一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，包括分離器介質(zhì)入口、消能導(dǎo)流裝置、分離器罐體、固定看樣口、分離填料、絲網(wǎng)捕霧器、沖沙系統(tǒng)、堰板、水位提升裝置等構(gòu)成，分離器內(nèi)部入口設(shè)計(jì)安裝消能導(dǎo)流裝置，使介質(zhì)得到有效分流和初步的油水分離，消能導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)兩側(cè)分流，每側(cè)設(shè)置6～8個(gè)導(dǎo)流通道。分離器填料表面采用金屬陶瓷漆進(jìn)行處理。通過設(shè)計(jì)核子剖面儀能清楚地分辨出泥沙、水、乳化層、油、泡沫和氣相的高位、厚度和位置。從分離室和水室間設(shè)計(jì)水導(dǎo)流管，在水導(dǎo)流管頂部設(shè)計(jì)金屬柔性波紋管，金屬波紋管與安裝在罐體外部的手輪連接，可以在罐體外通過調(diào)整水位優(yōu)化分離室內(nèi)油水界位和分離停留時(shí)間，確保最終的分離效果。
【專利說明】一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣水三相分離設(shè)備，更具體地說涉及一種海洋油田和陸地油田進(jìn)行注聚合物驅(qū)油時(shí)，對(duì)采出的含聚合物采出液進(jìn)行油氣水三相分離的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]聚合物驅(qū)油(簡(jiǎn)稱“聚驅(qū)”)是利用高分子聚合物水溶液具有的本體粘度、界面粘度和拉伸粘度，將巖石毛細(xì)管、小縫隙及巖石表面的殘余油或油膜吸附出來，并且能改變巖石的潤濕性，從而很容易剝離吸附在巖石表面上或細(xì)小空隙內(nèi)的油膜或殘余油。
[0003]隨著一些海洋油田和陸地油田進(jìn)入高含水后期開發(fā)階段，地下可開采儲(chǔ)量越來越少，產(chǎn)油量也逐年遞減，在這種情況下，采用注聚合物驅(qū)油是提高可采儲(chǔ)量，實(shí)驗(yàn)海洋油田穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一。聚合物驅(qū)油已經(jīng)是充分開采和利用石油資源，提高采收率和采油效率的重要舉措。
[0004]聚驅(qū)作為一種提高原油采收率的重要舉措，在宏觀上，它主要靠增加驅(qū)替液粘度，降低驅(qū)替液和被驅(qū)替液的流度比，從而擴(kuò)大波及體積；在微觀上，聚合物由于其固有的粘彈性，在流動(dòng)過程中產(chǎn)生對(duì)油膜或油滴的拉伸作用，增加了攜帶力，提高了微觀洗油效率。
[0005]由于聚合物的粘彈性及對(duì)石油烴類的吸附性質(zhì)，使通過注聚合物采出的原油乳化液因含有聚合物而具有較高的穩(wěn)定性，大大增加了原油乳化液油水分離的難度。而且由于聚合物的粘性特點(diǎn)，很容易在換熱器、分離器和電脫水器中沉積，管路和設(shè)備經(jīng)常性發(fā)生堵塞，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的壓力、溫度、處理量帶來影響。雖然通過聚合物將這樣原油乳化液從地下開采出來，但如何處理這些含聚合物的原油乳化液，實(shí)現(xiàn)原油、水、氣的三相分離成為一個(gè)重要的技術(shù)難題。
[0006]申明公布號(hào)為CN102350096A的“高效油氣水三相分離器”發(fā)明專利中油氣水混合物通過設(shè)置在其中的分流器，依靠氣液混合物自身能量產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由離心力使氣液得以初步分離，關(guān)于分流器的形式和結(jié)構(gòu)并沒有進(jìn)行描述。事實(shí)上，由于進(jìn)入分離器的油水氣具有較高的壓力和動(dòng)量，設(shè)置分流器是一種常規(guī)做法，其技術(shù)關(guān)鍵在于分流器的形式和結(jié)構(gòu)，如分流器通道的流線型設(shè)計(jì)、通道葉片數(shù)量、每條通道的大小等等都必須合理設(shè)計(jì)，只有這樣，才能有效消除因油氣水混合物帶有較高能量對(duì)分離器操作的沖擊影響，也才能增加在分流器處的油氣水的分離效果，特別是對(duì)于聚驅(qū)油田采出的易乳化油水分離困難的乳化液。