CN202279719U - 序批式循环气浮油水分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种序批式循环气浮油水分离设备，至少包括三个油水气浮分离装置，每一油水气浮分离装置各自独立且结构完全相同，通过总进水管和总出水管并联，并分别通过各自管道上的控制开关实施启闭控制。序批式循环气浮油水分离设备整体上为连续式运行，即连续进水、连续出水；单座油水气浮分离装置为间歇式运行，即包括进水阶段、静沉阶段、出水阶段。本实用新型提供了一种新的油田三次采油沉降分离设备，利用其工艺运行特点，将进水、静沉、排水为一个运行周期，使处理连续化，提高分离效率高，适用于去除油田采出水的含油、悬浮固体。

Description

序批式循环气浮油水分离设备

技术领域

本实用新型适合于处理油田三次采油过程中产生的稳定性体系强，处理难度大的采出水，具体涉及一种油田采出水处理系统的沉降段除油处理装置，可以有效的去除采出水中的含油、悬浮固体。

背景技术

随着油田开发的不断发展，大庆油田已进入高含水开发后期，开发方式已经由早期的注水开发方式，发展到现在三次采油(注三元、注聚表剂、注高浓度聚合物等)的开发方式，使其采出水性质发生了很大的变化，主要表现在：污水粘度高，油珠上浮速度慢、油珠之间难以聚并；悬浮固体颗粒变细小，难以上浮或下沉，在水中呈悬浮状态；固液界面存在较高的电动电位，使其颗粒间相互排斥，致使胶体分散系非常稳定。

到目前为止，大庆油田针对三次采油污水(主要为三元污水)，已经建设不同处理规模的试验站及生产站，其中沉降段多采用以“化学法为主、物理法为辅“的曝气沉降罐及高效油水分离设备，但是在现有技术水平下，药剂处理成本及其加药后产生的浮渣量过大在生产管理上是无法承受的。因此，针对目前存在的问题，提出了以“化学法为辅、物理法为主”的一种序批式循环气浮油水分离设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的油田三次采油沉降分离设备，即序批式循环气浮油水分离设备，该设备是在序批式油水分离设备的基础上，通过引入溶气气浮选技术，进一步提高油田采出水含油、悬浮物的去除效率。与现有沉降气浮除油设备相比不但能提高污染物去除效率，同时还能极大的降低处理运行成本。

本实用新型一种序批式循环气浮油水分离设备，至少包括三座循环气浮油水分离装置，每一循环气浮油水分离装置各自独立且结构完全相同，通过总进水管和总出水管并联，并分别通过各自管道上的控制开关实施启闭控制。序批式循环气浮油水分离设备整体上为连续式运行，即连续进水、连续出水；个体(单座循环气浮油水分离设备)为间歇式运行，即包括进水气浮阶段、静沉循环气浮阶段、出水阶段。

所述循环气浮油水分离装置包括：罐体、排油管及其控制开关、进水管及其控制开关、出水管及其控制开关以及排泥管及其控制开关；所述进水管一端连接所述总进水管，另一端连通固定在罐体内上端的一环形布水槽，环形布水槽内圈设布水三角堰，一移动收油装置置于罐体内且其底端连接通往罐体外的所述排油管，所述出水管设于罐体下部且通往罐体外连接所述总出水管，所述排泥管设于罐体底部且通往罐体外。其中：

