油水分离装置的制造方法

油水分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于水包油乳状液的油水分离装置和方法，尤其涉及一种应用在陆上、海上采油平台和未来深水水下系统的油水分离装置。
【背景技术】
[0002]在石化、环保等领域，油水分离设备是重要的生产设备，分离技术对行业发展至关重要。随着油田开发进入中后期，含水率急剧升高，油田濒临经济开采极限，如何实现高效油水分离对于油田来说至关重要。此外，油田到了后期为了提高采收率，常采用注化学药剂开采，在此背景下，油水混合液来流通常呈水包油乳化状态，这给分离带来了很大的挑战。
[0003]目前常用的将原油分离至含油率在I%以内的油水分离方法通常先采用在管道中开孔以便添加化学药剂破乳，然后通过热处理、重力沉降法、电脱法等结合起来分离油水，这种系统一般采用若干大罐，具有工艺长、能耗和成本高、分离效率低、沉降时间长等缺点。因此，开发低能耗、低成本同时又具有较高分离效率的乳化油油水分离方法对于油田开采来说具有重要的意义。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种操作简单、分离高效的油水分离装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种油水分离装置，包括依次连接的旋流管组件、梯形管组件以及立式管组件；所述旋流管组件包括旋流管本体、与所述旋流管本体垂直相切连接的供原油液和破乳剂混合后通过的进液管、连接在所述旋流管本体顶部的第一出油管以及垂直相切连接在所述旋流管本体下端的第一出水管；所述立式管组件包括立式管本体、分别连接在所述立式管本体的顶部和底部的第二出油管和第二出水管，所述立式管本体的上下端分别设有第一进口和第二进口 ；所述梯形管组件包括相对平行的第一水平管和第二水平管、以及至少一根垂直连接在所述第一水平管和第二水平管之间的竖直管；所述第一水平管的第一端与所述第一出油管的自由端连接，第二端与所述第一进口连接；所述第二水平管的第一端与所述第一出水管的自由端连接，第二端与所述第二进口连接。
[0006]优选地，该油水分离装置还包括设置在所述进液管上的第一流量计、以及设置在所述第一水平管的第一端和/或所述第二水平管的第一端上的第二流量计；
[0007]所述第一出油管的自由端与所述第一水平管的第一端之间设有第一阀门，所述第一出水管的自由端与所述第二水平管的第一端之间设有第二阀门。
[0008]优选地，该油水分离装置还包括设置在所述第一水平管的第二端与所述第一进口之间、和/或所述第二水平管的第二端与所述第二进口之间的第三流量计；
[0009]所述第一水平管的第二端与所述第一进口之间还设有第三阀门，所述第二水平管的第二端与所述第二进口之间还设有第四阀门；所述第三流量计位于所述第三阀门和/或第四阀门靠近所述立式管本体的一侧。
[0010]优选地，所述立式管组件还包括连接在所述第一进口和所述第一水平管第二端之间的进油管、以及连接在所述第二进口和所述第二水平管第二端之间的进水管；所述第三阀门设置在所述进油管和所述第一水平管的第二端之间，所述第四阀门设置在所述进水管和所述第二水平管的第二端之间；所述第三流量计设置在所述进油管和/或所述进水管上。
[0011]优选地，该油水分离装置还包括设置在所述第二出油管和/或所述第二出水管上的第四流量计；
[0012]所述第二出油管上设有第五阀门，所述第二出水管上设有第六阀门；所述第四流量计位于所述第五阀门和/或所述第六阀门靠近所述立式管本体的一侧。
[0013]优选地，该油水分离装置还包括设置在所述立式管本体顶部上、用于探测所述立式管本体内油水分界液面的液位探测仪，所述液位探测仪的探测管伸至所述立式管本体内并位于所述第二进口的下方。
[0014]优选地，所述进液管和所述旋流管本体相切连接的位置与所述第一出水管和所述旋流管本体相切连接的位置在所述旋流管本体上位于同一侧。
