CN204824260U - 立式螺旋流高效除油罐 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型涉及油田采出水除油装置技术领域，是一种立式螺旋流高效除油罐，包括除油罐体和中心筒，中心筒的顶部和底部分别与除油罐体内的顶部和底部密封安装在一起，在中心筒的中部外侧固定有与中心筒内部相通的圆形配水箱，圆形配水箱的上端和下端均封闭，在圆形配水箱的外侧沿圆周固定有一个以上与圆形配水箱的外侧相切的射流挡板。本实用新型所述的立式螺旋流高效除油罐能够提高油珠的聚结效果，提高了本实用新型对油田采出水的除油效率，环形导流挡板的设置一方面对含油采出水起到导流的作用，另一方面缩短了含油采出水的有效停留时间，另外，环形导流挡板对含油采出水中的污泥起到导流作用，减少了污泥的体积，提高污泥的密实度，便于对污泥的清理。</b>

Description

立式螺旋流高效除油罐

技术领域

本实用新型涉及油田采出水除油装置技术领域，是一种立式螺旋流高效除油罐。

背景技术

目前油田采出水处理工艺是接受原油处理系统脱出的油田采出水，将其处理达标后供给注水用水或进一步除盐除氧后供给锅炉用水，一般系统进水指标为含油1000ppm，悬浮物300ppm，系统总出水要求为含油和悬浮物为2至15ppm，具体依据不同用水去向和油田区块性质而不同。采出水处理工艺主要包括除油罐、气浮或化学药剂反应罐和过滤三段流程，针对于每段流程的处理设施设计思路略有不同。然而，除油罐作为除油工艺的第一级处理设施，接受了含油1000ppm、悬浮物为300ppm的采出水原水水质，其设计出水的指标一般为含油150ppm、悬浮物150ppm，设计除油率一般达85%以上，悬浮物去除率50%以上，但投资小于后端气浮和过滤器，仅占总投资的20%不到，属于采出水处理系统达标运行首要因素。因除油罐出水不达标（未达到设计除油率和设计悬浮物去除率）而造成后端气浮或反应罐、过滤设备的工作而将影响总系统出水水质，进而对后端的除盐设施带来破坏，并将导致高额的维修费用。因此保证处于整个采出水处理工艺最前端作为第一级处理设施的除油罐的处理效果是减轻后端处理压力、保证后端精细处理设施稳定运行的关键所在。目前常用的除油罐形式及分别存在的问题如下：

1）平流式除油池:该除油设施为地下或半地下除油池设计，采出水为水平流式，内部安装有竖直挡板，将池体分割为几部分，相邻部分设过流通道，整体形成一个之字形的水平折流式除油池。由于分隔开几部分，因此在有限的占地面积内形成较长的过流通道，水流流过时，油珠由于密度小于水而上浮至液面上部，从进水口至出水口，较大粒径的油珠依次完成上浮全过程，在液位顶部被收集排出，较小的油珠由于上浮速度小未能完成上浮去除过程而随水流进入下一级流程。

）调储除油罐：国内目前普遍使用的调储除油罐为立式竖流式除油罐，进水在高处通过配水管和喇叭口分布，水流从上而下流动，油珠向上浮升，水和油珠在此逆向流动中进行分离，部分小粒径油珠由于上浮速度小，其不能克服水流剪切力而随水流下降进入下一级流程。部分调储除油罐内设斜板，也称之为斜板除油罐，但由于原油系统来水一般含泥沙量较高，泥沙和悬浮物下沉形成污泥，这部分污泥会压迫斜板而导致斜板变形、垮塌，变形后的斜板也易造成水流通道受堵、出水不畅等问题，因此斜板除油罐在系统前端一般用的较少。该种除油罐主要特点为相比较于平流式除油池能改善水流形态，利用均匀分布后的下降水流与上浮油珠的相向运动提高了水中小粒径油珠与上浮过程中的大粒径油珠的碰撞几率，使得小粒径油珠聚并长大，获得更大的上升浮力而上升至罐顶收油槽。

由上述可知，平流式除油池存在的主要问题：由于水流为水平流，水和油珠为同向流动，油珠除由于浮力带来的上浮速度外，还受水流剪切力影响而有一个水平前进速度，因此油珠实际为抛物线上浮轨迹，因水流流速远大于上浮流速，使得在有限的上浮高度内，水平推进轨迹较长，对流道长度要求较高，在上升高度不变的情况下，增大了过流通道面积，有效停留时间相应延长，导致其除油效率不高。竖流式调储除油罐在水流形态上则弥补了平流式除油池的不足，但自身也存在不足之处：