设一管式混合反应器，总进水管连通该管式混合反应器，再连通所述进水管；出水管通过管道连通一进水气浮阶段多项流泵，再连通所述管式混合反应器。

出水管通过管道连通一静沉循环气浮阶段多项流泵，再连通设于罐体内中部的穿孔管。所述穿孔管为环形，设一层或多层，环形的穿孔管上开有小孔。

所述进水气浮阶段多项流泵和静沉循环气浮阶段多项流泵分别配套设有气体流量计及进气管。

罐体中还包括倒“U”形溢流管，其上部设有溢流破虹吸管，底部设溢流喇叭口。

所述移动收油装置包括置于上部的收油口、收油口两端的平衡浮子、与收油口连通的回转臂、两段回转臂之间的回转接头以及移动收油装置的主浮子。

所述罐体下部设多个集水梅花式喇叭口，并分别与出水管连通。

所述罐体最底端设有多个滑泥板，多个穿孔排泥管分布在相邻两个滑泥板之间，各穿孔排泥管连接所述排泥管。

本实用新型序批式循环气浮油水分离设备利用其工艺运行特点：即包括进水气浮阶段、静沉循环气浮阶段、排水阶段，其中进水气浮阶段、静沉循环气浮阶段、排水阶段为一个运行周期。在进水气浮阶段采用溶气泵通过部分出水回流溶气气浮法释放微气泡，微气泡在管式混合反应器中与来水接触，使其微气泡和污染颗粒充分捕捉，来水进入罐体后采用环形布水堰沿罐壁向四周均匀跌水提供中间有效热场且同时推动液面浮油向中心聚集，使之污油有效回收，同时跌水过程起到曝气作用，氧化水中的有机物、降低污水粘度、提高油珠浮升速度。在静沉循环气浮阶段，利用“浅池理论”进行浅层循环气浮，通过不断的溶气水循环释放，强化其捕捉效率。出水阶段，采用集水喇叭口均匀收水，液位平稳下降，可进一步提高污染物去除效率。

序批式循环气浮油水分离设备和常规连续流沉降分离设备相比主要有以下优点：

I、油珠上浮不受水流下向流速干扰

连续流沉降处理时，油珠上浮速度一旦小于水流的下向流速，油珠很难上浮至液面；同样序批式沉降+循环气浮产生的带气絮粒上浮也不受水流下向流速干扰。

II、有效沉降时间不受布水、集水系统干扰，不会出现短流

序批式处理可以保证有效沉降时间、而连续流沉降处理时，很难做到布水、集水均匀，致使罐内有效容积变小，进而短流造成实际有效沉降时间要小于设计沉降时间、且水流下向流速要大于实际设计下向流速，这样油珠很难上浮至液面。

III、耐冲击负荷强，可以有效的控制出水水质

连续流沉降处理设备分离效率受到的可干扰因素多，一旦油系统来水水质变化较大时，致使出水水质不稳定，后续滤罐不能正常运行；序批式工艺处理分离效率受到的可干扰因素小，油、泥、水在静沉阶段可以平稳的进行分离，进而可以有效的控制出水水质，使其水质稳定在一定的范围内，保证后续滤罐的平稳运行。

IV、循环气浮、强化其污染物捕捉效率

常规连续流沉降气浮设备，由于连续进水、连续出水，微气泡捕捉污染物不充分；而序批式静沉循环气浮阶段，由于不进水、不出水，整个静沉过程不断进行溶气水回流，整个罐体污水不断被微气泡捕捉(主要为粘附)，这样通过不断的溶气水循环释放，强化其捕捉效率。

V、采用环形布水堰向四周均匀布水，提供中间有效热场且推动浮油向液面聚结。

VI、采用浮动收油方式使之污油快速且最大限度的有效回收

由于序批式循环气浮油水分离设备采用浮动收油(常规沉降罐一般采用定高度收油)，可以缩短污油在罐内的停留时间(不会形成老化油层)，且收油不受液位高度的限制，可以最大限度的回收原油、提高设备含油的处理效率。

附图说明

图1序批式循环气浮油水分离设备中单个循环气浮油水分离设备结构示意图。

图2多个循环气浮油水分离设备并联的序批式循环气浮油水分离设备构成。

其中各标号含义：1、序批式循环气浮油水分离设备罐体，2、排油管，3、进水管，4、出水管，5、排泥管，6、溢流管，7、环形布水槽，8、布水三角堰，9、移动收油装置平衡浮子、10、移动收油装置收油口，11、移动收油装置回转接头，12、移动收油装置主浮子，13、移动收油装置回转臂，14、滑泥板，15、穿孔排泥管，16、集水梅花式喇叭口，17溢流破虹吸管，18溢流喇叭口，19静沉循环气浮阶段多项流泵进水管，20进水气浮阶段多项流泵，21静沉循环气浮阶段多项流泵，22管式混合反应器，23进水气浮阶段多项流泵气液混合液出液管，24静沉循环气浮阶段溶气水释放穿孔管，25气体流量计，26多项流泵进气管，27，静沉循环气浮阶段多项流泵气液混合液出液管，28进水气浮阶段多项流泵进水管。

具体实施方式

本实用新型提供一种新的油田三次采油沉降分离设备，即序批式循环气浮油水分离设备。按设计，序批式循环气浮油水分离设备运行包括三个阶段，即进水气浮阶段、静沉循环气浮阶段、排水阶段，其中进水气浮阶段、静沉循环气浮阶段、排水阶段为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间，沉降罐内来液的体积变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质进行灵活掌握。序批式处理最主要的阶段为静沉循环气浮阶段，这一阶段含油污水油水分离受到的可干扰因素少，在加上利用循环气浮释放的微小气泡，使其粘附在污染物上或被污染物包裹形成带气絮粒，加快其浮生速度，从而达到含油污水除油、除悬浮固体的目的。

