CN204550479U - 一种油田采出液油气水分离一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田采出液油气水分离一体化装置，它包括罐体，罐体内设有分离室隔板和脱水室隔板，分离室隔板与罐体端部形成气液分离室，分离室隔板和脱水室隔板形成油水分离室，脱水室隔板与罐体端部形成原油脱水室；位于气液分离室在罐体上部设有油气水入口结构；位于油水分离室罐体顶部设有排气孔，底部设有分离室水出口管；在油水分离室内中部设置有高含水电极组件；位于原油脱水室罐体顶部设置有排气孔，在罐体另一端部设置有油出口管，底部设置有脱水室水出口管；在靠近脱水室隔板侧设置有原油分布挡板，原油分布挡板与脱水室隔板之间设置有加热盘管；位于原油脱水室中部设置有裸电极组件。本实用新型可以广泛在油气分离领域中应用。

Description

一种油田采出液油气水分离一体化装置

技术领域

本实用新型涉及一种油气分离装置，特别是关于一种油田采出液油气水分离一体化装置。

背景技术

目前油田生产通常采用的常规采出液的原油处理流程为“自由水分离器+热化学分离器+电脱水器”的工艺。在自由水分离器中，利用油气水的密度差，进行自然重力沉降分离，分离后的原油乳化液，再进入热化学分离器进行二级热化学破乳和沉降，脱水30％以下，之后进入电脱水器中，利用高压电场对原油进一步破乳，从而使得原油中的水分进一步分离出来。这种处理工艺存在破乳剂使用量大、处理效率低、设备级数多以及能耗高等问题，尤其对于空间要求较高的海上油田而言，其处理效率低、占地面积大的问题更为突出，势必大大增加油田的开发成本。

针对上述问题，国外研究人员开展了采用静电场作用，来促使水滴聚结后加速沉降的相关研究，并开发了一系列基于此原理的，如紧凑型静电聚结器(CEC)、在线静电聚结器(IEC)、容器内置式静电聚结器(VIEC)、低含水聚结器(LOWACC)等。其中CEC和IEC仅为预聚结装置，还需要与三相分离器等后续沉降分离设备配合使用，并且要求原油乳状液进入后续沉降分离设备之前，要避免因剪切作用等导致的聚结水颗粒再次破裂，这无疑增加了设计成本和操作难度；VIEC和LOWACC安装在常规三相分离器内部，但其电极模块结构复杂，对制备工艺要求高，并且容易因固体悬浮物的附着而导致堵塞和电极短路，运行稳定性不足。

国内也开展了利用电场促进油水分离效率的研究，专利(专利号为ZL201210262069.2)公开了一种高含水原油静电脱水装置，该装置采用绝缘电极，避免了高含水工况下的电极短路，提高了装置稳定性，能够处理高气液比、高含水率原油乳化液，可提高三相分离效率。该装置适合大处理量，必须分级处理的情况，能够实现高含水原油的高效分水，使原油含水率大幅降低，但经过处理的原油含水率未达到合格外输的标准，还需经过电脱水器进一步脱水处理才可。处理级数的增加也意味着更多的压力和热量损失，增加了能耗，并且增加了设备占地面积和投资成本。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种油田采出液油气水分离一体化装置，该装置能够将油井采出液油气水分离，将液相高含水原油直接处理成可外输的合格含水率原油，能够适应任意气液比、任意含水率的工况，并且该设备结构紧凑、性能高效，能够降低能耗和节省占地面积，从而大幅降低油田开发成本。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：它包括罐体、分离室隔板、脱水室隔板、气液分离室、油水分离室、原油脱水室、油气水入口结构、排气孔、分离室水出口管、变压器、油出口管、脱水室水出口管、原油分布挡板、加热盘管和裸电极组件；所述罐体内纵向设置有所述分离室隔板和脱水室隔板，所述分离室隔板和脱水室隔板与所述罐体内壁之间分别形成一个弓形通道；所述分离室隔板与所述罐体一端部之间形成所述气液分离室，所述分离室隔板和脱水室隔板之间形成所述油水分离室，所述脱水室隔板与所述罐体另一端部之间形成所述原油脱水室；位于所述气液分离室，在所述罐体上部设置有所述油气水入口结构；位于所述油水分离室，所述罐体顶部设置有所述排气孔，所述罐体底部设置有所述分离室水出口管；在所述油水分离室内中部设置有与所述变压器连接的所述高含水电极组件；位于所述原油脱水室，所述罐体顶部设置有另一所述排气孔，位于所述原油脱水室上部在罐体另一端部设置有所述油出口管，所述罐体底部设置有所述脱水室水出口管；在靠近所述脱水室隔板侧设置有所述原油分布挡板，所述原油分布挡板与所述脱水室隔板之间设置有所述加热盘管；位于所述原油脱水室中部设置有加热腔，在所述加热腔内设置有与所述变压器连接的所述裸电极组件。

