本發(fā)明屬于儲罐收油裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種儲罐水下收油裝置及其水下收油方法。

二、

背景技術(shù)：

世界各國在石油開采過程中，有大量地下水隨著原油被采出。這些被采出的液體統(tǒng)稱為原油采出液。這些采出液的主要成分是油、氣、水三相物質(zhì)，在地面需要進行分離，形成合格的原油。對于原油采出液的第一步處理是脫氣，即氣液分離，形成氣相和液相，氣相主要是天然氣，天燃氣的后續(xù)處理與本專利無關(guān)。這里主要涉及液相的處理。經(jīng)過脫氣處理后形成的液相，主要由水和原油組成，要得到純凈的原油，還需要進行油水分離，通常稱脫水處理。油水分離國內(nèi)外現(xiàn)行的辦法主要是重力沉降法與電解法。由于電解法設(shè)備造價高、能耗大，因此重力沉降法應(yīng)用比較普遍，我國大部分油田普遍采用這種方法。

該種方法通常是這樣實現(xiàn)的，將脫氣后的含水原油過管線輸送到沉降儲罐里，經(jīng)過幾十個小時的罐內(nèi)停留沉降，根據(jù)重力分離原理，低含水原油從罐內(nèi)向上漂浮，逐步聚集在儲罐液體的最表面，水向下運動，逐漸沉降到罐底部。這些飄在液面的原油，需要連續(xù)從罐內(nèi)收集出來，排到罐外。

國內(nèi)外收集這些原油通常采用的方法是液面溢流，就是在罐內(nèi)接近最高液位的位置布置若干溢流槽，通過控制液面，使液面高于溢流槽，讓漂浮在最表面的原油在液位差壓的作用下，流到溢流槽內(nèi)，然后在通過管線排到罐外。這種方法有兩個突出的缺點，第一，液面高度波動大，在溢流操作時，水也被溢流到槽內(nèi)，使收出的原油仍然帶有大量水。因此往往需要二次沉降甚至三次沉降。第二，原油通常粘度大、凝固點底，由于原油漂浮的液面最上方，直接與儲罐的氣相空間直接接觸，氣相空間通過呼吸閥與外部大氣連通，此空間的溫度低于原油凝固點。這使漂浮在表面的原油溫度下降，當下降到原油的凝固點，原油開始逐漸凝固，隨著時間加長，會有大面積的凝固油漂浮在液體表面，結(jié)成不具備流動性能的死油，由于不具有流動性能，因此無法通過溢流槽收集，情況嚴重的，溢流槽的表面也被死油包圍，使溢流槽失去溢流功能。國內(nèi)外很多油田原油罐檢修，都是由于結(jié)成的死油層面積過大，造成溢流功能失效而停產(chǎn)檢修。

對于含油污水處理罐也存在類似問題。在油田、煉油廠、石油化工行業(yè)，分布著大量含油污水罐，用于含油污水的沉降分離凈化處理。這些含油污水處理罐也存在漂浮的液面油凝固，形成死油層，無法實現(xiàn)收油的問題。含油污水罐收集污油，通常采用溢流槽、浮動撇油槽，水力旋流收油等方法，這些方法都在液面收油，都依賴油品具有很強的流動特性。而當液面的油品凝固，形成死油層，飄在液面的油品無法流動時，所有這些方法都會一一失效，造成污水處理罐停產(chǎn)，清罐檢修。污水處理罐停產(chǎn)檢修，會破壞油田聯(lián)合站、煉油廠污水處理車間等污水處理流，使污水處理不達標。同時，清罐要動用大量人力、財力，動用大量運輸和機械設(shè)備清理污泥等，浪費資源，污染環(huán)境。

三、

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計合理、構(gòu)思新穎、巧妙，能有效克服現(xiàn)有儲罐收油方法諸多不足的儲罐水下收油裝置及水下收油的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：該裝置包括在罐體內(nèi)部、周邊與罐體內(nèi)壁滑動密封的傘狀隔板；傘狀隔板的中央設(shè)有向上凸起的聚油筒，該聚油筒內(nèi)設(shè)有收油管，收油管通過撓性管與罐壁出油管連接；傘狀隔板上設(shè)有通向其上部的隔板連通口，該隔板連通口通過撓性管與罐底連通口相通。

