CN210595537U - 一种适用于高含水采出液的油水分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于高含水采出液的油水分离装置，包括：沉砂段，沉砂段一侧设有进液口，底端设有沉砂出口；整流段，整流段一端连接沉砂段上部，一端连接旋流段；旋流段，旋流段顶端通过排油管线连接汇油管一端，底端连接汇水管一端；分支连接部，分支连接部的两端分别与汇油管和汇水管连通；汇油管和旋流段上部的排油管线内均设有加热系统。本分离装置具有以下优点：1.将高含水站点采出液在加热前提前分水，降低这部分污水的加热能耗；2.实现站点就地分水，降低了集输管线动力消耗；3.提前分水后，进入到三相分离器内的油水混合物也大幅度减少，从而降低了分离器及原油脱水系统负荷；4.装置占地面积小、便于安装及维护，且投资运行成本低。

Description

一种适用于高含水采出液的油水分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种油水分离装置，尤其是涉及一种适用于高含水采出液的油水分离装置。

背景技术

国内外油田开发都经历着产油量上升、油量达到高峰稳产、油井见水产量递减3个生产阶段，目前随着油田的深入开发，国内大部分油田都已进入高含水期，如大庆，胜利，辽河，大港，中原等，综合含水率都在89％以上，采出液含水率的增大，给原油集输和生产带来了许多麻烦，常规脱水流程是油水混合液进入联合站的三相分离器或储油罐后，集中加热提温5～10℃，脱出来的污水再进入污水处理系统，低含水油则进入原油处理系统。但加热后的污水热能未能得到有效利用，势必浪费了大量的加热能耗，根初步计算，若中石化日产水按100×104m3/d计，进站后提温10℃，根据吸热反应原理计算，则年加热污水能耗可达42×108kW·h，污水加热耗能巨大。

针对此现状，常用的方法是在混合来液加热前，提前将大量游离水分离出来，分离出来的污水直接进入污水处理系统或者直接回注。专利CN201510214004.4将旋流器、分离器和卧式容器集成于一体，分离管安装在卧式容器内，但装置加工较复杂，管路系统也过于复杂，且旋流器前端无除砂系统，来液中泥沙过多时，容易堵塞旋流器。专利CN201610944705.8将三级旋流器、复式梯形管相连接，第一个旋流器设置了气、液、砂三相分离，后经过两级旋流，再进入复式梯形管中进行重力分离和气浮处理，该装置利用的是常规的离心分离和重力分离的方式，来液中没有进行油水分层处理，而前期许多研究学者对油水分离形态进行了研究，一致认为分层流或混合界面分层流情况下的油水分离最为有效，且常规的旋流器入口对来液波动大，压力损失大。专利CN201610091632.2提供一种由支架、罐体、水力旋流器、引射器和污水回流泵组成的装置，采出液经过旋流、气浮、聚结沉降处理，但这种装置仅仅通过一次分水，分离出的污水含油量会较高。专利CN201720252969.7提供了一套药剂投加装置、斜管沉降分水罐、沉降重力分水罐装置流程，分离效率高，但装置占地面积大，所需容器多。

从调研情况可知，常用的分水装置有串联式水力旋流器、仰角式分水器、多功能三相分离器或各种工艺组成的分水器等，这些装置基本上都能起到油水分离的效果，但普遍存在以下几方面问题：

①部分分水装置，如旋流器、仰角式分水器分水效果不好，分离出来的污水含油高,直接进入污水处理系统，容易导致后端污水过滤系统堵塞，严重时会造成后端处理系统瘫痪；

②当来液泥砂较多时，容易导致装置运行不稳定，整体分离效率低，尤其部分以旋流器为首要分离结构的装置，来液中的泥砂易堵塞旋流器而漫罐；

③多功能三相分离器应用效果较好，但装置安装维护复杂、造价和运行成本也高。

④旋流器主要有半开管式、叶片式及旋风式三种入口形式，这三种入口形式各有优劣点，但容易导致油水流态分离不稳定，不能提供充足的油水稳定分离时间。

因此有必要研究一种结构简单紧凑、投资运行成本低的油水分离装置，能够在油水混合物加热前，提前将大量污水分离出来，从而有效降低系统加热能耗及后续原油脱水处理负荷，也能将压力罐的爆炸风险降低为管网漏失风险，大大提高了装置的安全性能。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种适用于高含水采出液的油水分离装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于高含水采出液的油水分离装置，包括：

