专利名称：一种除氧控温注水橇及方法
技术领域：
本发明涉及一种除氧控温注水橇及方法，应用于石油天然气场站井下注水及工艺系统管路及容器注水，还可用于现场先导式腐蚀试验装置注污水。
背景技术：
除氧控温注水橇装装置可用于油田注水、气田水回注、低渗透油田水驱增产，油气田在线腐蚀试验污水加注的除氧控温注水，其中 I.油田注水
油田注水是补充地质能量、保持油田稳产、提高油田开发水平、提高采收率的重要措施之一。常规采用油田污水作为注水水源回注地层，其既有利于保护环境，又比其他水源有较好的驱油效果，因此被广泛采用。2.气田水回注
有水气田进入中、后期开采，随着气藏压力的下降，地层水会逐渐侵入气藏，随着天然气一道流向地面，不仅给采气生产造成困难，而且也带来环境问题。为减少气田水对环境的影响，目前对气田水最有效的处理方式是回注处理，气田水回注是解决气田水对环境污染的有效途径。对于气田特低渗储层，可以采用高压注水方式，以提高注水压差，使得地层产生微小裂缝，以提高吸水能力。3.低渗透油田水驱
低渗透油田为油层性质差、渗透率低、产能低、丰度低的三低储量。需要投入大量工作才能提高其动用程度，实现有效开发。根据低渗透油田特点及油气田开发状况，综合分析认为注水开发低渗透油田是目前比较好的方法之一，是低渗透油田开发及改善开发效果的有效措施。4.油气田在线腐蚀试验污水加注
在天然气开采和输送过程中，地面集输系统用材料都将处于h2s+co2+ci-共存的腐蚀环境中，其溶于水后对钢铁由极强的腐蚀性，随着油气田开发进入中后期，综合含水率上升，引起的设备管道腐蚀穿孔更加严重。油气田生产亟待解决各类腐蚀问题，因此材料的评价和选择对气田的安全开发非常重要。根据国内外酸性气田勘探开发经验，目前常规的材料腐蚀评估均为实验室模拟工况实验，这种实验室模拟工况下的材料腐蚀评估结果与现场实际工况条件下材料的腐蚀仍然存在一定的差异，为此，有必要开展在线腐蚀实验进行验证。在线腐蚀试验装置主要用于模拟井下腐蚀环境，因此污水注入模拟井下污水是其重要的环节，试验装置内采用挂片的试验方式，进行材料耐蚀性能评价及缓蚀剂效果评价试验，以及模拟地面集输管线内部水合物产生条件进行水合物动力学抑制剂效果评价试验。在提高气田运行管理效率，节省人力资源成本、实现自主知识创新方面都具有重要意义。并且，通过现场试验，可以进一步了解介质中硫化氢、二氧化碳、氯离子、流体压力、温度、流速、压降、凝析油等因素对材质腐蚀的作用，进一步验证实验室数据与现场数据的差异。现有的油气田注水橇注水泵采用三缸柱塞泵，仅有单纯注水功能，精确加注范围较窄，在低流量时计量不准。且无法有效除氧，也无控制温度功能。现有油气田加注水多为气田污水，其内部含大量游离氧，游离氧对钢管腐蚀影响较大，对于加注环境内需要控制含氧量的工况，通常的注水橇无法满足除氧要求。对于加注环境内需要进行温度控制的工况，通常的注水橇也无能为力。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种除氧控温注水橇及方法，不但能有效去除加注水中的氧气，并可使加注水升温、升压至设定要求后加注到油气田井下或工艺管路中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种除氧控温注水橇，卧式水罐、第二球阀、过滤器、立式离心泵、海绵铁除氧器、储水罐、第三球阀、电加热器、柱塞计量泵、测温侧压环、第四球阀和止回阀依次连接；储水罐通过设置有截止阀的管路与卧式水罐连接；在储水罐和第三球阀之间设置有测氧仪。本发明还提供了一种除氧控温注水方法，包括如下步骤
外界水源通过第一球阀进入到卧式水罐中进行常压存储备用，并通过卧式水罐所带液位计进行液位监控；当需对卧式水罐进行排污清理时，关闭第二球阀，开启排污球阀进行常压外排；当进行工作状态时，关闭排污球阀，开启第二球阀，关闭第三球阀，打开截止阀，使水源进入过滤器进行过滤，过滤后的水源通过立式离心泵进行升压，升压至O. 3^0. 4MPa后，水源通过海绵铁除氧器脱除水中含氧后，进入到储水罐中储存，当储水罐中水源上升至顶部时，通过截止阀回流至卧式水罐，形成除氧循环；当除氧循环运行到一定时间后，开启第三球阀，除氧后水源通过测氧仪进行水中含氧量测定，当测氧值满足工况需求时，水源通过第三球阀进入到电加热器中进行加热，使水源升温至末端注入口所需水温；除氧及升温后的水源进入到柱塞计量泵中升压至末端注入口所需压力，然后通过测温侧压环进行温度和压力监测，当所测温度值和压力值满足工况需求时，水源通过第四球阀和止回阀进入注入管路，并通过注入口进行加注。与现有技术相比，本发明的积极效果是本发明具有加注水压力范围大(O. 3 50MPa)、温度范围广(常温 95° C)的特点，并带有除氧功能，可用于生产流程或试验流程，能为现场生产提供保障，为工程设计、科学研究等提供试验依据，具体表现如下
