CN117735663A - 聚结器及油泥水分离装置 - Google Patents

Abstract

聚结器及油泥水分离装置，聚结器由多个单元列构成，每个单元列由滑泥管道、管列和出油管道构成，管列水平设置，滑泥管道和出油管道垂直设置，管列中每根管的下部与一侧的滑泥管道通过排泥口连通，上部与另一侧的出油管道通过出油口连通，依此聚结器构建的油泥水分离装置具有油泥水各走各路相互不干扰，高效分离的优点。

Description

聚结器及油泥水分离装置

技术领域

本发明涉及污水处理装置及其部件，具体地说，涉及一种油泥水分离装置以及作为其核心部件的聚结器。

背景技术

原油开采过程中，从地层下到达油气水井口继而沿出油管或采气管流动时，随压力和温度条件的变化，常常形成油泥水气的混合体，气通常会在前道工序相对容易地提取。而提取后的液体中含有油、水以及污泥等悬浮物。目前越来越多的油井进入高含水期，采出水量大幅增长。同时，随着开发技术发展的深入，各种增产、稳产改造技术如体积压裂、压裂液残液驱油、表面活性剂驱油，回注水堵水调剖重复利用等在油田进一步试验推广后，采出的油气水混合物中悬浮物浓度进一步升高，造成含水原油中杂质较高，对后续的提炼处理工艺造成较大的影响。

现有多种将油泥水进行分离的装置，典型的如公告号为CN219526323U公开的一种新型高效旋液粗粒化聚结油水分离装置，包括筒体以及筒体两侧的封头，筒体内部依次设置有旋流区、聚结区和过滤区，靠近旋流区的封头一侧设置有进水口，靠近过滤区的封头一侧设置有出水口；旋流区内设置有旋流器，旋流器包括依次设置的旋流腔、收缩腔、尾椎和尾管，旋流腔的上侧面设置有进口，尾管远离尾椎的一侧设置有底流口，旋流腔远离收缩腔的一侧设置有溢流口；聚结区内设置有波纹管聚合器，过滤区内设置有聚合分离器。

油泥水分离装置的核心部件是聚结器也称聚合器，其效率的高低直接影响到油泥水分离装置的分离效率，因此，业界关于聚结器的研究设计百花齐放，如《交通环保》第25卷第1期中的论文“波纹板聚结油水分离器的研究”(2004年2月)，其采用了波纹板作为聚结器的主要填料；《石油石化节能与减排》2012年第2卷第6期中发表的“高效水平聚结板含油污水除油器的设计”，为克服斜向布置的聚结板结构的缺陷，采用了高效水平聚结板结构；《高校化学工程学报》2009年4月第23卷第2期中发表的“含聚结构件油水分离器性能研究”中，公开了四种不同结构和材质的聚结构件。

大部分油田的综合含水率都在不断提高，所产出的液体的组成和含量不断变化，采用了上述各种聚结器的油泥水分离装置还是不能满足高效分离的要求，有鉴于此，需要对聚结器进行结构上的进一步改进，并依此构建一种新的油泥水分离装置。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种聚结器；

本发明的另一目的是提供一种由该聚结器构建的油泥水分离装置。

为实现上述主要目的，本发明提供的聚结器包括主体，所述主体具有前端面、后端面、顶端面、底端面及两侧面；所述主体由依次连接的多个单元列构成，每个单元列由滑泥管道、管列和出油管道构成，所述管列由多根管外壁相连而成，所述管列的一侧设置有该管列的滑泥管道，相对的另一侧设置有该管列的出油管道，所述滑泥管道的中线与所述出油管道的中线相互平行；所述管列的一端位于所述前端面，所述管列的另一端位于所述后端面，所述滑泥管道的下端位于所述底端面，所述出油管道的上端位于所述顶端面；所述管具有四边形的管壁，从断面上看，所述管壁在侧壁的底部开设有与所述滑泥管道连通的排泥口，从纵向看，所述排泥口为位于所述前端面和所述后端面之间的长条形口，所述管壁在与所述排泥口相对的另一侧壁的顶部开设有与所述出油管道连通的出油口，从纵向看，所述出油口为位于所述前端面和所述后端面之间的长条形口。