1．油珠在上浮过程中除了浮力克服重力而上浮外，还受到向下的水流剪切力作用，根据惯性原理，水流速度越快，颗粒粒径越小，受到剪切力越大，油珠相对于水流的跟随性越好，越不易脱离水流而上浮，因此小油珠受到与上浮油珠碰撞聚并长大和随水流推送向下运动的双重效果作用，能否获得上升速度及上升速度多大则取决于两种力量平衡的结果。

．普通竖流式除油罐采用喇叭口配水，为了给油珠一个向上的初始推力一般喇叭口向上开孔，喇叭口出水水流先上升后下降，水中密度较大的固体颗粒随水流先上升后下降，会有部分泥沙返回至配水喇叭口内，对配水系统造成堵塞，使除油罐实际水力条件差于设计值，出水液位降低，进而导致收油层厚度偏厚、污油硬化，出水水箱调节能力受限等一系列影响操作运行的问题。

．密度较大的泥沙等固体物随水流向下沉降至罐底，集泥面积为整个罐底面积，污泥较为分散，根据污泥拥挤沉淀原理，由于污泥厚度较薄，后形成污泥对先形成的污泥层的重力挤压作用较小，使得污泥密实度不够，含水量较高，给排泥系统和后端污泥处理设施带来较大负荷压力，导致排泥效果不佳，严重影响污水处理效果，降低了其对油田采出水的除油率。

发明内容

本实用新型提供了一种立式螺旋流高效除油罐，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油田采出水除油装置存在的除油率不高的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种立式螺旋流高效除油罐，包括除油罐体和中心筒，中心筒的顶部和底部分别与除油罐体内的顶部和底部密封安装在一起，在中心筒的中部外侧固定有与中心筒内部相通的圆形配水箱，圆形配水箱的上端和下端均封闭，在圆形配水箱的外侧沿圆周固定有一个以上与圆形配水箱的外侧相切的射流挡板，在与射流挡板对应的圆形配水箱上有出水孔，射流挡板能够引导从出水孔流出圆形配水箱的水流作螺旋运动，在圆形配水箱下方的中心筒外侧固定安装有不少于一个的环形导流挡板，环形导流挡板的外侧边缘与除油罐体内壁之间有间距，在圆形配水箱下方的中心筒内侧固定安装有将中心筒内部封隔成进水腔和出水腔的封隔板，在圆形配水箱与封隔板之间的中心筒上固定有与进水腔相通的进水管，在封隔板下方的中心筒上固定有与出水腔相通的出水管，在圆形配水箱上方的除油罐体内侧固定有收油槽，在收油槽上固定有总收油管，在中心筒的下部固定有与出水腔相通的集水管。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述环形导流挡板包括第一环形导流挡板和第二环形导流挡板，第一环形导流挡板和第二环形导流挡板自上而下间隔固定在圆形配水箱下方的中心筒外侧。

上述第一环形导流挡板上有上下贯通的上收油孔，在上收油孔上固定有第一收油管，在第二环形导流挡板上有上下贯通的下收油孔，在下收油孔上固定有第二收油管，第一收油管的上部出口和第二收油管的上部出口均与收油槽对应；或/和，第一环形导流挡板和第二环形导流挡板均呈上窄下宽的锥状。

上述出水管上固定安装有出水水位调节器，出水水位调节器包括内筒、外筒、套筒和丝杆，内筒固定安装在外筒内部，内筒的高度低于外筒的高度，在内筒的外侧与外筒的内侧之间有间距，在外筒的上部固定有盖板，在盖板上有螺纹孔，丝杆的中部位于螺纹孔内，丝杆的下部与内筒的上部固定在一起，丝杆的上部位于外筒的上方，套筒的内径大于内筒的外径，在套筒的下部内侧固定有滑板，滑板套装在内筒的外侧，在内筒的下部固定有排水管。

上述靠近除油罐体内壁的除油罐体内的底部有排泥环管，在排泥环管上分布有不少于一个的排泥器，在进水腔底部的中心筒上固定有与排泥环管相通的上排泥管。

上述中心筒的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，集水管上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板，集水环板呈上窄下宽的喇叭状。

本实用新型所述的立式螺旋流高效除油罐能够提高油珠的聚结效果，提高了本实用新型对油田采出水的除油效率，环形导流挡板的设置一方面对含油采出水起到导流的作用，另一方面缩短了含油采出水的有效停留时间，另外，环形导流挡板对含油采出水中的污泥起到导流作用，减少了污泥的体积，提高污泥的密实度，便于对污泥的清理。

