CN209145531U - 一种油气井冲砂液分离净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油气井冲砂液分离净化装置，包括固液分离器、油水分离器、振动筛分箱、砂池、蓄水池、水池、油箱；冲砂液经管路进入固液分离器的进水口，经固液分离后液体由排水管进入油水分离器，固体由排砂管进入振动筛分箱；油水分离器出水口与所述水池连接，油水分离器出油口与所述油箱连接，所述振动筛分箱内倾斜设置振动筛，且振动筛分箱顶部设有若干喷淋孔，油砂经喷淋并振动后由振动筛表面进入砂池，油泥及喷淋液进入蓄水池，蓄水池内液体经提升泵再次送入固液分离器进行再次循环处理；本实用新型能提高油田生产的工作效率，达到油、水、泥砂的彻底分离，实现资源的再利用。

Description

一种油气井冲砂液分离净化装置

技术领域

本实用新型属于油气井作业设备技术领域，尤其涉及一种油气井冲砂液分离净化装置。

背景技术

在油田冲砂洗井作业中，由于水力冲砂工艺简单，清洗井底完全，并且具有冲砂量大的特点得到广泛应用。这种方法是通过泵车给冲砂液较高的流动速度，让此快速流动的冲砂液注入井内，利用水力作用冲散井内的砂粒，然后在液流返出油井时，井底被冲散的砂粒利用液体的携带能力被带出油井，从而使得井内积砂得到清除的过程。早期的冲砂洗井作业中，由于重力沉降技术结构简单，而且冲砂液可以反复循环使用而在油田中得到广泛应用。即洗井车将循环池中的冲砂液注入井内，冲砂液上返时，井内泥砂等杂质直接被携带进入循环池，循环池内的混合冲砂洗井液借重力作用使得固体与液体分离，砂粒等固体颗粒逐渐沉降至缓冲罐底部，固液分离后的冲砂液可再次注入井内得到循环使用。但这种技术的缺点也是显而易见的：①井内冲砂不完全。随着冲砂洗井液循环利用的增多，其中含有的杂质赃物含量也会越来越多，当超过一定的限度，冲砂液携带砂粒的能力会逐渐降低，造成井底被冲散的砂粒仍被留在井底的现象；②冲砂液净化周期长。因为砂粒与冲砂液的分离是靠自然沉降，冲砂液并不能在短期内从混合冲砂洗井液中分散开来，从而延长了整个冲砂周期；③现场清砂困难，劳动强度大。循环池中沉降的砂粒等固体颗粒需要定期进行人工清理，加大了人员和物资的消耗，并且工作环境差，事故易发生；④浪费水资源。为了提高循环池的分离效率，要经常清洗循环池；⑤污染环境。在人工清洗循环池的过程中，由于循环池内杂物较多，一旦排放，必然造成环境的污染。

针对重力沉降技术中的缺点，在冲砂洗井作业中，引进了旋流分离技术。旋流分离器是旋流分离技术的核心部件。混合物通过切向进料口进入旋流器，物料在旋流器内高速旋转，固液相颗粒依靠离心力加速沉降，使得不同粒度的颗粒或不同密度的相分离。由于旋流器的种类繁多，虽然结构相似，分离原理相同，但其应用要依据具体情况而设定才能达到现场作业要求。

本专利是针对所研究油田的现状以及油田中油水井的实际洗井冲砂作业的现状提出的，其目的是应用旋流分离技术与其他分离设备配套使用来解决油水井的冲砂和洗井作业，研制一种高效并且操作简单的用于油井洗井和冲砂工艺要求的综合处理装置，以提高油田生产的工作效率，降低劳动成本，延长工作寿命，达到油、水、泥砂的彻底分离，并且分离出的原油和固体分别集中暂存，分理出的洁净液体达到施工作业注水用水的指标，实现资源的再利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效并且操作简单的用于油井洗井和冲砂工艺要求的综合处理装置，以提高油田生产的工作效率，降低劳动成本，延长工作寿命，达到油、水、泥砂的彻底分离，并且分离出的原油和固体分别集中暂存，分理出的洁净液体达到施工作业注水用水的指标，实现资源的再利用。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种油气井冲砂液分离净化装置，包括固液分离器、油水分离器、振动筛分箱、砂池、蓄水池、水池、油箱；冲砂液经管路进入固液分离器的进水口，经固液分离后液体由排水管进入油水分离器，固体由排砂管进入振动筛分箱；油水分离器出水口与所述水池连接，油水分离器出油口与所述油箱连接，所述振动筛分箱内倾斜设置振动筛，且振动筛分箱顶部设有若干喷淋孔，油砂经喷淋并振动后由振动筛表面进入砂池，油泥及喷淋液进入蓄水池，蓄水池内液体经提升泵再次送入固液分离器进行再次循环处理；

所述固液分离器包括进水口、分离器、集砂室及排水管，所述分离器内设有截留网，集砂室底部侧壁上设有排砂管，所述分离器及截留网纵截面为倒立梯形，所述集砂室位于分离器底部；