由以上方案可见，当由油泥水构成的液体从聚结器的前端面流入也就流进了每一条管，其中的水自后端面流出；主要有悬浮物等构成的泥在重力作用下在管内沉积，经排泥口汇入滑泥管道自聚结器的下端面排出；而油则因相对水较轻浮于水面，会经出油口汇入出油管道自聚结器的顶端面涌出。如此，管中在水平方向上流水，排泥管道在垂直方向上排泥，出油管道出在垂直方向上出油，且三者之间相互干扰很小，因而聚结效率相对现有技术大幅提高。

进一步的方案是所述滑泥管道的上端设有封口板，所述出油管道的下端设有封口板。优点是减少了位于上排管中的泥下滑时对油的扰动作用，并减少位于下排管中的油上浮时对泥的扰动。

另一进一步的方案是所述出油管道的内壁具有亲油性材料涂层。聚结除油虽然可以将大颗粒的油珠完全去除，但液体中还是有一些小颗粒的油滴，亲油性材料的作用是聚集小颗粒的油滴，使小颗粒的油滴在上浮过程中聚结为大粒径的颗粒，便于上浮。

还一进一步的方案是所述滑泥管道和所述出油管道中均设置有平行于所述前端面的若干块分隔板。本方案的优点有二个，一是使单元列的强度大大增强，二是使滑泥管道和出油管道在水流方向上的长度被分隔成了多个，这使得分别在上下方向上流动的污泥和油受到水平流动的水的干扰更小。

再一进一步的方案是所述出油管道的中线与水平面之间有一夹角，使每条所述管的所述排泥口相对降低而所述出油口相对升高。优点是可以使管中的泥在重力的作用下能更快地自管中滑入滑泥管道，油能在浮力的作用下更快地自管中升入出油管道。

更进一步的方案是所述夹角的角度在90°到10°之间。

再进一步的方案是所述夹角的角度为60°。通过实验可以得出当出油管道的中线与水平面所夹的角度为60°时，泥的下滑和油的上浮都是最高效的。

进一步的方案是所述四边形为正方形或长方形或菱形。

为实现本发明的另一目的，本发明提供的油泥水分离装置包括壳体及设置在所述壳体内的聚结器，所述聚结器为上述任一项方案中的聚结器。

进一步的方案是所述壳体内设置有相互独立的进液区域、油相区域、泥相区域和水相区域，所述壳体上设置有连通所述进液区域的进口管，连通所述油相区域的出油管，连通所述泥相区域的排泥管，连通所述水相区域的排水管；所述聚结器的所述前端面位于所述进液区域，所述后端面位于所述水相区域，所述顶端面位于所述油相区域，所述底端面位于所述泥相区域。

附图说明

图1是本发明聚结器水流方向上的垂直断面结构示意图；

图2是图1中的A局部放大图；

图3是根据本发明的一个聚结器实施例的前端面结构示意图；

图4是聚结器实施例水流方向上的垂直断面剖的立体示意图；

图5是图3的B局部放大图；

图6是图5的C－C剖视图；

图7是聚结器一个单元列的结构分解示意图；

图8是根据本发明的一个油泥水分离装置实施例的剖视结构示意图。

其中：聚结器1；油泥水分离装置10；顶端面11；底端面12；前端面13；后端面14；左侧面15；右侧面16；壳体20；进口管30；排水管40；排泥管50；出油管60；进液区域70；隔板78；隔板79；隔板89；隔板99；油相区域80；泥相区域90；水相区域95；单元列100；管101；排泥口1011；出油口1012；管板1013；滑泥管道102；封口板1021；板1022；型材1023；出油管道103；封口板1031；板1032；型材1033。

以下结合各实施例及其附图对本发明进行详细说明。

具体实施方式

需要强调的是，在本发明的聚结器中，凡提及的“管”及“管道”都意指两端敞口的薄壁管状物，端部敞口如有封堵及管壁需要开口将特别指出；管的四边形形状是大致的，在实际施工中完全可以在角部有工艺圆弧过渡，还可以将四边形的上边及下边设计成略有上凸或下凹的弧板，这些同样都可以实现本发明的目的。