附图说明

附图1为本实用新型的主视透视结构示意图。

附图2为本实用新型中A-A向没有出水水位调节器的结构示意图。

附图中的编码分别为：1为除油罐体，2为中心筒，3为圆形配水箱，4为射流挡板，5为进水腔，6为出水腔，7为封隔板，8为进水管，9为出水管，10为收油槽，11为总收油管，12为集水管，13为第一环形导流挡板，14为第二环形导流挡板，15为第一收油管，16为第二收油管，17为内筒，18为外筒，19为套筒，20为丝杆，21为盖板，22为排水管，23为排泥环管，24为排泥器，25为上排泥管，26为集水环板。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在实用新型中，为了便于描述，在实施例中各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述：

如附图1至2所示，该立式螺旋流高效除油罐包括除油罐体1和中心筒2，中心筒2的顶部和底部分别与除油罐体1内的顶部和底部密封安装在一起，在中心筒2的中部外侧固定有与中心筒2内部相通的圆形配水箱3，圆形配水箱3的上端和下端均封闭，在圆形配水箱3的外侧沿圆周固定有一个以上与圆形配水箱3的外侧相切的射流挡板4，在与射流挡板4对应的圆形配水箱3上有出水孔，射流挡板4能够引导从出水孔流出圆形配水箱3的水流作螺旋运动，在圆形配水箱3下方的中心筒2外侧固定安装有不少于一个的环形导流挡板，环形导流挡板的外侧边缘与除油罐体1内壁之间有间距，在圆形配水箱3下方的中心筒2内侧固定安装有将中心筒2内部封隔成进水腔5和出水腔6的封隔板7，在圆形配水箱3与封隔板7之间的中心筒2上固定有与进水腔5相通的进水管8，在封隔板7下方的中心筒2上固定有与出水腔6相通的出水管9，在圆形配水箱3上方的除油罐体1内侧固定有收油槽10，在收油槽10上固定有总收油管11，在中心筒2的下部固定有与出水腔6相通的集水管12。出水孔、射流挡板4和环形导流挡板的设置使油田采出水在螺旋油水分离腔（环形导流挡板上方的除油罐体1内）作螺旋减速流动，在螺旋减速流动过程中，由于水流（油田采出水）形成了有效的速度梯度，前方油珠随水流减速，后段来水（（油田采出水））的油珠会与前方减速的油珠进行碰撞聚并长大而上浮，提高了单位体积中油珠的碰撞个数，使油田采出水能够有效的进行油水分离，提高了油珠的聚结效果，提高了本实用新型对油田采出水的除油效率，出水孔不仅能够保证水流的均匀分散，实现螺旋减速水流的惯性碰撞，也防止了从出水孔流出的水中的密度较大固体颗粒物随水流上升后又下降到出水孔中，降低了出水孔发生堵塞的概率，有效的保证油田采出水进行除油操作。环形导流挡板的设置一方面对含油采出水起到导流的作用，另一方面缩短了含油采出水的有效停留时间，即采用普通竖流式除油罐时，含油采出水的有效停留时间为6至8小时，而使用本实用新型所述的立式螺旋流高效除油罐时，含油采出水的有效停留时间为2.5到5小时。

可根据实际需要，对上述立式螺旋流高效除油罐作进一步优化或/和改进：

如附图1至2所示，环形导流挡板包括第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14，第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14自上而下间隔固定在圆形配水箱3下方的中心筒2外侧。第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14的设置进一步提高了对含油采出水导流的作用，另外对含油采出水中的污泥等固体起到导流作用，使污泥等固体沿着除油罐体1底部的内壁沉积并形成环状沉积带，减少了水流对已沉积污泥的扰动，提高污泥的密实度，减少了污泥的体积，便于对污泥的清理。同时，第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14能够为油珠提供聚结场所，进一步提高了本实用新型对油田采出水的除油效率。

如附图1至2所示，在第一环形导流挡板13上有上下贯通的上收油孔，在上收油孔上固定有第一收油管15，在第二环形导流挡板14上有上下贯通的下收油孔，在下收油孔上固定有第二收油管16，第一收油管15的上部出口和第二收油管16的上部出口均与收油槽10对应；或/和，第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14均呈上窄下宽的锥状。第二收油管16和第一收油管15的设置便于聚结在第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14上的油珠上升至油层，进一步提高了本实用新型对油田采出水的除油效率。第一环形导流挡板13和第二环形导流挡板14呈上窄下宽的锥状的设置对水流起到较好的导流作用。