[0015]优选地，所述旋流管本体的顶部呈漏斗状；所述旋流管本体的底部呈倒锥形凸出，形成供固体颗粒沉积的沉积部；所述第一出水管与所述旋流管本体相切连接的位置位于所述沉积部上方。
[0016]优选地，所述进液管远离所述旋流管本体的一端形成有分别供所述原油液和破乳剂通过进入所述进液管内的第一进液口和第二进液口，所述第一进液口和第二进液口在所述进液管上相互垂直。
[0017]优选地，所述第一进液口和第二进液口之间的所述进液管上还设有压力表。
[0018]本实用新型的油水分离装置结构简单，操作简单，通过利用旋流、离心及重力分离等原理相结合，采用较短的工艺流程将来流呈乳化状的原油破乳分离，分离效率高，分离后的油相含油率高。本实用新型是油田改进分离技术、实现高效管式分离的有效途径，有很好的工业应用前景。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0020]图1是本实用新型一实施例的油水分离装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0022]如图1所示，本实用新型一实施例的油水分离装置，可应用在陆上、海上采油平台和未来深水水下系统。该油水分离装置可包括依次连接的旋流管组件1、梯形管组件2以及立式管组件3。原油液和破乳剂混合后通过旋流管组件I的旋流场将油水进行分离，并分别输送至梯形管组件2，再由梯形管组件2输送至立式管组件3，最后形成油水两相从立式管组件3分开输送出去。所述的原油液在进入进液管11前先经过气液分离处理。
[0023]其中，旋流管组件I包括旋流管本体10、供原油液和破乳剂混合后通过的进液管
11、第一出油管12以及第一出水管13。进液管11与旋流管本体10垂直相切连接，使得原油液和破乳剂的混合液以旋流方式进入旋流管本体10，并使得原油液和破乳剂充分混合。混合液中，通过破乳剂的破乳作用，使得原油液中油滴聚并而与水相初步分离，并在旋流方式下形成聚合在旋流管本体10内中心区域的富油混合液和聚合在旋流管本体10管壁内周的富水混合液。第一出油管12连接在旋流管本体10顶部，旋流管本体10内的富油混合液从旋流管本体10顶部流至第一出油管12。第一出水管13垂直相切连接在旋流管本体10下端，旋流管本体10内的富水混合液从旋流管本体10下端流至第一出水管13。优选地，进液管11和旋流管本体10相切连接的位置与第一出水管13和旋流管本体10相切连接的位置在旋流管本体10上位于同一侧，目的是为了使流体沿着相同的旋向进入和流出。
[0024]在本实施例中，旋流管本体10的顶部呈内径逐渐减小的漏斗状，以更好将富油混合液引出到第一出油管12。旋流管本体10的底部可呈倒锥形凸出，形成供固体颗粒沉积的沉积部101，第一出水管13与旋流管本体10相切连接的位置位于沉积部101上方，当混合液中有固体颗粒时可沉积到该沉积部101中，避免随富水混合液流到第一出水管13内。旋流管本体10可以是柱形的旋流器，也可以是锥形的旋流器。
[0025]进液管11远离旋流管本体10的一端可形成有相互垂直的第一进液口 111和第二进液口 112，分别供原油液和破乳剂通过进入进液管11，使得原油液和破乳剂以相对垂直的两个流向(如图1中箭头A和B所示)进入该进液管11内并初步混合。第二进液口 112位于第一进液口 111靠近旋流管本体10的一侧，第一进液口 111和第二进液口 112之间的进液管11上还设有压力表(未图示)，以检测原油液的液压，方便以对应的压力将破乳剂打入进液管11。