参见图1并结合图8，这是本发明聚结器的一个沿水流方向上的横断面结构示意图，聚结器1的主体外轮廓大致为立方体状，有一个顶端面11，一个底端面12，一个前端面13，一个后端面14，一个左侧面15和一个右侧面16。作为示例，图1中的主体由从左向右依次连接的5个单元列100，每个单元列100由滑泥管道102，管列和出油管道103构成，滑泥管道102与出油管道103相互平行。图1中的管列由4个从上向下排列的管101构成，上下相邻的两根管101外壁相连，图1中采用两根管共一相邻外壁的结构。每一管列的右侧设置有该管列的滑泥管道102，左侧设置有该管列的出油管道103，在图1中，每根管101的中线是垂直于图面的，而滑泥管道102和出油管道103的中线是平行于图面的，也即滑泥管道102及出油管道103的中线均与管101的中线垂直。每一管列的所有管101都是一端位于前端面13，另一端位于后端面14，滑泥管道102的下端位于底端面12，出油管道103的上端位于顶端面11。

参见图2并结合图8，管101具有四边形的管壁，管101有着长方形的管壁，显然正方形的管壁也同样可以实现本发明的目的。从图2所示的断面上看，管壁在一个侧壁的底部开设了与滑泥管道102连通的排泥口1011，从纵向上看，排泥口1011是位于前端面13和后端面14之间的长条形口。在与排泥口1011相对的另一侧壁的顶部开设有与出油管道103连通的出油口1012。这样，在一个单元列100中，组成管列的四根管101在油泥水液体流过的过程中，水从管101的一端流向另一端；相对于水较重的泥会沉积在管101内经由排泥口1011进入滑泥管道102，并到达滑泥管道102的下端；相对于水较轻的油则在管101内上浮经由出油口103进入出油管道103，并到达出油管道103的上端。每一单元列100的工作原理相同如上述，如此，自聚结器1前端面流入的油泥水液体就会在聚结器中实现油泥水的分离，水自后端面14流出，油自顶端面11排出，而泥则从底端面12排出。

聚结器实施例

参见图3和图4，在本发明的一个聚结器实施例设计中，使滑泥管道102或出油管道103的中线与水平面之间有一个夹角a，夹角a为60°，在其他的实施方式中，夹角a可以在90°到10°之间选取，选取时主要考虑的因素是油泥水液体中三个组份的比例情况，以确定最佳角度。显然，夹角的存在一方面使得管101的管壁具有了菱形的形状，另一方面使得排泥口1101相对于90°时有所降低而出油口1102则相对升高，这有利于管101中的污泥从排泥口1101排出和油从出油口1102浮出。

参见图4，在滑泥管道102的上端设置有封口板1021，封口板1021使滑泥管道102的上端封闭，这使得滑泥管道102中污泥的沉降减少对水平流动的影响，也防止了滑泥管道102顶部中污泥的沉降给油带来搅动。在出油管道103的下端设置有封口板1031，封口板1031使出油管道103的下端封闭，这使得出油管道103中油的快速上升减少对水平流动的影响，也防止了油管道103底部中油的快速上升给污泥带来的搅动。参见图5，管101由两块具有Z字形截面的管板1013相间而成，从图5中可以看出两块管板1013相间的间隙形成了排泥口1011和出油口1102，而滑泥管道102和出油管道103的构造相同，其结构组成参见图6，板1022和两条截面为槽形的型材1023及管板1013的下翼板构成滑泥管道102，对本例而言还包括位于滑泥管道102上端的封口板1021；板1032和两条截面为槽形的型材1033及管板1013的上翼板构成排油管道103，对本例而言还包括位于出油管道103下端的封口板1031，另外，在板1032、型材1033及管板1013上翼板围成出油管道103的内表面上涂履有亲油性材料的涂层。其中，两条型材1033的一个翼板固定连接在板1032上，管板1013上翼板的两个长度方向的端部分别固定在两条型材1033的另一个翼板上；类似的，两条型材1023的一个翼板固定连接在板1022上，管板1013的下翼板的两个长度方向的端部则分别固定在两条型材1023的另一个翼板上。在其他的实施方式中，如果前端面13到后端面14的距离过长，可以分别在滑泥管道102和出油管道103内增加若干块分隔板，即在如图6示的两根型材1033之间增加若干平行于型材1033的腹板的板材，使滑泥管道102的管腔截面形成多个长宽比相对小了的矩形，在两根型材1023之间也同样增加若干平行于型材1023的腹板的板材，使出油管道103的管腔截面也形成多个长宽比相对小了的矩形。