如附图1至2所示，在出水管9上固定安装有出水水位调节器，出水水位调节器包括内筒17、外筒18、套筒19和丝杆20，内筒17固定安装在外筒18内部，内筒17的高度低于外筒18的高度，在内筒17的外侧与外筒18的内侧之间有间距，在外筒18的上部固定有盖板21，在盖板21上有螺纹孔，丝杆20的中部位于螺纹孔内，丝杆20的下部与内筒17的上部固定在一起，丝杆20的上部位于外筒18的上方，套筒19的内径大于内筒17的外径，在套筒19的下部内侧固定有滑板，滑板套装在内筒17的外侧，在内筒17的下部固定有排水管22。通过转动丝杆20，使套筒19在内筒17外侧上下滑动，从而改变进水孔的高度，则通过进水孔的上下调节，进而实现外筒18出水液位的调节。

如附图1至2所示，在靠近除油罐体1内壁的除油罐体1内的底部有排泥环管23，在排泥环管23上分布有不少于一个的排泥器24，在进水腔5底部的中心筒2上固定有与排泥环管23相通的上排泥管25。排泥环管23和排泥器24的设置便于将沉降于除油罐体1底部污泥形成的环状沉积带排出除油罐体1，提高了污泥的排出效果，为本实用新型对油田采出水能够持续进行高效的除油工作，上排泥管25能够改善圆形配水箱3的水流形态，保证来水在圆形配水箱3的出水孔的螺旋射流速度，进一步提高了本实用新型对油田采出水的除油效率。排泥器24为现有公知技术。

如附图1至2所示，在中心筒2的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，在集水管12上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板26，集水环板26呈上窄下宽的喇叭状。开口朝下的集水环板26的设置，一方面便于水进入集水管12，能够保证集水的均匀性，另一方面防止固体通过集水环板26进入集水管12内而对集水管12造成堵塞。

以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型实施例的使用过程：上段原油处理系统脱出的油田采出水通过进水管8依序进入进水腔5和圆形配水箱3内，圆形配水箱3内的油田采出水通过出水孔射出，由于出水孔有射流挡板4的引导作用，且由于流体运动空间尺度的增大，油田采出水开始减速流动，因此，油田采出水在螺旋油水分离腔（以第一环形导流挡板13上方的除油罐体1内部作为螺旋油水分离腔）进行螺旋减速分离向下流动，在螺旋油水分离腔内，油田采出水逐渐减慢的流速增加水流在油水界面下部初步分离区域的有效停留时间，而缩短了整个油田采出水的有效停留时间，且形成了速度梯度，油珠在水中发生惯性碰撞聚并长大，在此部位大粒径的油珠上浮进入收油槽10，在油田采出水的上部逐渐形成油层，较小粒径的油珠随水流一起继续向下流动，当水流下降遇到第一环形导流挡板13时，水流在第一环形导流挡板13表面形成自第一环形导流挡板13的圆心到圆周的离心水流，微小油珠在第一环形导流挡板13上部的聚结表面上完成粗粒化聚并长大过程并沿第一环形导流挡板13上表面上升，第一环形导流挡板13上部即相当于一个大的表面聚结区域，当水流继续离心旋转流向除油罐体1的内壁后，除油罐体1的内壁相当于另一个大的表面聚结区域，小油珠在这两个聚结区域相互碰撞形成较大油珠而从油田采出水中分离出，当这些界面（表面聚结区域）被油珠覆盖满并形成油层后，油层通过毛细管作用将上升至与收油槽10对应的油层被收油槽10收走，接着，水流通过第一环形导流挡板13的外边缘与除油罐体1的内壁之间形成的环形过流通道下降至罐体中部（竖流分离腔），水流在竖流分离腔作下降流动，水流中较大的油珠上浮，与后续下降水流中携带的跟随性强的小油珠发生对流碰撞，导致油珠发生聚并长大，使得油珠上浮力获得加强，上浮的油珠聚集在第一环形导流挡板13下端面，聚集在第一环形导流挡板13下端面的油珠进入第一收油管15后上升至与收油槽10对应的油层，油田采出水中的大部分浮油在螺旋油水分离腔和竖流分离腔被分离，水流在竖流分离腔继续下降后，将遇到第二环形导流挡板14，微小油珠在第二环形导流挡板14上部聚结表面作离心水平流动，微小油珠进一步聚结长大并提高上升浮力，水流继续流动至第二环形导流挡板14边缘与除油罐体1的内壁之间形成的环状过流通道处与除油罐体1的内壁发生碰撞，微小油珠再次在除油罐体1的内壁发生聚并长大，聚并后的油珠在除油罐体1的内壁由于毛细管效应而上升至与收油槽10对应的油层，对油田采出水的收油效果进一步被加强，然后，水流沿着第二环形导流挡板14边缘和除油罐体1的内壁之间的环形通道折向下流动进入除油罐体1的底部，水流中携带的固体由于不能在此处与水流同速度转向，因此，固体由于重力作用和惯性作用将沉降至靠近除油罐体1内壁的底部而形成环状污泥带，少量浮油聚结在第二环形导流挡板14下端面并通过第二收油管16上升至与收油槽10对应的油层，收油槽10内的油通过总收油管11排出除油罐体1，除油罐体1下部的水通过集水管12进入出水腔6，进入出水腔6内的水通过出水管9进入外筒18内侧与内筒17外侧之间的环形空间，环形空间内的水通过套筒19上的进水孔依序进入套筒19和内筒17内，内筒17内的水通过排水管22排出。