沉砂段，所述沉砂段一侧设有进液口，底端设有沉砂出口；

整流段，所述整流段一端连接沉砂段上部，一端连接旋流段；

旋流段，所述旋流段顶端通过其上部的排油管线连接汇油管一端，底端连接汇水管一端；

分支连接部，所述分支连接部的两端分别与汇油管和汇水管连通；

加热系统，所述加热系统分别设置在汇油管和旋流段上部的排油管线内。

在本实用新型的一个较佳实施例中，沉砂段管径为400-600mm，所述整流管管径是200-300mm。

在本实用新型的一个较佳实施例中，分支连接部包括若干分支管，所述分支管的两端分别连接汇油管和汇水管，各所述分支管上均设有取样口。

在本实用新型的一个较佳实施例中，沉砂段包括上部的偏心法兰和设置在沉砂出口处的法兰或丝堵或沉砂桶。

在本实用新型的一个较佳实施例中，汇水管的另一端处设有出水口，靠近汇油管另一端的与汇油管连接的分支管一端处设有出油口。

本实用新型的有益效果是：本分离装置具有以下优点：本分离装置具有以下优点：1.将高含水站点采出液在加热前提前分水，降低这部分污水的加热能耗；2.实现站点就地分水，降低了集输管线动力消耗；3.提前分水后，进入到三相分离器内的油水混合物也大幅度减少，从而降低了分离器及原油脱水系统负荷；4.装置占地面积小、便于安装及维护，且投资运行成本低。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示一种适用于高含水采出液的油水分离装置，包括：

沉砂段2，沉砂段2一侧设有进液口1，底端设有沉砂出口201，沉砂段包括上部的偏心法兰和设置在沉砂出口处的法兰或丝堵或沉砂桶；来液进入沉砂段2上部，当来液中含泥砂较多时，泥砂由于密度差同时在偏心法兰的作用下而分离出来，经沉砂出口排出，优选地，本申请中的沉砂段管径为400-600mm，最优选地沉砂段的管径为400mm，较大的沉砂段管径有效降低了来液的流速；

整流段3，整流段3一端连接沉砂段2上部，一端连接旋流段，整流段3包括整流管，优选地，整流管管径是200-300mm，最优选的整流管管径为200mm，相对现有的80mm的整流管来说，本申请采用扩大来液管径即扩大整流管，达到降低流体流速的目的，使其油滴有充分的时间上升至圆管的中上部，形成油水分层流或者油水界面分层流两种流态；同时使得流体也能以低流速切向进入旋流器中形成弱旋流状态；

旋流段4，旋流段包括旋流器和设置在旋流器上部溢流口的排油管线，旋流段4顶端通过排油管线连接汇油管7一端，底端连接汇水管5一端，分层后的油水以低流速切向进入旋流器内，形成弱旋流状态，油水离心分离后，旋流器底部出口的水进入到下端汇水管，溢流口出的油则通过排油管线，进入到上端的汇油管中；

分支连接部，分支连接部包括若干分支管，分支管的两端分别连接汇油管和汇水管，各所述分支管上均设有取样口12，便于对各个分支管内的液体进行抽样检测；本申请中分支连接部包括自靠近旋流段至远离旋流段依次排列的第一分支管601、第二分支管602和第三分支管603，第一分支管601、第二分支管602和第三分支管603的顶端和底端分别与汇油管7和汇水管5连接，来液经过旋流段离心分离后，油水分别进入汇油管和汇水管中，由于油水密度差及烟囱效应，汇水管中的油滴碰撞聚集通过第一分支管601、第二分支管602、第三分支管603上浮至汇油管7内，汇油管7中的水则通过上述三根分支管沉降至汇水管5；

加热系统11，加热系统11分别设置在汇油管7和旋流段的排油管线内，由于原油凝固点为35℃，分离出的油极易凝固，造成汇油管和排油管线内管线堵塞，因此汇油管和旋流器上部排油管线内均有加热系部，可以结合现场来液管线温度及原油性质情况，适当开启或关闭汇油管和旋流器上部排油管线上的加热系统。