所述油气水入口结构包括气液旋流分离器、捕雾器、入口管路、排气管和气出口管；所述罐体顶部设置所述气液旋流分离器和捕雾器，所述气液旋流分离器顶部设置有所述入口管路和排气管，所述排气管与所述气出口管一端连通，所述气出口管另一端与所述捕雾器连接。

所述高含水电极组件包括若干绝缘电极和若干裸电极，在所述油水分离室内，所述裸电极和绝缘电极自下而上交替排列设置，所述绝缘电极连接所述变压器，位于所述罐体最底部的所述裸电极与大地连接。

所述原油分布挡板采用圆板形结构，所述原油分布挡板直径与所述罐体内径相同，所述原油分布挡板中下部开设有栅格或均布圆孔。

所述罐体两端部分别设置有人孔。

所述裸电极组件由若干水平板式或棒状裸电极组成，在所述原油脱水室内上、下层状布置形成电场。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型采用不同电极形式适应不同含水原油的分离，仅通过本装置就可使原油达到合格标准(一般含水<0.5％)；油水分离室充满液，保证电极安全性。2、本实用新型能处理任意油气水三相比例的油井采液，具有更大的操作弹性。3、本实用新型能够大幅提高油气水分离效率，在保证处理效果的前提下可以明显缩短水力停留时间，使设备结构更为紧凑，有效节省空间。4、本实用新型在油水分离室采用绝缘电极，避免电极短路，能够适应高含水原油的处理，提高装置安全和运行稳定性。5、本实用新型能够直接将油井采出液进行高效地气液分离，并将分离出的液相高含水原油脱水至含水率达到合格外输的标准，较常规多级处理大幅节省能耗、降低制造和生产成本。6、本实用新型将集油、气、水分离为一体，该装置适应处理量相对小的工况，即可达到处理要求，可以使分离设备的级数减少，结构紧凑、性能高效，能够降低能耗,减小设备重量和节省占地面积，从而大幅降低油田开发成本。本实用新型可以广泛在油气分离领域中应用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的分离室隔板结构示意图；

图3是本实用新型的脱水室隔板结构示意图；

图4是本实用新型的原油分布挡板上开设有栅格的结构示意图；

图5是本实用新型的原油分布挡板上均布圆孔的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1～图5所示，本实用新型提供一种油田采出液油气水分离一体化装置，该装置为压力容器罐结构，其包括罐体1、分离室隔板2、脱水室隔板3、气液分离室4、油水分离室5、原油脱水室6、油气水入口结构、排气孔7、分离室水出口管8、变压器9、油出口管10、脱水室水出口管11、原油分布挡板12、加热盘管13和裸电极组件14。