[0026]梯形管组件2包括相对平行的第一水平管21和第二水平管22 ;立式管组件3包括立式管本体30、分别连接在立式管本体30的顶部和底部的第二出油管31和第二出水管32，立式管本体30的上下端分别设有第一进口(未图示)和第二进口(未图示)。第一水平 管21的第一端与第一出油管12的自由端连接，第二端与第一进口连接；第二水平管22的第一端与第一出水管13的自由端连接，第二端与第二进口连接连接。富油混合液从第一出油管12流至第一水平管21，并沿着第一水平管21流到立式管本体30内(如图1中箭头C所示)，富水混合液从第一出水管13流至第二水平管22，并沿着第二水平管22流到立式管本体30内(如图1中箭头D所示)。
[0027]可以理解地，第一水平管21可与第二水平管22完全平行，也可以相对第二水平管22倾斜向上。
[0028]进一步地，梯形管组件2还包括至少一根垂直连接在第一水平管21和第二水平管22之间的竖直管23，使得富油混合液和富水混合液通过梯形管组件2可进一步分离纯化，以得到纯度更高的富油混合液和富水混合液。具体地，在第一水平管21内，富油混合液内所含的破乳剂继续作用，使得富油混合液中的油滴聚并，富油混合液内的水相向下沉降至第一水平管21的底部，富油混合液中的油相向上运动至水相的上方，第一水平管21底部的水相通过竖直管23下移至第二水平管22中；在第二水平管22内，富水混合液内所含的破乳剂继续作用，使得富水混合液中的油滴聚并，富水混合液中的油相向上运动至第二水平管22的顶部，富水混合液内的水相沉降至油相的下方，第二水平管22顶部的油相通过竖直管23上移至第一水平管21中，从而最后流到立式管本体30的富油混合液的含油率比刚进入第一水平管21的富油混合液的含油率高。在理想状态下，竖直管23越多设置，最后从第一水平管21第二端流出的将是含油率接近百分百的油体。
[0029]竖直管23的管径优选与第一水平管21和第二水平管22的管径一致，使得竖直管23和第一水平管21、第二水平管22之间的接合平整，流体在三者间流动平缓。当多根竖直管23设置时，多个竖直管23等距间隔连接在第一水平管21和第二水平管22之间。
[0030]在本实施例中，立式管本体30的顶部呈漏斗状，立式管本体30的底部呈漏斗状，该漏斗状的顶部和底部分别形成缓冲部，以利于油相的更好上浮排出、水相的更换沉积排出。油相从立式管本体30顶部流到第二出油管31内，沿着第二出油管31流出(如图1中箭头E所示)；水相从立式管本体30底部流到第二出水管32，沿着第二出水管32排出(如图1中箭头F所示)。第二出油管31垂直立式管本体30，其一端末端弯折形成弯头以与立式管本体30的顶部连接，方便油相平缓流出；第二出水管32垂直立式管本体30，其一端末端弯折形成弯头以与立式管本体30的底部连接，方便水的平缓流出。立式管本体30可以为柱形的管体，也可以是一个具有容置空间的罐体，实现水相在其内部的沉降以与油相分离。
[0031]另外，该油水分离装置还包括设置在进液管11上的第一流量计41，用于检测进液管11的流量。油水分离装置还包括设置在第一水平管21的第一端和/或第二水平管22的第一端上的第二流量计42，用于检测从旋流管组件分离流出的富油混合液和/或富水混合液的流量。优选地，第二流量计42只需设置在第一水平管21和第二水平管22中一处即可，获得富油混合液或富水混合液的流量，对应的富水混合液或富油混合液的流量即可由第一流量计41和第二流量计42上的数据结合计算得出。
[0032]对应地，第一出油管12的自由端与第一水平管21的第一端之间设有第一阀门51，用于调节富油混合液的流量；第一出水管13的自由端与第二水平管22的第一端之间设有第二阀门52，用于调节富水混合液的流量。通过第二流量计42检测的流量数据，可适当加大或减小第一阀门51或第二阀门52的通路，以将流量控制在所需范围内。
[0033]进一步地，该油水分离装置还包括设置在第一水平管21的第二端与第一进口之间、和/或第二水平管22的第二端与第二进口之间的第三流量计43，用于检测经过梯形管组件2后的富油混合液和富水混合液的流量。优选地，第三流量计43只需设置在第一水平管21的第二端与第一进口之间、以及第二水平管22的第二端与第二进口之间中一处即可，获得富油混合液或富水混合液的流量，对应的富水混合液或富油混合液的流量即可由第三流量计43和第一流量计41上的数据结合计算得出。