另外，在該專利中，殼體頂部設(shè)計(jì)左端捕霧器和右端捕霧器，左端捕霧器與預(yù)處理區(qū)連通，右端捕霧器與沉降區(qū)連通，左端捕霧器和右端捕霧器通過連通管相連。從技術(shù)上講，這種設(shè)計(jì)也不太合理，因?yàn)樵谌喾蛛x器的左端和右端油水氣混合物的壓力差異比較大，左側(cè)壓力高，右壓力低，由于左端捕霧器和右端捕霧器通過連通管相連，左側(cè)高壓力高能量混合物將不會(huì)經(jīng)過分離器罐內(nèi)部(因分離器內(nèi)部有分離元件和分離填料，壓降較大)而直接經(jīng)連通管到達(dá)右側(cè)捕霧器中，這些混合物不但不能得到有效分離，而且由于大量混合物進(jìn)入右捕霧器，根本來不及分離，從而對(duì)分離效果造成很嚴(yán)重影響。
[0007]專利號(hào)為ZL200420089405.9 “含聚合物采出液三相分離器”是與本發(fā)明最接近的技術(shù)，也是用于注聚合物采出液的油氣水三相分離。但是在專利中，分離器殼體后封頭之間設(shè)有油水隔板，隔板兩邊分為油腔和水腔，各自液面分別由浮子液面調(diào)節(jié)器控制。事實(shí)上，在聚合物采油液乳化嚴(yán)重，油水比重差較小，采用浮子液位調(diào)節(jié)儀根據(jù)不能控制，因?yàn)閺纳现料氯榛旱谋戎刈兓苄?，事?shí)也證明了這一點(diǎn)。如中海油SZ36-1 —期開發(fā)項(xiàng)目中，采用的浮子液位調(diào)節(jié)儀根本不能正常工作，其中另一個(gè)原因就是，油氣水混合中含有的一些聚合物會(huì)聚集沉積在浮筒或浮球上，更會(huì)造成浮球不能正常工作。而且，在不同油區(qū)油井采油時(shí)，注入的聚合物的量也存在差異，所以輸送到油氣水三相分離器的混合物分離情況也各不相同，這需要針對(duì)所處理的不同乳化液進(jìn)行油相停留時(shí)間和水相停留時(shí)間的調(diào)整，這種對(duì)停留時(shí)間的調(diào)整必須通過水腔中可調(diào)試油水界位儀表來實(shí)現(xiàn)的，因此應(yīng)要求油水界位具有一定的可調(diào)整區(qū)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)停留時(shí)間的調(diào)整，確保最終的油水氣的脫除效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)注聚合物采油海洋和陸地油田油水處理的分離器設(shè)備，以解決油田后期采用注聚采油時(shí)，含聚合物原油乳化液分離困難，因不能及時(shí)分離和處理而影響整個(gè)油田的產(chǎn)量和作業(yè)計(jì)劃的困難，從而實(shí)現(xiàn)在海洋平臺(tái)和海洋FPSO設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，確保采油工作的完成。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，主要包括分離器介質(zhì)入口、消能導(dǎo)流裝置、分離器罐體、固定看樣口、分離填料、絲網(wǎng)捕霧器、沖沙系統(tǒng)、堰板、水位提升裝置等構(gòu)成，分離器內(nèi)部入口設(shè)計(jì)安裝消能導(dǎo)流裝置，在消除入口介質(zhì)較高的動(dòng)能的情況下，使介質(zhì)得到有效分流和初步的油水分離，消能導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)兩側(cè)分流，每側(cè)設(shè)置6?8個(gè)導(dǎo)流通道，形成導(dǎo)流通道的導(dǎo)流板采用水力流體的弧形結(jié)構(gòu)，在前段和后端設(shè)置弧形封閉擋板和支撐板。分離器填料表面采用金屬陶瓷漆進(jìn)行處理，以減少聚合物在填料上的吸附而影響分離效果，上部填料采用適合油氣分離的絲網(wǎng)聚集整流填料，下部填料采用適合油水分離的波紋薄板波紋填料。