参见图2所示，本实用新型序批式循环气浮油水分离设备由至少三个循环气浮油水分离装置并联组成。如图1所示，每一循环气浮油水分离装置包括：罐体1、排油管2及其控制开关、进水管3及其控制开关、出水管4及其控制开关、排泥管5及其控制开关、溢流管6、环形布水槽7、布水三角堰8、移动收油装置平衡浮子9、移动收油装置收油口10、移动收油装置回转接头11、移动收油装置主浮子12、移动收油装置回转臂13、滑泥板14、穿孔排泥管15、集水梅花式喇叭口16、溢流破虹吸管17、溢流喇叭口18，静沉循环气浮阶段多项流泵进水管及控制开关19，进水气浮阶段多项流泵20，静沉循环气浮阶段多项流泵21，管式混合反应器22，进水气浮阶段多项流泵气液混合液出液管23及控制开关，静沉循环气浮阶段溶气水释放穿孔管24，气体流量计25，多项流泵进气管26，静沉循环气浮阶段多项流泵气液混合液出液管27及控制开关，进水阶段多项流泵进水管28及控制开关。

其中：设于罐体1外的总进水管29(参见图2)连接管式混合反应器22再连接进水管3，总出水管30(参见图2)连接出水管4；进水管3连通固定在罐体1内上端的环形布水槽7，环形布水槽7内圈为布水三角堰8，进入环形布水槽中7的采出水通过环形布水三角堰8沿罐壁向四周均匀跌水。环形布水槽7的中心区域设向上的移动收油装置收油口10，此外移动收油装置还包括收油口两端的移动收油装置平衡浮子9、移动收油装置回转接头11、移动收油装置主浮子12及移动收油装置回转臂13，移动收油装置的收油口10随着液面的起降始终在悬浮于油水界面中，收集的油通过排油管2排出。环形布水槽7上部设溢流管6，其中溢流管“U”管段上部设内外压力平衡的溢流破虹吸管17，当出现事故状态时，采出水可以从罐体1底部的溢流喇叭口18吸水排出罐外。罐体1下部设集水梅花式喇叭口16，并与出水管4联通，其中出水阶段出水管4与总出水管30连通，部分出水通过进水气浮阶段多项流泵进水管28，再经过进水气浮阶段多项流泵20及进水气浮阶段多项流泵气液混合液出液管23与管式混合反应器22相连，静沉循环气浮阶段出水管19经过静沉循环气浮阶段多项流泵21，再通过静沉循环气浮阶段多项流泵气液混合液出液管27进入罐体1与静沉循环气浮阶段溶气水释放穿孔管24相连；根据沉降罐横截面积的的大小，穿孔管24可为多层、多环，环形布气穿孔管开有小孔，用于释放溶气水。另外，多个滑泥板14安置在罐体1内部的最底端，穿孔排泥管15分布在相邻两个滑泥板14之间以向外排出沉积的污泥。

循环气浮油水分离装置这样工作：在进水气浮阶段，打开进水管3的控制开关，采出水通过总进水管19，再通过管式混合反应器22进入罐体1，通过环形布水槽7、布水三角堰8沿罐壁向四周均匀跌水，提供中间有效热场且同时推动液面浮油向中心聚集，使污油有效回收，同时跌水过程起到曝气作用，氧化水中的有机物、降低污水粘度、提高油珠浮升速度。其中进水气浮是这样实现的，开启进水气浮阶段多项流泵20及控制开关，总出水管30的部分水流通过进水阶段多项流泵进水管28进入多项流泵20，空气通过气体流量计25及多项流泵进气管26进入多项流泵20，在多项流泵20混合后，通过进水气浮阶段多项流泵气液混合液出液管23释放到管式混合反应器22中和来液充分接触和捕捉，达到进水气浮的目的。当进水一定时间后(充满罐内有效容积)关闭进水管3的控制开关，关闭进水气浮阶段多项流泵20及控制开关，此时进水气浮阶段结束。

静沉循环气浮阶段，开启静沉循环气浮阶段多项流泵21及控制开关，罐体底部水通过静沉循环气浮阶段多项流泵进水管19进入多项流泵21，空气通过气体流量计25及多项流泵进气管26进入多项流泵21，在多项流泵21混合后，通过静沉循环气浮阶段多项流泵气液混合液出液管27及静沉循环气浮阶段溶气水释放穿孔管24最终释放到罐体1内部，达到循环气浮的目的。静沉阶段即将完毕前，打开排油管2及控制开关，液面的浮油通过移动收油装置收油口10，沿着移动收油装置回转臂13，最终通过排油管2排出罐体外。静沉一定时间后，开启出水管4及控制开关，静沉阶段完毕。