[0034]第一水平管21的第二端与第一进口之间还设有第三阀门53，用于调节富油混合液的流量；第二水平管22的第二端与第二进口之间还设有第四阀门54，用于调节富水混合液的流量。第三流量计43位于第三阀门53和/或第四阀门54靠近立式管本体30的一侧。通过第三流量计检测的流量数据，可适当加大或减小第三阀门53或第四阀门54的通路，以控制流至立式管本体30的富油混合液或富水混合液的流量。
[0035]在本实施例中，立式管组件3还包括连接在第一进口和第一水平管21第二端之间的进油管33、以及连接在第二进口和第二水平管22第二端之间的进水管34。第三阀门53设置在进油管33和第一水平管21的第二端之间，第四阀门54设置在进水管34和第二水平管22的第二端之间；第三流量计43设置在进油管33和/或进水管34上。进油管33和进水管32优选为条形管状，利于富油混合液和富水混合液平缓流到立式管本体30内。
[0036]该油水分离装置还包括设置在第二出油管31和/或第二出水管32上的第四流量计44，以获得最后分离的油相的流量和水相的流量。第二出油管31上还设有第五阀门55，第二出水管32上还设有第六阀门56 ;第四流量计44位于第五阀门55和/或第六阀门56靠近立式管本体30的一侧。第二出油管31和第二出水管32上还可设有压力表(未图示)，以检测最后流出的油相和水相的液压。
[0037]该油水分离装置还包括设置在立式管本体30顶部上的液位探测仪60，液位探测仪60的探测管61伸至立式管本体30内并位于第二进口的下方，用于探测立式管本体30内油水分界液面。
[0038]上述的各个流量计、阀门和液位探测仪60可形成该油水分离装置的检测控制系统，以检测并控制油水分离装置中各处的流体流量。通过该实施例的油水分离装置对原油液进行油水分离，最后可排出含水率在I %以内的油相、含油率在500ppm以内的水相，排出的油相可进一步精化或作为原油成品进行销售等，排出的水相则进入污水处理系统进一步处理。
[0039]参考图1，采用本实用新型的油水分离装置进行的油水分离方法，可包括以下步骤:
[0040]S1、将原油液和破乳剂通过进液管11以旋流方式输送进旋流管本体10内，原油液和破乳剂在旋流管本体10内混合并实现原油液中油水两相的初步分离，形成聚合在旋流管本体10内中心区域的富油混合液和聚合在旋流管本体10管壁内周的富水混合液。其中，原油液在进入进液管11前先经过气液分离处理；原油液和破乳剂以相垂直的两个方向流进进液管11，在进液管11内初步混合后，在旋流管本体10内的旋流场下进一步充分混合。
[0041]S2、富油混合液通过旋流管本体10顶部依次进入第一出油管12和第一水平管21，富水混合液通过旋流管本体10的下端依次进入第一出水管13和第二水平管22。其中，富油混合液从旋流管本体10顶部中心流到第一出油管12内，富水混合液从旋流管本体10内壁以与旋流管本体10相切的方向流到第一出水管13内。
[0042]在步骤S2中，在富油混合液进入第一水平管21、富水混合液进入第二水平管22后，读取第一水平管21上的第二流量计42检测出的流量数据，根据第二流量计42的流量数据和进液管11上第一流量计41检测出的流量数据调节第一出油管12与第一水平管21之间的第一阀门51以及第一出水管13与第二水平管22之间的第二阀门52，控制第二流量计42显示的流量数据与第一流量计41显示的流量数据之比为原油液含油率的1.5-2倍。反之，也可以读取第二水平管22上的第二流量计42的流量数据，根据该第二流量计42和第一流量计41的流量数据，调节第一阀门51和第二阀门52，控制第二水平管22上的第二流量计42显示的流量数据与第一流量计41显示的流量数据之比为原油液含油率的0.5-1倍。