[0010]本發(fā)明通過設(shè)計(jì)核子剖面儀作為多相界位的檢測(cè)，能清楚地分辨出泥沙、水、乳化層、油、泡沫和氣相的高位、厚度和位置。從分離室和水室間設(shè)計(jì)水導(dǎo)流管，水導(dǎo)流管的入口處采用下彎管，下彎水平夾角為30?60°，在水導(dǎo)流管頂部設(shè)計(jì)金屬柔性波紋管，金屬波紋管與安裝在罐體外部的手輪連接，手輪外部設(shè)計(jì)帶刻度的標(biāo)尺。在分離器罐體底部設(shè)計(jì)了聚合物及泥沙沖洗系統(tǒng)和周期性停車檢修期間的沉積物排出口。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:解決了采出原油中聚合物容易在分離填料上易吸附而造成分離效率下降的問題，使分離效果和分離器處理能力得到保證；通過采用的核子剖面儀不僅能夠檢測(cè)含聚合物乳化液在罐體內(nèi)油水乳化層厚度和位置，而且還能夠檢測(cè)沉積泥沙厚度、泡沫位置和厚度，甚至氣相高度等等，旋轉(zhuǎn)分離器罐體外的手輪可實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體內(nèi)水室中水位高度的調(diào)整，通過水位高度的變化，可以實(shí)現(xiàn)分離室中停留時(shí)間的調(diào)整，這對(duì)含易乳化的聚合物原油油水氣分離具有重要意義，再加上因聚合物存在而設(shè)計(jì)的沖洗系統(tǒng)和沉積物排放口等等措施，將徹底解決聚驅(qū)采油過程中油氣水三相的分離問題，這對(duì)中國陸地油氣資源貧乏，急待向海洋發(fā)展，向深海發(fā)展提供重要技術(shù)支持，同時(shí)海洋油田的順利開發(fā)和發(fā)展對(duì)于國家能源安全戰(zhàn)略和保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器主視圖；
[0013]圖2為消能導(dǎo)流裝置俯視圖；
[0014]圖3為水室內(nèi)金屬波紋管水位提升裝置；
[0015]圖1中:1、分離器介質(zhì)入口，2、消能導(dǎo)流裝置，3、分離器罐體，4、波紋薄板波紋填料，5、絲網(wǎng)聚集整流填料，6、分離室側(cè)裝界位計(jì)開口，7、罐體側(cè)固定看樣口，8、核子剖面儀，
9、核子刨面儀探桿，10、油室側(cè)裝液位計(jì)開口，11、氣出口，12、絲網(wǎng)捕霧器，13、水位提升裝置，14、沉積物排出口，15、排水口，16、水位堰板，17、排油口，18、油位堰板，19、水導(dǎo)管進(jìn)口下彎管，20、水沖洗噴頭，21、沖洗水入口，22、消能導(dǎo)流裝置固定支撐梁。
[0016]圖2中:201、消能導(dǎo)流裝置連接法蘭，202、前端弧形封閉擋板，202、導(dǎo)流通道，204、通道底部固定板，205、支撐板，206、后端弧形封閉擋板。
[0017]圖3中:131、手輪，132、標(biāo)尺，133、機(jī)械密封，134、連接桿，135、鎖緊螺母，136、連接支撐，137、過渡接管，138、金屬柔性波紋管，139、水導(dǎo)流管。

【具體實(shí)施方式】
[0018]參見附圖1，聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器是專門針對(duì)注聚合物采油中出現(xiàn)的分離效率低，大幅度降低分離器設(shè)備處理能力而研制開發(fā)的新型分離設(shè)備。聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器主要由主要包括分離器介質(zhì)入口 1、消能導(dǎo)流裝置2、分離器罐體3、固定看樣口 7、分離填料4、絲網(wǎng)捕霧器12、沖沙系統(tǒng)、堰板、水位提升裝置等構(gòu)成。
[0019]自上游油井輸送到三相分離器的介質(zhì)從分離器介質(zhì)入口I進(jìn)入三相分離器內(nèi)，此時(shí)的介質(zhì)壓力比較高，而且含油大量的氣體，具有較高的能量，如果不進(jìn)行處理將對(duì)分離器的操作參數(shù)造成波動(dòng)而影響分離器的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在分離器的入口設(shè)計(jì)安裝一臺(tái)消能導(dǎo)流裝置2。該裝置可以吸收入口流體的沖擊能量，減少流體對(duì)聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器的沖擊，即使操作條件如壓力發(fā)生一定范圍內(nèi)波動(dòng)，也能保持聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器操作穩(wěn)定，并有效消除和限制原油在聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器內(nèi)產(chǎn)生泡沫，避免對(duì)聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器液位控制儀表的影響，這對(duì)保證分離器的平穩(wěn)運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，另外，如附圖2所示，消能導(dǎo)流裝置2通過前端弧形封閉擋板202、后端弧形封閉擋板206和中間弧形隔板形成了設(shè)計(jì)兩側(cè)分流的6?8個(gè)導(dǎo)流通道202，使聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器入口流體能夠有效地進(jìn)行氣、液預(yù)分離和流體合理分布。