實現(xiàn)上述水下收油方法，包括如下步驟：

①含水原油從罐壁進液管進入罐內(nèi)，當液位上升到傘狀隔板連通口所在的位置時，在連通器的作用下，傘狀隔板上方的液面與傘狀隔板下方的液面會處于同一水平面上，并同步上升，含水原油不斷進入，液面也會繼續(xù)升高，液面升至一定高度后，傘狀隔板自動浮起，傘狀隔板上方保溫水層區(qū)也同時停止進水，保溫水層建立完畢。

② 由于油水密度不同，停留在傘狀隔板下方的含水原油或含油污水，在浮力作用下開始油水分離，分離出來的油顆粒向上浮動，聚積在傘狀隔板下部，并沿著傘狀隔板下方的斜面不斷向斜上方運動、聚集，最終全部聚積在聚油筒內(nèi)，進入收油管；由于收油管通過撓性管與罐壁出油管相連接，因此罐內(nèi)的油被排除到罐外，實現(xiàn)水下收油的過程；失去油的水顆粒向下運動，聚集在罐底部，通過底部排水管排至罐外，實現(xiàn)罐底排水的過程。

本發(fā)明使用時安裝在原油沉降儲罐內(nèi)或污水處理儲罐內(nèi)，對于新建的上述兩種儲罐，可直接將本裝置安裝或預制在罐體內(nèi)；對于傳統(tǒng)儲罐進行技術(shù)改造，則可將先前安裝在罐內(nèi)的傳統(tǒng)的收油設(shè)施拆除，僅保留罐體及罐頂呼吸閥、罐壁進出管等外部附件，然后將本裝置安裝在罐內(nèi)。本發(fā)明的實質(zhì)是在罐內(nèi)設(shè)置一個密閉的傘狀隔板，它類似于多棱錐體結(jié)構(gòu)，水平浸沒在液體之中，將罐內(nèi)液體分隔為上方和下方兩部分，上方液體的深度小于下方的深度。上方液體是通過隔板連通口充至傘狀隔板上面并覆蓋在傘狀隔板上，對傘狀隔板起保溫作用。傘狀隔板下方的液體被阻隔在罐內(nèi)油水分離的沉降區(qū)，進行油水分離。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，由于在傘狀隔板上方設(shè)有保溫水層區(qū)，保溫水覆蓋在傘狀隔板上面，為傘狀隔板下面的油相聚集區(qū)及聚油筒內(nèi)的油品保溫，并使油品與液面的氣相空間區(qū)隔離，使油品一直維持稀釋的可流動狀態(tài)，自動流入收油管內(nèi)，從根本上避免了由于低溫導致油品凝固，形成死油現(xiàn)象無法收油。避免了死油所帶了諸多不足。

本發(fā)明設(shè)計合理、構(gòu)思新穎、巧妙，可以一罐多用，一罐多能。一個罐，即可以實現(xiàn)污水調(diào)和，也可以實現(xiàn)氣浮浮選。對于原油沉降罐，可以做一次、二次沉降罐使用，由于水下收油可以直接泵抽，無需加設(shè)緩沖罐，使原油沉降脫水減少了一半的建罐數(shù)量，大大減少基建投資和土地占用。同時由于省掉緩沖罐，還明顯減少為原油加熱而消耗的能源。與傳統(tǒng)方法相比，該方法操作簡單方便，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠，節(jié)能，環(huán)保，使收油含水率、罐出水純凈度都達到最佳狀態(tài)。

四、附圖說明

圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

五、具體實施方式

如圖所示，本發(fā)明包括在罐體17內(nèi)、周邊通過環(huán)形密封體1-1與罐體內(nèi)壁滑動密封的傘狀隔板1，傘狀隔板1下部為油水沉降區(qū)12。傘狀隔板1的中央設(shè)有向上凸起的聚油筒4，該聚油筒4內(nèi)設(shè)有通過撓性管5-1與罐壁出油管5相通的收油管5-2。罐壁出油管5上還設(shè)有收油泵5-3。傘狀隔板1上設(shè)有通向其上部的隔板連通口9，該隔板連通口9通過撓性管9-1與連通口9-2相通。該連通口9-2通過底部支架9-3固定在罐底。采用上述結(jié)構(gòu)，由于罐體內(nèi)腔下部的水的純凈度呈梯度變化，位置越低水越純凈，罐底的水就是相對純凈的水。這樣，通過隔板連通口9、通撓性管9-1及連通口9-2送至傘狀隔板1上部的水始終是相對純凈的罐底水，較少有油品漂浮在水表面，難以形成死油層、難以揮發(fā)出有毒有害的氣體，保護了環(huán)境。