[0043] 该步骤S2中，在第一水平管21内，富油混合液内所含的破乳剂继续作用，使得富油混合液中的油滴聚并，富油混合液内的水相向下沉降至第一水平管21的底部，富油混合液中的油相向上运动至水相的上方，第一水平管21底部的水相通过第一水平管21和第二水平管22之间连接的竖直管23下移至第二水平管22中。
[0044]在第二水平管22内，富水混合液内所含的破乳剂继续作用，使得富水混合液中的油滴聚并，富水混合液中的油相向上运动至第二水平管22的顶部，富水混合液内的水相沉降至油相的下方，第二水平管22顶部的油相通过竖直管23上移至第一水平管21中。
[0045]S3、富油混合液经过第一水平管21后通过第一进口进入立式管本体30上端，富水混合液经过第二水平管22后通过第二进口进入立式管本体30下端，在重力和破乳剂的继续作用下，富油混合液中所含的水向下沉降，富水混合液中所含的油滴聚并上浮，实现油水两相的再次分离。
[0046]在步骤S3中，在富油混合液经过第一水平管21、富水混合液经过第二水平管22后，读取第二水平管22与第二进口之间的第三流量计43检测出的流量数据，根据第三流量计43的流量数据和第一流量计41的流量数据调节第一水平管21与第一进口之间的第三阀门53以及第二水平管22与第二进口之间的第四阀门54，控制第三流量计43显示的流量数据与第一流量计41显示的流量数据之比大致等于原油液的含油率。
[0047]S4、再次分离后获得的油相通过立式管本体30顶部的第二出油管31输出，再次分离后获得的水相通过立式管本体30底部的第二出水管32排出。
[0048]通过该油水分离方法对原油液进行油水分离，最后可排出含水率在I %以内的油相、含油率在500ppm以内的水相，排出的油相可进一步精化或作为原油成品进行销售等，排出的水相则进入污水处理系统进一步处理。
[0049]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。
【主权项】
1.一种油水分离装置，包括依次连接的旋流管组件(I)、梯形管组件(2)以及立式管组件(3);其特征在于: 所述旋流管组件(I)包括旋流管本体(10)、与所述旋流管本体(10)垂直相切连接的供原油液和破乳剂混合后通过的进液管(11)、连接在所述旋流管本体(10)顶部的第一出油管(12)以及垂直相切连接在所述旋流管本体(10)下端的第一出水管(13); 所述立式管组件(3)包括立式管本体(30)、分别连接在所述立式管本体(30)的顶部和底部的第二出油管(31)和第二出水管(32)，所述立式管本体(30)的上下端分别设有第一进口和第二进口； 所述梯形管组件(2)包括相对平行的第一水平管(21)和第二水平管(22)、以及至少一根垂直连接在所述第一水平管(21)和第二水平管(22)之间的竖直管(23);所述第一水平管(21)的第一端与所述第一出油管(12)的自由端连接，第二端与所述第一进口连接；所述第二水平管(22)的第一端与所述第一出水管(13)的自由端连接，第二端与所述第二进口连接。
2.根据权利要求1所述的油水分离装置，其特征在于，该油水分离装置还包括设置在所述进液管(11)上的第一流量计(41)、以及设置在所述第一水平管(21)的第一端和/或所述第二水平管(22)的第一端上的第二流量计(42); 所述第一出油管(12)的自由端与所述第一水平管(21)的第一端之间设有第一阀门(51)，所述第一出水管(13)的自由端与所述第二水平管(22)的第一端之间设有第二阀门(52)。
3.根据权利要求2所述的油水分离装置，其特征在于，该油水分离装置还包括设置在所述第一水平管(21)的第二端与所述第一进口之间、和/或所述第二水平管(22)的第二端与所述第二进口之间的第三流量计(43); 所述第一水平管(21)的第二端与所述第一进口之间还设有第三阀门(53)，所述第二水平管(22)的第二端与所述第二进口之间还设有第四阀门(54);所述第三流量计(43)位于所述第三阀门(53 )和/或第四阀门(54 )靠近所述立式管本体(30 )的一侧。