所述油水分离器包括依次连接的入口段、第一缩径段、第二缩径段及直管段，所述入口段侧壁轴向方向设置油水分离入口，所述油水分离入口与入口段侧壁切线结构设置，所述第一缩径段的缩径幅度大于第二缩径段，且缩径长度小于第二缩径段，所述入口段顶部中央位置形成出油口，所述直管段末端形成出水口。

进一步的，所述油水分离器至少两个，且并列设置。

进一步的，冲砂液经进入固液分离器的管路上设置有流量计和压力表。

进一步的，所述油箱上设置有液位计。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型具有油水分离、固液分离、资源再利用功能，并且分离出的固体是没有原油等杂物的洁净固体；分离出的原油和固体分别集中暂存；分离出的冲砂液重新注入地层再次进行冲砂洗井作业，实现冲砂液体的循环利用，能够满足各种冲砂液的快速分离净化和循环利用的需求；

2、本实用新型油水分离器的结构对从固液分离器流出的液体进行彻底分离，能够使得分离出的原油含水量小于15％，分离出的水中含油量低于3％，此水能够循环利用，重新进行冲砂洗井作业。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的结构连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的固液分离器结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的油水分离器结构示意图；

图中：

1、液位计 2、油水分离器 3、固液分离器

4、流量计 5、压力表 6、振动筛分箱

7、进水口 8、分离器 9、截留网

10、集砂室 11、排水管 12、排砂管

13、油水分离入口 14、砂池 15、出油口

16、入口段 17、蓄水池 18、第一缩径段

19、第二缩径段 20、水池 21、直管段

22、出水口 23、油箱 24、振动筛

25、喷淋孔 26、提升泵

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本实用新型形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图3来具体说明本实用新型。

实施例1

图1为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的结构连接示意图；图2为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的固液分离器结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的油气井冲砂液分离净化装置的油水分离器结构示意图；本实用新型保护了一种油气井冲砂液分离净化装置，包括固液分离器3、油水分离器2、振动筛分箱6、砂池14、蓄水池17、水池20、油箱23；冲砂液经管路进入固液分离器3的进水口7，经固液分离后液体由排水管11进入油水分离器2，固体由排砂管12进入振动筛分箱6；油水分离器2的出水口22与所述水池20连接，油水分离器2出油口15与所述油箱23连接，所述振动筛分箱6内倾斜设置振动筛24，且振动筛分箱6顶部设有若干喷淋孔25，油砂经喷淋并振动后由振动筛24表面进入砂池14，油泥及喷淋液进入蓄水池17，蓄水池17内液体经提升泵26再次送入固液分离器3进行再次循环处理；

所述固液分离器3包括进水口7、分离器8、集砂室10及排水管11，所述分离器8内设有截留网9，集砂室10底部侧壁上设有排砂管12，所述分离器8及截留网9纵截面为倒立梯形，所述集砂室10位于分离器8底部；

所述油水分离器2包括依次连接的入口段16、第一缩径段18、第二缩径段19及直管段21，所述入口段16侧壁轴向方向设置油水分离入口13，所述油水分离入口13与入口段16侧壁切线结构设置，所述第一缩径段18的缩径幅度大于第二缩径段19，且缩径长度小于第二缩径段19，所述入口段16顶部中央位置形成出油口15，所述直管段21末端形成出水口22。

更进一步来讲，还可以在本实用新型中考虑，所述油水分离器2至少两个，且并列设置。

需要指出的是，冲砂液经进入固液分离器3的管路上设置有流量计4和压力表5。

需要指出的是，所述油箱上设置有液位计1。

固液分离器是将泥、砂等固体与液体进行分离，是分离的第一步；分离器在正常运转时主要基于离心沉降原理，混有砂粒等杂质的冲砂洗井液受到较大的压力，通过进水口流入固液分离器内，混合液围绕分离器中心以较高的速度旋转流动，由于混合液体中的固相和液相的密度不同，固相由于密度大的原因会受到较大的径向离心力，随后向旋流器的壁部运移，由于分离器及截留网纵截面为倒立梯形，混合液流到下部时受到更大的角速度，使得径向离心力也增大；混合液中的重相颗粒在旋流腔内的流动速度和混合液是一样的，这些重相颗粒受到的径向离心力随着梯形半径的减小而增大，从而向分离器壁流动，与此同时，因为重相固相颗粒的惯性力较大，从而被迫继续向截留网底部运移，于是当轻相介质反向向上运转由排水管排出时，这些已经被分离的固相颗粒就由排砂管排出，这是因为轻相颗粒比较小的径向离心力而不能在短时间内流向梯形内壁，从而被反向运动的混合液携带，一起经过基准轴线流向排水管。由此可见，在分离器中存在两种主要的液流运动形式，这两种旋转运动的液流方向是相同的：一种是螺旋向下运动的外旋流，即由上向下运动而形成的基本涡；另一种是螺旋向上流动的内向流，即由下向上运动而形成的二次涡。外旋流靠近排砂管时又分两路：一路直径向下流动，携带已经分散的重相颗粒流经排砂管；另外一路转变流向而向上旋转流动，构成了内旋流，流到排水管的下面时，因为内、外旋流的流线方向相反，造成了闭环涡流，闭环涡流绕旋流体轴线进行旋转流动，外侧顺流到排砂管，内侧反向流向上盖方向至排水管。