排水阶段，出水阶段采用集水梅花式喇叭口16均匀收水，液位平稳下降，可进一步提高污染物去除效率。排水阶段，打开出水管4及控制开关，液位平稳下降，采出水通过总出水管30排入下一级处理设备。此时移动收油装置收油口10通过移动收油装置的平衡浮子9、移动收油装置主浮子12、移动收油装置回转接头11随液位一起平稳下降。当排水即将完毕前，关闭排油管2及控制开关，排油结束。当液位下降到和集水梅花式喇叭口16平面时，关闭出水管4及控制开关，排水阶段结束，此时序批式循环气浮油水分离设备一个运行周期结束，进入下一个运行周期。

此外，视采出水水质特点定期进行排泥，排泥在采出水静沉循环气浮阶段进行，此时打开排泥管5及控制开关，罐体内滑泥板14中的污泥通过静压进入穿孔排泥管15，再通过排泥管5及控制开关排出罐体外。

进行序批式循环气浮处理工艺时，需要各自独立的循环气浮油水分离装置3座或以上(包括3座)，因此本实用新型的序批式循环气浮油水分离设备至少包括三个循环气浮油水分离装置，参见图2所示，每一循环气浮油水分离装置各自独立，通过总进水管29和总出水管30并联，并分别通过各自管道上的控制开关实施启闭控制。以3座为例说明序批式循环气浮油水分离设备的工作过程：来水首先通过总进水管先充满第一座序批式循环气浮油水分离装置(有效容积)，充满后在这座序批式循环气浮油水分离装置静置循环气浮的同时，来水进入第二座序批式循环气浮油水分离装置，与此同时，第三座序批式循环气浮油水分离装置开始排水；而后依次循环，第一座序批式循环气浮油水分离装置静沉循环气浮完毕后开始排水，第二座序批式循环气浮油水分离装置充满水后开始静置循环气浮，第三座序批式循环气浮油水分离装置排空水后开始进水。序批式工艺的特点是，个体来看是有序且间歇的，但整体上是连续的，即连续进水、连续排水。出水经过泵提升进入下一级处理设备。

“十二五”为了保证稳产4000万吨，三次采油势必大面积推广。本设备所取得的成果是大庆油田三次采油必要的配套技术之一，可以解决三次采油地面采出水处理回注问题，其经济效益和社会效益蕴涵在整个三采驱油体系之中。

Claims (10)

1.一种序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，至少包括三座循环气浮油水分离装置，每一座循环气浮油水分离装置各自独立且结构完全相同，通过总进水管和总出水管并联，并分别通过各自管道上的控制开关实施启闭控制。

2.根据权利要求1所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，所述循环气浮油水分离装置包括：罐体、排油管及其控制开关、进水管及其控制开关、出水管及其控制开关以及排泥管及其控制开关；所述进水管一端连接所述总进水管，另一端连通固定在罐体内上端的一环形布水槽，环形布水槽内圈设布水三角堰，一移动收油装置置于罐体内且其底端连接通往罐体外的所述排油管，所述出水管设于罐体下部且通往罐体外连接所述总出水管，所述排泥管设于罐体底部且通往罐体外。

3.根据权利要求2所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，设一管式混合反应器，总进水管连通该管式混合反应器，再连通所述进水管；出水管通过管道连通一进水气浮阶段多项流泵，再连通所述管式混合反应器。

4.根据权利要求3所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，出水管通过管道连通一静沉循环气浮阶段多项流泵，再连通设于罐体内中部的穿孔管。

5.根据权利要求4所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，所述穿孔管为环形，设一层或多层，环形的穿孔管上开有小孔。

6.根据权利要求4或5所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，所述进水气浮阶段多项流泵和静沉循环气浮阶段多项流泵分别配套设有气体流量计及进气管。

7.根据权利要求2或3或4或5所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，罐体中还包括倒“U”形溢流管，其上部设有溢流破虹吸管，底部设溢流喇叭口。

8.根据权利要求2或3或4或5所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，所述移动收油装置包括置于上部的收油口、收油口两端的平衡浮子、与收油口连通的回转臂、两段回转臂之间的回转接头以及移动收油装置的主浮子。

9.根据权利要求2或3或4或5所述序批式循环气浮油水分离设备，其特征在于，所述罐体下部设多个集水梅花式喇叭口，并分别与出水管连通。

10.根据权利要求2或3或4或5所述序批式循环气浮油水分离设备，其特 征在于，所述罐体最底端设有多个滑泥板，多个穿孔排泥管分布在相邻两个滑泥板之间，各穿孔排泥管连接所述排泥管。 

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