4.根据权利要求3所述的油水分离装置，其特征在于，所述立式管组件(3)还包括连接在所述第一进口和所述第一水平管(21)第二端之间的进油管(33)、以及连接在所述第二进口和所述第二水平管(22)第二端之间的进水管(34);所述第三阀门(53)设置在所述进油管(33)和所述第一水平管(21)的第二端之间，所述第四阀门(54)设置在所述进水管(34)和所述第二水平管(22)的第二端之间；所述第三流量计(43)设置在所述进油管(33)和/或所述进水管(34)上。
5.根据权利要求2所述的油水分离装置，其特征在于，该油水分离装置还包括设置在所述第二出油管(31)和/或所述第二出水管(32)上的第四流量计(44); 所述第二出油管(31)上设有第五阀门(55)，所述第二出水管(32)上设有第六阀门(56);所述第四流量计(44)位于所述第五阀门(55)和/或所述第六阀门(56)靠近所述立式管本体(30)的一侧。
6.根据权利要求5所述的油水分离装置，其特征在于，该油水分离装置还包括设置在所述立式管本体(30)顶部上、用于探测所述立式管本体(30)内油水分界液面的液位探测仪(60)，所述液位探测仪(60)的探测管(61)伸至所述立式管本体(30)内并位于所述第二进口的下方。
7.根据权利要求1-6任一项所述的油水分离装置，其特征在于，所述进液管(11)和所述旋流管本体(10)相切连接的位置与所述第一出水管(13)和所述旋流管本体(10)相切连接的位置在所述旋流管本体(10)上位于同一侧。
8.根据权利要求1-6任一项所述的油水分离装置，其特征在于，所述旋流管本体(10)的顶部呈漏斗状；所述旋流管本体(10)的底部呈倒锥形凸出，形成供固体颗粒沉积的沉积部(101);所述第一出水管(13)与所述旋流管本体(10)相切连接的位置位于所述沉积部(101)上方。
9.根据权利要求1-6任一项所述的油水分离装置，其特征在于，所述进液管(11)远离所述旋流管本体(10)的一端形成有分别供所述原油液和破乳剂通过进入所述进液管(11)内的第一进液口( 111)和第二进液口( 112 )，所述第一进液口( 111)和第二进液口( 112 )在所述进液管(11)上相互垂直。
10.根据权利要求9所述的油水分离装置，其特征在于，所述第一进液口(111)和第二进液口( 112)之间的所述进液管(11)上还设有压力表。
【专利摘要】本实用新型涉及一种油水分离装置。油水分离装置包括依次连接的旋流管组件、梯形管组件以及立式管组件；旋流管组件包括旋流管本体、与旋流管本体垂直相切连接的进液管、连接在旋流管本体顶部的第一出油管以及垂直相切连接在旋流管本体下端的第一出水管；立式管组件包括立式管本体、分别连接在立式管本体的顶部和底部的第二出油管和第二出水管，立式管本体的上下端分别设有第一进口和第二进口；梯形管组件包括相对平行的第一水平管和第二水平管、以及竖直管；第一水平管的第一端与第一出油管连接，第二端与第一进口连接；第二水平管的第一端与第一出水管连接，第二端与第二进口连接。本实用新型操作简单、分离高效。
【IPC分类】B01D17-038, B01D17-025, B01D17-04
【公开号】CN204502474
【申请号】CN201520148555
【发明人】魏丛达, 许晶禹, 吴奇霖, 吴应湘, 罗东红, 史仕荧, 许庆华, 张健, 李锋, 高梦忱, 陈颂阳, 杨浩波, 陆忠韩
【申请人】中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司深圳分公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月16日