出水输送至过滤机构对采出水中的油以及废物渣滓进行过滤，并将过滤后的采出水存放至储水箱备用；
(2)将储水箱内的水输送至入水口102，入水口102内的水降落后通过上大下小的锥形孔602进行加压，后开启气源2的开关通过气体分散装置3向所述操作罐体1内输出气泡，同时伸缩杆401缓慢收缩带动所述分散管303以及助推盘304向上运送为气泡提供初始上升速度；
(3)气泡上升至拦截机构6的阻隔膜601下方后被拦截降速并与采出水进行较长时间的的有效接触，气泡继续上升后由所述罐盖101顶部上设置的排气口103排出并进入气体回收系统5；
(4)所述气体回收系统5将气体中的杂质去除后可以将气体输送至储气罐备用，储气罐与所述气源2的进气口连通。
优选的，在所述排气口103与所述气体回收系统5之间还设置有真空机构用于高效的气体回收。
进一步的，所述步骤(2)还包括在伸缩杆401缓慢收缩过程中开启旋转机构7，旋转机构7带动所述伸缩杆401整体旋转升降。
现有技术中的二氧化碳注采过程中的水脱碳处理效率较低，很多时候需要多次对油水进行脱碳处理或者加入化学制剂，多次脱碳处理影响效率，加入某些化学制剂虽然有出于提升脱碳效率但其本身的存在会影响采收过程中的采收效率，本申请采出水由操作罐体1上方入水口102处进水，气体通过气体分散装置3从操作罐体1的下方均匀分散到水中，采出水中的二氧化碳不断向气体气泡中扩散，由于气液两相逆向接触，传质推动力比较大，使采出水在汽操作罐体1的出水口104的二氧化碳浓度降低至标准浓度；为了进一步增加二氧化碳与气体气泡的传质推动力，本申请还设置了可以带动气体分散装置3在操作罐体1内部升降的升降装置4，普通的操作罐体1入水口102处进水时，气体分散装置3内产生的气泡自由上升速度较慢导致气液两相逆向接触时二氧化碳进入气泡的速度较低，因此脱碳处理效率低，需要多次或者加入药液推动气泡吸收二氧化碳的效率，而本身请一方面将入水口102设置在操作罐体1上方，利用液体下降的压力提升气液两相逆向接触的传质推动力，另一方面本申请还设置了可以升降的气体分散装置3，利用气体分散装置3的上升为气泡提供初始速度，进一步提高了提升气液两相逆向接触的传质推动力，从而提升了气泡吸收二氧化碳的效率。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种采出水脱碳处理方法，其特征在于，使用采出水脱碳处理装置，采出水脱碳处理装置包括操作罐体、气源、气体分散装置以及升降装置，所述操作罐体顶部设置有罐盖，所述罐盖上设置有入水口以及排气口，所述排气口与操作罐体外部设置的气体回收系统连通设置，所述气体回收系统通过单向阀与所述气源的管道连通，所述操作罐体内底部设置有气体分散装置以及出水口，所述升降装置设置在所述罐盖上，所述升降装置包括贯穿所述罐盖的伸缩杆，所述升降装置通过伸缩杆带动所述气体分散装置在所述操作罐体内部升降；
所述操作罐体内还设置有拦截机构，所述拦截机构设置在所述操作罐体内部且位于所述气体分散装置的上方，所述拦截机构包括阻隔膜，所述伸缩杆穿过所述阻隔膜设置，所述阻隔膜为倒V型结构并固定设置在所述操作罐体内壁上，所述阻隔膜上设置有孔，所述孔为上大下小的锥形结构；
所述气体分散装置还包括加压储气舱、分散管以及助推盘，所述加压储气舱嵌套设置在所述伸缩杆上，所述伸缩杆上与所述加压储气舱的结合部中央还设置有排气孔，所述排气孔与所述加压储气舱通过单向排气阀连通；
所述操作罐体为筒状结构，所述操作罐体的外周壁上还固定设置有夹紧机构，所述夹紧机构将所述操作罐体固定设置在支架上；
所述气体分散装置设置有多个，多个所述气体分散装置之间平行设置在所述伸缩杆的下部；
所述气源为所述脱碳处理装置提供加压氮气；
所述气体分散装置底部连接有伸缩软管，所述伸缩杆的下部杆体设置为中空，所述伸缩软管与所述伸缩杆的底端密封连通，所述气源通过所述伸缩软管以及伸缩杆向所述气体分散装置内部通气；
所述入水口为J型管状结构，并朝向所述操作罐体的内壁开口排水，所述入水口设置有多个，多个所述入水口均匀设置在所述罐盖上；
采出水脱碳处理方法包括如下步骤：
(1)将采出水输送至过滤机构对采出水中的油以及废物渣滓进行过滤，并将过滤后的采出水存放至储水箱备用；
(2)将储水箱内的水输送至入水口，入水口内的水降落后通过上大下小的锥形孔进行加压，后开启气源的开关通过气体分散装置向所述操作罐体内输出气泡，同时伸缩杆缓慢收缩带动所述分散管以及助推盘向上运送为气泡提供初始上升速度；
(3)气泡上升至拦截机构的阻隔膜下方后被拦截降速并与采出水进行较长时间的有效接触，气泡继续上升后由所述罐盖顶部上设置的排气口排出并进入气体回收系统；
(4)所述气体回收系统将气体中的杂质去除后将气体输送至储气罐备用，储气罐与所述气源的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的采出水脱碳处理方法，其特征在于，在所述排气口与所述气体回收系统之间还设置有真空机构用于高效的气体回收。
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