Claims (10)

1.一种立式螺旋流高效除油罐，其特征在于包括除油罐体和中心筒，中心筒的顶部和底部分别与除油罐体内的顶部和底部密封安装在一起，在中心筒的中部外侧固定有与中心筒内部相通的圆形配水箱，圆形配水箱的上端和下端均封闭，在圆形配水箱的外侧沿圆周固定有一个以上与圆形配水箱的外侧相切的射流挡板，在与射流挡板对应的圆形配水箱上有出水孔，射流挡板能够引导从出水孔流出圆形配水箱的水流作螺旋运动，在圆形配水箱下方的中心筒外侧固定安装有不少于一个的环形导流挡板，环形导流挡板的外侧边缘与除油罐体内壁之间有间距，在圆形配水箱下方的中心筒内侧固定安装有将中心筒内部封隔成进水腔和出水腔的封隔板，在圆形配水箱与封隔板之间的中心筒上固定有与进水腔相通的进水管，在封隔板下方的中心筒上固定有与出水腔相通的出水管，在圆形配水箱上方的除油罐体内侧固定有收油槽，在收油槽上固定有总收油管，在中心筒的下部固定有与出水腔相通的集水管。

2.根据权利要求1所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于环形导流挡板包括第一环形导流挡板和第二环形导流挡板，第一环形导流挡板和第二环形导流挡板自上而下间隔固定在圆形配水箱下方的中心筒外侧。

3.根据权利要求2所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于第一环形导流挡板上有上下贯通的上收油孔，在上收油孔上固定有第一收油管，在第二环形导流挡板上有上下贯通的下收油孔，在下收油孔上固定有第二收油管，第一收油管的上部出口和第二收油管的上部出口均与收油槽对应；或/和，第一环形导流挡板和第二环形导流挡板均呈上窄下宽的锥状。

4.根据权利要求1或2或3所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于出水管上固定安装有出水水位调节器，出水水位调节器包括内筒、外筒、套筒和丝杆，内筒固定安装在外筒内部，内筒的高度低于外筒的高度，在内筒的外侧与外筒的内侧之间有间距，在外筒的上部固定有盖板，在盖板上有螺纹孔，丝杆的中部位于螺纹孔内，丝杆的下部与内筒的上部固定在一起，丝杆的上部位于外筒的上方，套筒的内径大于内筒的外径，在套筒的下部内侧固定有滑板，滑板套装在内筒的外侧，在内筒的下部固定有排水管。

5.根据权利要求1或2或3所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于靠近除油罐体内壁的除油罐体内的底部有排泥环管，在排泥环管上分布有不少于一个的排泥器，在进水腔底部的中心筒上固定有与排泥环管相通的上排泥管。

6.根据权利要求4所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于靠近除油罐体内壁的除油罐体内的底部有排泥环管，在排泥环管上分布有不少于一个的排泥器，在进水腔底部的中心筒上固定有与排泥环管相通的上排泥管。

7.根据权利要求1或2或3所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于中心筒的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，集水管上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板，集水环板呈上窄下宽的喇叭状。

8.根据权利要求4所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于中心筒的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，集水管上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板，集水环板呈上窄下宽的喇叭状。

9.根据权利要求5所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于中心筒的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，集水管上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板，集水环板呈上窄下宽的喇叭状。

10.根据权利要求6所述的立式螺旋流高效除油罐，其特征在于中心筒的外侧沿圆周均匀分布不少于有四个出水孔；或/和，集水管上分布有集水孔，在集水孔上固定有开口朝下的集水环板，集水环板呈上窄下宽的喇叭状。