罐体1内纵向设置有分离室隔板2和脱水室隔板3，分离室隔板2和脱水室隔板3均采用弓形板式结构，分离室隔板2和脱水室隔板3圆的直径与罐体1内径相同，分离室隔板2的弦边位于罐体1内的下部，分离室隔板2的弦边与罐体1内壁形成一个弓形通道，弓形通道的高度根据具体处理的油气水量和液相占比来确定；脱水室隔板3的弦边位于罐体1内的上部，脱水室隔板3的弦边与罐体1内壁也形成一个弓形通道。分离室隔板2与罐体1一端部之间形成气液分离室4，分离室隔板2和脱水室隔板3之间形成油水分离室5，脱水室隔板3与罐体1另一端部之间形成原油脱水室6。位于气液分离室4，在罐体1上部设置有油气水入口结构。位于油水分离室5，罐体1顶部设置有排气孔7，罐体1底部设置有分离室水出口管8；并在油水分离室5内中部设置有与变压器9连接的高含水电极组件。位于原油脱水室6，罐体1顶部设置有另一排气孔7，位于原油脱水室6上部在罐体1另一端部设置有油出口管10，罐体1底部设置有脱水室水出口管11；并在靠近脱水室隔板3侧设置有原油分布挡板12，原油分布挡板12与脱水室隔板3之间设置有加热盘管13，用于对低含水原油进行加热，加热盘管13的热源可以根据实际生产条件和需求进行优选，可以选择电加热、蒸汽加热或热介质油加热等加热形式；位于原油脱水室6中部设置有加热腔，在加热腔内设置有与变压器9连接的裸电极组件14。其中，原油分布挡板12采用圆板形结构，原油分布挡板12直径与罐体1内径相同，原油分布挡板12中下部开设有栅格(如图4所示)或均布圆孔(如图5所示)，原油分布挡板12可以使加热后的低含水原油均匀进入原油脱水室6。

上述实施例中，油气水入口结构包括气液旋流分离器15、捕雾器16、入口管路17、排气管18和气出口管19。在罐体1顶部设置气液旋流分离器15和捕雾器16，气液旋流分离器15顶部设置有入口管路17和排气管18，排气管18与气出口管19一端连通，气出口管19另一端与捕雾器16连接。通过气液旋流分离器15利用旋流离心力实现了快速地气液预分离，经过气液分离室4又进一步分离出溶解气体，捕雾器16能够去除气相中夹带的微小液滴。其中，捕雾器16可以采用折板式、丝网式和填料式等形式。

上述各实施例中，高含水电极组件包括若干绝缘电极20和若干裸电极21，在油水分离室5内，裸电极21和绝缘电极20自下而上交替排列设置，绝缘电极20连接变压器9，裸电极21和绝缘电极20均为水平板式或棒状电极，位于罐体1最底部的裸电极21与大地连接。绝缘电极20和裸电极21之间形成电场区域，绝缘电极20的设置使得该电场能够适应高含水工况，不会因含水率高而出现短路现象。进入油水分离室5的高含水原油，其中的水滴在电场区域聚结沉降，加速油水分离。聚结后加速分离的水滴进入油水分离室5底部的水相区域，并经油水分离室5水出口管3排出，而高含水原油经脱水后形成的含有少部分水分的低含水原油则经脱水室隔板3进入原油脱水室6。

上述各实施例中，在罐体1两端部分别设置有人孔22，便于对罐体1内进行清洗和修理。

上述各实施例中，变压器9可以根据电压需求设为两个变压器单体，或设为一个双压变压器，来作为适应高含水电极组件和裸电极组件14的电源。

上述各实施例中，裸电极组件14由若干水平板式或棒状裸电极组成，在原油脱水室6内上、下层状布置形成电场，位于罐体1最底部的裸电极与大地连接。由加热盘管13加热后的低含水原油经原油分布挡板12进入裸电极组件14形成的电场区域，在电场作用下进行破乳和脱水，使得原油含水率达到合格外输的标准。

上述各实施例中，本实用新型还可以根据具体的工况和处理指标，可以省却原油脱水室6的设置，选择仅采用气液分离室4和油水分离室5的结构。

综上所述，本发明在使用时，其具体实施流程为：油气水经入口管18进入气液旋流分离器15后，其中含有的大量气体与液相在离心作用下高效预分离，分离出的气相经过上述气液旋流分离器15顶部的排气管18排出，而液相高含水原油和部分溶解气则经过上述气液旋流分离器15的底流口进入气液分离室4，进入气液分离室4的高含水原油压力相对降低，部分溶解气减压释放，并由于密度差的不同，释放出的气体会浮升分离，实现了气液的再次分离，再次分离出的气体经过捕雾器16去除夹带的微小液滴后，通过排气管15排出，并与气出口管19排出气体汇合后排走。