本实施例中油水分离器的目的就是要增加旋流强度,提高流场的稳定性以及分离的彻底性。其结构如图3示，油水混合物通过切向油水分离入口进入，促使流体在装置内旋转，第一缩径段及第二缩径段加速了流体螺旋形流动，建立了自由的旋涡，创建了大的离心力。离心力致使轻的物质(如油，游离气)游离到油水分离器的中心，而密度大的物质(如水，固体颗粒)由于力的作用被甩到了外壁，通过在高压下保持底流，迫使旋涡里的油逆流，因此，油流流向入口段，而不含油的水流则流向直管段；在此结构中，采用动态旋流供液方式减小液流压力损失与静态旋流结构提高流场稳定性相结合的方式，其结构如图3所示，流体在外部动力的作用下，从入口高速旋转进入油水分离器。第一缩径段及第二缩径段的过度能够缓解液流由于截面突变对流场造成的冲击,能够保证流场的稳定性。该结构的油水分离器对从固液分离器溢流出的液体进行彻底分离，分离出的原油含水量小于15％，分离出的清水中含油量低于3％，含有固体颗粒粒径小于40μm，此清水能够循环利用，重新进行冲砂洗井作业。

实施例中的砂池、蓄水池、水池、油箱，主要用于暂存介质，当达到一定量时，进行集中处理各介质，不影响冲砂作业的进行。

需要说明的是，本实用新型油气井冲砂液分离净化装置中的管道包括管道组成件和管道支撑件，管道组成件主要是连接或装配成压力密封的管道系统机械元件，包括阀门、安全保护、管子、管路中的仪表、管件等，管道支撑件根据具体场地情况进行布置对管道组成件进行支撑固定。

需要说明的是，本实施例中的固定连接方式采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，在此不再赘述，但由于上述原因，不会影响本领域技术人员的重复再现。

作为举例，在本实用新型中，本发明的油气井冲砂液分离净化装置，返出的冲砂洗井液首先进入固液分离器，将固体和液体分离；振动筛分箱的入口端与固液分离器的排砂管相连接，固体进入振动筛分箱，振动筛分箱内设有喷淋孔，可喷淋水等液体，通过喷淋将砂粒表面的污泥冲洗干净，砂粒直接从筛面进入砂池中，油泥透过筛网进入蓄水池，蓄水池通过提升泵将蓄水池内的水重新打入固液分离器中进行分离；固液分离器分离出的液体进入油水分离器进行油水分离，分离出的原油进入油箱，分离出的冲砂液进入清水池重新进行冲砂洗井作业。依次循环。该装置能够实现固液分离、油水分离、资源再利用的目的，分离出的原油和固体分别集中暂存；分离出的清洁液体能够再次使用，节约了资源。

综上所述，本实用新型可提供一种高效并且操作简单的用于油井洗井和冲砂工艺要求的综合处理装置，以提高油田生产的工作效率，降低劳动成本，延长工作寿命，达到油、水、泥砂的彻底分离，并且分离出的原油和固体分别集中暂存，分理出的洁净液体达到施工作业注水用水的指标，实现资源的再利用。

以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种油气井冲砂液分离净化装置，其特征在于：包括固液分离器、油水分离器、振动筛分箱、砂池、蓄水池、水池、油箱；冲砂液经管路进入固液分离器的进水口，经固液分离后液体由排水管进入油水分离器，固体由排砂管进入振动筛分箱；油水分离器出水口与所述水池连接，油水分离器出油口与所述油箱连接，所述振动筛分箱内倾斜设置振动筛，且振动筛分箱顶部设有若干喷淋孔，油砂经喷淋并振动后由振动筛表面进入砂池，油泥及喷淋液进入蓄水池，蓄水池内液体经提升泵再次送入固液分离器进行再次循环处理；

所述固液分离器包括进水口、分离器、集砂室及排水管，所述分离器内设有截留网，集砂室底部侧壁上设有排砂管，所述分离器及截留网纵截面为倒立梯形，所述集砂室位于分离器底部；

所述油水分离器包括依次连接的入口段、第一缩径段、第二缩径段及直管段，所述入口段侧壁轴向方向设置油水分离入口，所述油水分离入口与入口段侧壁切线结构设置，所述第一缩径段的缩径幅度大于第二缩径段，且缩径长度小于第二缩径段，所述入口段顶部中央位置形成出油口，所述直管段末端形成出水口。

2.根据权利要求1所述的一种油气井冲砂液分离净化装置，其特征在于：所述油水分离器至少两个，且并列设置。

3.根据权利要求1所述的一种油气井冲砂液分离净化装置，其特征在于：冲砂液经进入固液分离器的管路上设置有流量计和压力表。

4.根据权利要求1所述的一种油气井冲砂液分离净化装置，其特征在于：所述油箱上设置有液位计。