由于受到較大能量的沖擊，消能導(dǎo)流裝置2通過裝置連接法蘭201、通道底部固定板204、支撐板205進(jìn)行固定，最終將需要將消能導(dǎo)流裝置2固定在消能導(dǎo)流裝置固定支撐梁22上。
[0020]經(jīng)消能導(dǎo)流裝置2后分離出的氣體進(jìn)入氣相空間，進(jìn)入氣相空間的氣體首先進(jìn)入絲網(wǎng)聚集整流填料5對(duì)氣體進(jìn)行整流并在其下游空間內(nèi)脫除粒徑大于100 μ m的液滴，氣體再進(jìn)入安裝在設(shè)備氣體出口的絲網(wǎng)捕霧器12，脫除氣體中攜帶的粒徑大于10 μ m的液滴，通過以上兩次氣液分離后，分離器氣體出口 11中氣體的含液量可以達(dá)到最終的技術(shù)指標(biāo)。
[0021]聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器內(nèi)設(shè)有分離室、油室和水室三個(gè)腔室，經(jīng)消能導(dǎo)流裝置2后分離出的液相通過專用于液體介質(zhì)油水分離的波紋薄板波紋填料4進(jìn)行原油和水的分離。為消弱含有的聚合物的較強(qiáng)粘附力對(duì)分離填料的影響，波紋薄板波紋填料4和絲網(wǎng)聚集整流填料5都利用金屬陶瓷漆進(jìn)行了表面處理。在分離室內(nèi)停留一端時(shí)間后，完成分離的原油通過油位堰板18進(jìn)入油室，并在油室內(nèi)停留后，從排油口 17輸送到下游設(shè)備。完成分離的水通過水導(dǎo)流管139穿過油室進(jìn)入水室，從水導(dǎo)流管139上端溢出的干凈水通過水室底部的排水口 15到下游的水處理系統(tǒng)。為避免沉積的聚合物及泥沙等固定雜質(zhì)進(jìn)入水導(dǎo)流管139，在水導(dǎo)流管139的起始端設(shè)計(jì)了水導(dǎo)管進(jìn)口下彎管19，下彎水平夾角為30 ?60° 。
[0022]分離器中，油水界位和油氣液位決定著分離所需要的停留時(shí)間，這直接影響最終的分離效果，因此油水界位或油氣液位的測(cè)量尤為重要，因此，在分離室和油室內(nèi)都設(shè)計(jì)了分離室側(cè)裝界位計(jì)開口 6和油室側(cè)裝液位計(jì)開口 10，用于安裝液位變送器，將油水界位和油氣液位信號(hào)傳遞到中控室。而且在分離器上設(shè)計(jì)了罐體側(cè)固定看樣口 7，可以通過罐體側(cè)固定看樣口 7放出的介質(zhì)使操作人員了解各個(gè)界位的真實(shí)位置。
[0023]在本案中，為了避免因聚合物乳化對(duì)界位和液位測(cè)量的影響，采用了核子剖面儀8進(jìn)行測(cè)量。在聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器內(nèi)縱截面上自下而上形成了含油泥沙層、水層、油水乳化層、油層、泡沫層和氣層等。核子剖面儀8通過對(duì)放射源發(fā)出射線檢測(cè)的原理可以測(cè)定各相的位置和厚度，核子刨面儀探桿9分成兩個(gè)探桿，一個(gè)探桿內(nèi)間隔放置放射源，另一個(gè)配合的探桿內(nèi)有射線檢測(cè)傳感器，由于不同的介質(zhì)對(duì)射線吸收量不一樣，通過檢測(cè)經(jīng)吸收后剩余的射線得到不同介質(zhì)及各相的位置和厚度。