参见图7，图7是一个单元列100的结构分解图，单元列100的制作材料可以是不锈钢等金属材料，也可以是塑料。每个单元列100可以单独制做后到施工现场后将多个单元列100按实际需求叠放组装，优点是便于批量化生产和可以按实际需求组装、也可以是使一个单元列的板1022作为相邻另一个单元列100的板1032，即两个相邻的单元列100共用一块板，并在内场按实际施工现场的尺寸预制好，优点是节省了板材，缺点是运输不方便。

油泥水分离装置

参见图8，本例是一台卧式油泥水分离装置10，油泥水分离装置10具有一个壳体20，壳体20内设置有相互独立的进液区域70、油相区域80、泥相区域90和水相区域95，壳体20上还设置有连通进液区域70的进口管30，连通油相区域80的出油管60，连通泥相区域90的出排泥管50，连通水相区域95的排水管40。隔板78、隔板79、隔板89及隔板99分隔出了上述区域，同时支承固定着依据本发明的聚结器1，从而使得聚结器1的前端面13位于进液区域70，后端面14位于水相区域95，顶端面11位于油相区域80，底端面12位于泥相区域90。由此，自进口管30进入的油泥水混合液进入进液区域70后，将从聚结器1的前端面13进入聚结器1的管101，如前述，油从顺着出油管道103从上端面11流入油相区域80，并自出油管60排出；污泥顺着滑泥管道102从下端面12进入泥相区域90，并自排泥管50排出；水则从管101的另一端从后端面14流入水相区域95，并自排水管40排出。

Claims (10)

1.聚结器，包括主体，所述主体具有前端面、后端面、顶端面、底端面及两个侧面；

其特征在于：

所述主体由依次连接的多个单元列构成，每个单元列由滑泥管道、管列和出油管道构成，所述管列由多根管外壁相连而成，所述管列的一侧设置有该管列的滑泥管道，相对的另一侧设置有该管列的出油管道，所述滑泥管道的中线与所述出油管道的中线相互平行；

所述管列的一端位于所述前端面，所述管列的另一端位于所述后端面，所述滑泥管道的下端位于所述底端面，所述出油管道的上端位于所述顶端面；

所述管具有四边形的管壁，从断面上看，所述管壁在侧壁的底部开设有与所述滑泥管道连通的排泥口，从纵向看，所述排泥口为位于所述前端面和所述后端面之间的长条形口，所述管壁在与所述排泥口相对的另一侧壁的顶部开设有与所述出油管道通连通的出油口，从纵向看，所述出油口为位于所述前端面和所述后端面之间的长条形口。

2.根据权利要求1所述聚结器，其特征在于：

所述滑泥管道的上端设有封口板，所述出油管道的下端设有封口板。

3.根据权利要求1所述聚结器，其特征在于：

所述出油管道的内壁具有亲油性材料涂层。

4.根据权利要求1所述聚结器，其特征在于：

所述滑泥管道和所述出油管道中均设置有平行于所述前端面的若干块分隔板。

5.根据权利要求1所述聚结器，其特征在于：

所述出油管道的中线与水平面之间有一夹角，使每条所述管的所述排泥口相对降低而所述出油口相对升高。

6.根据权利要求5所述聚结器，其特征在于：

所述夹角的角度在90°到10°之间。

7.根据权利要求6所述聚结器，其特征在于：

所述夹角的角度为60°。

8.根据权利要求1至7任一项所述聚结器，其特征在于：

所述四边形为正方形或长方形或菱形。

9.油泥水分离装置，包括壳体及设置在所述壳体内的聚结器，其特征在于：

所述聚结器为权利要求1至8任一项所述聚结器。

10.根据权利要求9所述油泥水分离器，其特征在于：

所述壳体内设置有相互独立的进液区域、油相区域、泥相区域和水相区域，所述壳体上设置有连通所述进液区域的进口管，连通所述油相区域的出油管，连通所述泥相区域的排泥管，连通所述水相区域的排水管；

所述聚结器的所述前端面位于所述进液区域，所述后端面位于所述水相区域，所述顶端面位于所述油相区域，所述底端面位于所述泥相区域。