傘狀隔板1上部的保溫水層區(qū)15內(nèi)設(shè)有通過拉桿3-1與傘狀隔板1連接的浮筒3，該浮筒3有若干個，其產(chǎn)生的浮力，可將整個傘狀隔板1及其附屬部件在液體中浮動起來，并隨著液面上下同步浮動，當進罐含水原油出現(xiàn)波動以至液面發(fā)生變化時，該浮筒3可使傘狀隔板1及其附屬部件適應(yīng)該液面變化。這樣可平衡罐內(nèi)進液量的變化，使罐內(nèi)液體始終保持最佳沉降時間。

傘狀隔板1上部的保溫水層區(qū)15頂部還設(shè)有浮頂2，浮頂2帶有環(huán)形密封體2-1與罐體內(nèi)壁實現(xiàn)滑動密封，在浮頂2上設(shè)有自動排氣閥2-2，用于投產(chǎn)進液排氣，進滿液體后自動關(guān)閉。該浮頂2將保溫水分布區(qū)15與罐內(nèi)氣相空間區(qū)16隔離。目前，與該種浮頂2類似的浮盤技術(shù)在石油化工行業(yè)其它液體儲罐內(nèi)已經(jīng)被廣泛使用，目的是避免有毒有害氣體揮發(fā)到大氣之中，危害環(huán)境及生命、生產(chǎn)安全。但是由于本專利涉及的儲罐，由于液面油的低溫凝固，形成凝固的死油層，長期阻礙了類似于浮盤技術(shù)的浮頂2在原油沉降罐、污水處理罐領(lǐng)域的應(yīng)用，直到目前，這些儲罐的有毒有害物質(zhì)一直處于自由揮發(fā)狀態(tài)，無法治理。使周邊環(huán)境、生產(chǎn)安全、生命安全受到嚴重威脅和損害。采用水下收油方法，不存在油面凝固形成死油的問題，使浮頂2得以在這些揮發(fā)性很強的儲罐內(nèi)應(yīng)用，突破了該領(lǐng)域長期面臨的無法使用浮頂技術(shù)處理儲罐液體揮發(fā)、污染環(huán)境的技術(shù)難題。

聚油筒4的上端設(shè)有自動排氣孔4-1，用于投產(chǎn)進液排氣，進滿液體后自動關(guān)閉。在聚油筒4的上方設(shè)置收氣管6，通過收氣管6收集液體中揮發(fā)出來的氣體。這些氣體通常是天然氣或其它有害氣體。收氣管6通過撓性管6-1及罐壁氣體出口6-2與罐體外部的緩沖罐6-3相通，緩沖罐6-3上端設(shè)有與氣體回收裝置6-7相通的緩沖罐排氣管6-6，緩沖罐6-3下部設(shè)有經(jīng)排液泵6-4通入罐體內(nèi)的液體回流管6-5。采用上述結(jié)構(gòu)的目的是，在沉降分離的過程中，含水原油中的殘留氣體也會被進一步分離出來，這些氣體也同樣向上浮動，當遇到傘狀隔板1后，也會向隔板中間聚集，最終聚集到聚油筒4內(nèi)，在聚油筒4內(nèi)這些氣體會繼續(xù)上浮，到達油層上方，經(jīng)氣體回收管6、氣體回收撓性管6-1、罐壁氣體出口6-2排至罐體外部的緩沖罐6-3內(nèi)。在緩沖罐6-3內(nèi)，由于溫度降低，進來的氣體的一部分會重新凝結(jié)成液體，這些液體沉降在緩沖罐6-3底部，用排液泵6-4經(jīng)液體回流管6-5回輸至罐體內(nèi)。緩沖罐6-3內(nèi)的氣體經(jīng)過緩沖罐排氣管6-6進入氣體回收裝置6-7，實現(xiàn)有毒有害氣體的密閉回收，進而保護了環(huán)境，避免出現(xiàn)嚴重安全隱患。上述收氣管6經(jīng)通氣阻液閥6-8與聚油筒4上端相通，該通氣阻液閥6-8能在有液體時立即關(guān)閉；無液體時保持開啟。這樣，當生產(chǎn)工況出現(xiàn)突變，造成液面劇烈波動時，能夠有效防止液體進入氣體管線。