[0024]在實(shí)際操作過程中，需要對(duì)分離室內(nèi)油水界位進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化停留時(shí)間以達(dá)到最優(yōu)化的分離效果，這可以通過在水室內(nèi)設(shè)計(jì)的水位提升裝置13來實(shí)現(xiàn)對(duì)分離室內(nèi)油水界位的調(diào)整，水位提升裝置13的結(jié)構(gòu)如圖3所示。水導(dǎo)流管139是一根內(nèi)部帶法蘭的接管直接焊接在容器內(nèi)部，其高度和通徑已經(jīng)根據(jù)處理量和停留時(shí)間進(jìn)行核算。在上部安裝相同通徑的金屬柔性波紋管138，在金屬柔性波紋管138上部是過渡接管137，過渡接管137上是連接支撐136，該連接支撐可以通過焊接和螺絲固定在過渡接管137上。連接支撐136通過鎖緊螺母135與連接桿134固定。這樣通過安裝在聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器油室頂部的手輪131可以調(diào)節(jié)與水導(dǎo)流管139相連通的金屬柔性波紋管138的高度，從而根據(jù)連通器的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)分離器油水界面高度的調(diào)節(jié)。操作中，為清楚的了解提升高度，在手輪外設(shè)計(jì)了標(biāo)尺132，由于分離器具有一定的操作壓力，而且壓力波動(dòng)范圍大，手輪通過機(jī)械密封133達(dá)到動(dòng)密封效果。
[0025]因聚合物存在，將有很多油泥、沙子等固體雜質(zhì)沉積在罐體內(nèi)部，在正常操作過程中，通過水沖洗系統(tǒng)來沖洗，將高壓水從沖洗水入口 21引入到罐體內(nèi)，通過設(shè)計(jì)的水沖洗分布管，高壓水從水沖洗噴頭20中噴出，將泥沙等固定雜質(zhì)排出罐體。另外，也發(fā)現(xiàn)仍會(huì)有一些雜質(zhì)不能順利沖洗出而沉積在罐內(nèi)，這需要在周期停車檢修時(shí)進(jìn)行清理，為此，在分離器罐體底部設(shè)計(jì)了多個(gè)沉積物排出口 14，用于周期停車檢修期間的沉積物清理。
【權(quán)利要求】
1.一種聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，主要包括分離器介質(zhì)入口、分離器罐體、固定看樣口、絲網(wǎng)捕霧器、沖沙系統(tǒng)、堰板構(gòu)成，其特征在于分離器內(nèi)部入口設(shè)計(jì)有消能導(dǎo)流裝置，分離器罐體內(nèi)設(shè)計(jì)有用金屬陶瓷漆進(jìn)行表面處理的分離器填料，核子剖面儀及水室內(nèi)帶有金屬柔性波紋管的水位提升裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于消能導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)兩側(cè)分流，每側(cè)設(shè)置6?8個(gè)導(dǎo)流通道，形成導(dǎo)流通道的導(dǎo)流板采用水力流體的弧形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于消能導(dǎo)流裝置前段和后端設(shè)置有弧形封閉擋板和支撐板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于分離器填料有上下兩部分組成，上部油氣分離采用絲網(wǎng)聚集整流填料，下部油水分離采用波紋薄板波紋填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于設(shè)計(jì)有可檢測(cè)泥沙、水、乳化層、油、泡沫和氣相界位的核子剖面儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于從分離室和水室間設(shè)計(jì)水導(dǎo)流管，水導(dǎo)流管的入口處采用下彎管，下彎水平夾角為30?60°，在水導(dǎo)流管頂部設(shè)計(jì)金屬柔性波紋管，金屬波紋管與安裝在罐體外部的手輪連接，手輪外部設(shè)計(jì)帶刻度的標(biāo)尺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚驅(qū)采油用油氣水三相分離器，其特征在于分離器罐體底部設(shè)計(jì)了聚合物及泥沙沖洗系統(tǒng)和周期性停車檢修期間的沉積物排出口。
【文檔編號(hào)】B01D19/00GK204208341SQ201420597596
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月1日
【發(fā)明者】王洪福, 盧永生, 張喜華 申請(qǐng)人:長江(揚(yáng)中)電脫鹽設(shè)備有限公司, 江蘇三星能源裝備有限公司