汇水管5的另一端处设有出水口8，靠近汇油管5另一端的与汇油管连接的分支管一端处通过四通9设有出油口10，分离后的水和油分别经由汇水管和汇水管排出。

实例一：以某区块来液为例，区块原油密度0.873g/cm3,粘度100mp·s，凝固点为35℃，综合含水率93％，沉砂段为偏心法兰，首先来液通过进液口1进入沉砂段2，泥砂沉降，打开沉砂出口2A，排出泥砂，上部的油水混合物进入整流段3，流速降低，油滴慢慢上浮至圆管中上部，形成分层流；分层后的油水以低流速切向进入旋流器4中，弱旋流分离油水，分离后的水从旋流器4底部出口进入到汇水管5中，分离后的油通过排油管线进入到汇油管7中；进入汇水管5和汇油管7中的油水由于油水密度差及烟囱效应，汇水管5中的油滴则碰撞聚集上浮至汇油管7中,汇油管7中的水通过三根分支管6沉降至汇水管5中；现场来液管线温度为38℃，由于原油凝固点为35℃，分离出的油极易凝固，造成汇油管5和排油管线内管线堵塞，因此开启汇油管7和旋流器4上部排油管线上的加热系统11，调节加热温度至45℃，当温度达到45℃，加热系统会自动关闭，当温度低于45℃后，加热系统会自动开启。当油水稳定分离后，每天采集出水口水样和三根分支管取样口两次，测试出水含油量，其测试的平均出水含油量＜90mg/L，分离出来的水再进入现场的污水处理系统，经过处理后出水含油6.76mg/L，满足该区块注水水质含油要求。

实例二：以某区块来液为例，区块原油密度0.889g/cm3,粘度250mp·s,凝固点为35℃，综合含水率89％，沉砂段为偏心法兰，沉砂出口为丝堵与沉砂桶。首先来液通过进液口1进入沉砂段2，泥砂沉降，打开沉砂出口201，排出泥砂，上部的油水混合物进入整流段3，流速降低，油滴慢慢上浮至圆管中上部，形成分层流；分层后的油水以低流速切向进入旋流器4中，弱旋流分离油水，分离后的水从旋流器4底部出口进入到汇水管5中，分离后的油通过排油管线进入到汇油管7中；进入汇水管5和汇油管7中的油水由于油水密度差及烟囱效应，汇水管5中的油滴则碰撞聚集上浮至汇油管7中,汇油管7中的水通过三根分支管沉降至汇水管5中；现场来液管线由于采用了中频加热及穿心加热措施，因此来液管线温度为48℃，远大于凝固点，因此分离出来的油不会凝固，所以无需开启汇油管和旋流器上部排油管线上的加热系统11。当油水稳定分离后，每天采集出水口水样和三根分支管取样口两次，测试出水含油量，其测试的平均出水含油量＜120mg/L，分离出来的水再进入现场缓冲罐、过滤器等处理装置后，出水含油9.14mg/L，满足了该区块注水水质含油要求。

本分离装置兼具离心分离、重力分离和惯性分离特点，能够使油水混合物一边流动一边分离，具有占地面积小、投资及运行成本低等特点，能够有效对高含水采出液进行油水分离，从而降低系统加热能耗及后续原油脱水处理负荷，也能将压力罐的爆炸风险降低为管网漏失风险，大大提高了装置的安全性能。

需要强调的是：以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种适用于高含水采出液的油水分离装置，其特征在于，包括：

沉砂段，所述沉砂段一侧设有进液口，底端设有沉砂出口；

整流段，所述整流段一端连接沉砂段上部，一端连接旋流段；

旋流段，所述旋流段顶端通过其上部的排油管线连接汇油管一端，底端连接汇水管一端；

分支连接部，所述分支连接部的两端分别与汇油管和汇水管连通；

加热系统，所述加热系统分别设置在汇油管和旋流段上部的排油管线内。

2.根据权利要求1所述适用于高含水采出液的油水分离装置，其特征在于，所述沉砂段管径为400-600mm，所述整流段包括整流管，所述整流管管径是200-300mm。

3.根据权利要求1所述适用于高含水采出液的油水分离装置，其特征在于，所述分支连接部包括若干分支管，所述分支管的两端分别连接汇油管和汇水管，各所述分支管上均设有取样口。

4.根据权利要求1所述适用于高含水采出液的油水分离装置，其特征在于，所述沉砂段包括上部的偏心法兰和设置在沉砂出口处的法兰或丝堵或沉砂桶。

5.根据权利要求3所述适用于高含水采出液的油水分离装置，其特征在于，所述汇水管的另一端处设有出水口，靠近汇油管另一端的与汇油管连接的分支管一端处设有出油口。

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