完成两次气液分离后，分离出的液相高含水原油则穿过分离室隔板2底部弓形通道，进入油水分离室5。油水分离室5内部设置的高含水电极组件,通过变压器9施加电压后，形成电场，油水混合物中的微小水滴在电场作用下不断聚结沉降，加速油水分离。高含水原油经初步脱水后形成低含水原油，低含水原油则进一步越过脱水室隔板3与罐体1上部形成的弓形通道，进入原油脱水室6，逸出的气体则经过油水分离室5顶部设有的排气孔7排出。进入原油脱水室6的低含水原油经过前端设置的加热腔加热到一定温度后，随后经原油分布挡板12均布后进入裸电极组件14和变压器9建立的电场区域进行进一步的电聚结破乳和脱水，直到脱水至原油含水率达到合格外输的标准，并经过原油脱水室6顶部一侧的油出口管10收集排出，而进一步脱出的水相则经过原油脱水室6底部的脱水室水出口管11排出，逸出的残余气体则经过原油脱水室6顶部设有的排气孔7排出。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：它包括罐体、分离室隔板、脱水室隔板、气液分离室、油水分离室、原油脱水室、油气水入口结构、排气孔、分离室水出口管、变压器、油出口管、脱水室水出口管、原油分布挡板、加热盘管和裸电极组件；

所述罐体内纵向设置有所述分离室隔板和脱水室隔板，所述分离室隔板和脱水室隔板与所述罐体内壁之间分别形成一个弓形通道；所述分离室隔板与所述罐体一端部之间形成所述气液分离室，所述分离室隔板和脱水室隔板之间形成所述油水分离室，所述脱水室隔板与所述罐体另一端部之间形成所述原油脱水室；位于所述气液分离室，在所述罐体上部设置有所述油气水入口结构；位于所述油水分离室，所述罐体顶部设置有所述排气孔，所述罐体底部设置有所述分离室水出口管；在所述油水分离室内中部设置有与所述变压器连接的高含水电极组件；位于所述原油脱水室，所述罐体顶部设置有另一所述排气孔，位于所述原油脱水室上部在罐体另一端部设置有所述油出口管，所述罐体底部设置有所述脱水室水出口管；在靠近所述脱水室隔板侧设置有所述原油分布挡板，所述原油分布挡板与所述脱水室隔板之间设置有所述加热盘管；位于所述原油脱水室中部设置有加热腔，在所述加热腔内设置有与所述变压器连接的所述裸电极组件。

2.如权利要求1所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述油气水入口结构包括气液旋流分离器、捕雾器、入口管路、排气管和气出口管；所述罐体顶部设置所述气液旋流分离器和捕雾器，所述气液旋流分离器顶部设置有所述入口管路和排气管，所述排气管与所述气出口管一端连通，所述气出口管另一端与所述捕雾器连接。

3.如权利要求1所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述高含水电极组件包括若干绝缘电极和若干裸电极，在所述油水分离室内，所述裸电极和绝缘电极自下而上交替排列设置，所述绝缘电极连接所述变压器，位于所述罐体最底部的所述裸电极与大地连接。

4.如权利要求2所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述高含水电极组件包括若干绝缘电极和若干裸电极，在所述油水分离室内，所述裸电极和绝缘电极自下而上交替排列设置，所述绝缘电极连接所述变压器，位于所述罐体最底部的所述裸电极与大地连接。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述原油分布挡板采用圆板形结构，所述原油分布挡板直径与所述 罐体内径相同，所述原油分布挡板中下部开设有栅格或均布圆孔。

6.如权利要求1～4任一项所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述罐体两端部分别设置有人孔。

7.如权利要求5所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述罐体两端部分别设置有人孔。

8.如权利要求1～4、7任一项所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述裸电极组件由若干水平板式或棒状裸电极组成，在所述原油脱水室内上、下层状布置形成电场。

9.如权利要求5所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述裸电极组件由若干水平板式或棒状裸电极组成，在所述原油脱水室内上、下层状布置形成电场。

10.如权利要求6所述的一种油田采出液油气水分离一体化装置，其特征在于：所述裸电极组件由若干水平板式或棒状裸电极组成，在所述原油脱水室内上、下层状布置形成电场。