傘狀隔板1下部通過布液管拉桿1-2及浮板吊耳1-3掛裝有布液管7-2，該布液管7-2通過布液撓性管7-1與罐體進液管7相通，其管體上設(shè)有多個布液孔。該布液管7-2與傘狀隔板1上下同步運動。采用上述結(jié)構(gòu)可以使進液更加均勻。傘狀隔板1下部還設(shè)有浮支腿1-4。在罐體內(nèi)腔一側(cè)設(shè)有用于對傘狀隔板1及浮頂2進行防旋轉(zhuǎn)限位的限位桿18。

排水管8在罐內(nèi)部分為沿罐底布置的橫管，其管體上設(shè)有多個出水孔。由于沉降下來的污水的純凈度是呈梯度變化的，越接近罐底，越純凈；同時，聚集到頂部的油層距離罐底部距離越遠，油與水的相互干擾效應(yīng)也越小。因此排水管8設(shè)置在罐低，并采用高液位液壓出水方式向罐外排水，即只有傘狀隔板1達到最高液位高度時，罐底相對純凈的水才能在高水位壓強作用下從排水管8排出，保證了排出的水為相對純凈水。

排水管8在罐體外部與沿罐體17外壁布置的連通立管8-1相通，連通管8-1上部與位于罐體外側(cè)上部的水位控制箱8-2的下部一側(cè)相通，水位控制箱8-2下部的另一側(cè)與水箱排水管8-4相通；在水位控制箱8-2內(nèi)腔內(nèi)、連通管8-1及水箱排水管8-4之間設(shè)有水位調(diào)節(jié)板8-3。采用上述結(jié)構(gòu)，由于排水管18與沿罐體17側(cè)壁布置的連通立管8-1相通，使充入罐內(nèi)的含水原油只有達到最高的液位時，罐內(nèi)的水柱壓強才能使罐底水經(jīng)排水管8，沿著連通立管8-1進入水位控制箱8-2內(nèi)，再經(jīng)水箱排水管8-4排出。主要為避免分離出的油及油水界面區(qū)13下沉至罐底部位，與沉降于罐底的相對純凈水管路混合，被一起排出罐外，有效地保證了罐內(nèi)出水的純凈度。同時，通過調(diào)整水位調(diào)節(jié)板8-3高度就可控制排水液面高度，從而將罐內(nèi)排水液面高度控制在需要范圍內(nèi)。水位控制箱8-2上端設(shè)有與氣相空間區(qū)16相通的氣壓平衡管8-5，可防止水箱排水管8-4向外排水時造成虹吸，過量抽吸罐體內(nèi)液體，影響油水沉降分離效果。

在罐體17內(nèi)設(shè)有油水界面儀10，該油水界面儀10的儀表導向管10-2插入罐內(nèi)，儀表導向管10-2裝有浮在油水界面區(qū)13的浮子10-1；油水界面儀10通過遠傳電纜通向罐外的自動控制系統(tǒng)11，自動控制系統(tǒng)11通過收油泵控制回路11-1、排液泵控制回路11-2及氣體回收裝置控制回路11-3分別控制收油泵5-3、排液泵6-4及氣體回收裝置6-7。采用上述結(jié)構(gòu)，即可實現(xiàn)收油自動控制；具體控制過程為：油水界面儀10檢測油相聚集區(qū)14的油層厚度，通過遠傳電纜10-3傳輸給自動控制系統(tǒng)11，當油層厚度達到設(shè)定值，自動控制系統(tǒng)11通過收油泵控制回路11-1啟動收油泵5-3開始收油；油層厚度低于設(shè)定值時，停止收油泵5-3收油。由于采用自動收油控制，使裝置運行穩(wěn)定，降低人工操作依賴性，提高了工作效率，降低了勞動強度。

圖中的罐頂部呼吸閥19，為罐體17原有附件。