I)通过橇装化设计方式，将水源除氧后，设置电加热器控温，达到常温 95° C温度无极精确控制，并通过设置柱塞计量泵升压，达到O. 3 50MPa压力无极精确控制。2)通过除氧循环流程和泵注循环流程形成的复套流程，能满足除氧、控温、升压加注的目的。3)采用法兰式电加热器，体积小，加热功率大，加热系统全自动化控制，通过对流方式进行加热，能迅速地将加注水温度升至常温、5° C任意温度。4)采用海绵铁除氧器，加注水穿过海绵铁除氧器的海绵铁滤料层，可使水中的溶解氧与铁发生彻底的氧化反应，从而把水中的氧气去除；海绵铁除氧器可在常温下实现除氧，除氧效果稳定可靠，出水中溶解氧含量稳定彡O. 05mg/L，可任意位置布置；同时通过配置测氧仪，用于监测加注水中的含氧量。5)采用自动调节冲程和自动调节频率的双调柱塞计量泵，可使计量准确范围由常规柱塞泵的50% 100%流量拓宽至20% 100%流量，且加注压力突破三缸泵及离心机的压力限制，加注压力可达50MPa。6)采用测温测压环，代替测温测压套，减少橇装体积。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图I是本发明的系统原理图。
具体实施例方式一种除氧控温注水橇，如图I所示，包括第一球阀I、卧式水罐2、液位计3、排污球阀4、第二球阀5、过滤器6、立式离心泵7、海绵铁除氧器8、储水罐9、截止阀10、测氧仪
11、第三球阀12、电加热器13、柱塞计量泵14、手动泄放截止阀15、手动泄放安全阀16、测温侧压环17、第四球阀18和止回阀19等，其中
卧式水罐2、第二球阀5、过滤器6、立式离心泵7、海绵铁除氧器8、储水罐9、第三球阀
12、电加热器13、柱塞计量泵14、测温侧压环17、第四球阀18和止回阀19依次连接；储水罐9通过设置有截止阀10的管路与卧式水罐2连接；柱塞计量泵14通过设置有手动泄放截止阀15和手动泄放安全阀16的管路与卧式水罐2连接。在储水罐9和第三球阀12之间设置有测氧仪11。本发明还提供了一种除氧控温注水方法，包括如下步骤
外界水源通过第一球阀I进入到卧式水罐2中进行常压存储备用，并通过卧式水罐2所带液位计3进行液位监控，当需对卧式水罐2进行排污清理时，关闭第二球阀5，开启排污球阀4进行常压外排。当进行工作状态时，关闭排污球阀4，开启第二球阀5，关闭第三球阀12，打开截止阀10，使水源进入过滤器6进行过滤，过滤后的水源通过立式离心泵7进行升压，升压至O. 3^0. 4MPa进入下游流程。升压后的水源通过海绵铁除氧器8脱除水中含氧后，进入到储水罐9中储存，当储水罐中水源上升至顶部时，通过截止阀10回流至卧式水罐2，形成除氧循环。当除氧循环运行到一定时间后(通常为10分钟左右)，开启第三球阀12，除氧后水源通过测氧仪11进行水中含氧量测定。测氧值满足工况需求时，水源通过第三球阀12进入到电加热器13中进行加热，使水源升温至末端注入口所需水温(常温 95° C之间)。除氧及升温后的水源进入到柱塞计量泵14中进行升压至末端注入口所需压力(O. 3 50MPa)，柱塞计量泵14升压压力随末端注入口系统背压决定。柱塞计量泵14流量应低于前端立式离心泵7流量，以满足在正常注入情况下，有部分剩余水源可进行除氧循环。除氧、升温、升压完毕后的水源，通过测温侧压环17进行温度和压力监测，当所测温度值和压力值满足工况需求时，水源通过第四球阀18和止回阀19进入注入管路，并通过注入口进行加注，同时柱塞计量泵通过自带的计量功能，有效地对加注水量进行精确计量，省去了流量计。
本发明还设置手动泄放截止阀15和安全阀16，当柱塞计量泵14需要进行启泵循环调试时，可打开手动泄放截止阀15进行循环调试，若柱塞计量泵14加注压力超过安全阀16设定压力时，安全阀16打开，超压水流 通过安全阀16泄放至卧式水罐2中，以达到保护系统压力的目的。
权利要求
1.一种除氧控温注水橇，其特征在于卧式水罐、第二球阀、过滤器、立式离心泵、海绵铁除氧器、储水罐、第三球阀、电加热器、柱塞计量泵、测温侧压环、第四球阀和止回阀依次连接；储水罐通过设置有截止阀的管路与卧式水罐连接；在储水罐和第三球阀之间设置有测氧仪。
2.根据权利要求I所述的一种除氧控温注水橇，其特征在于柱塞计量泵通过设置有手动泄放截止阀和手动泄放安全阀的管路与卧式水罐连接。
3.一种除氧控温注水方法，其特征在于包括如下步骤 外界水源通过第一球阀进入到卧式水罐中进行常压存储备用，并通过卧式水罐所带液位计进行液位监控；当需对卧式水罐进行排污清理时，关闭第二球阀，开启排污球阀进行常压外排；当进行工作状态时，关闭排污球阀，开启第二球阀，关闭第三球阀，打开截止阀，使水源进入过滤器进行过滤，过滤后的水源通过立式离心泵进行升压，升压至O. 3^0. 4MPa后，水源通过海绵铁除氧器脱除水中含氧后，进入到储水罐中储存，当储水罐中水源上升至顶部时，通过截止阀回流至卧式水罐，形成除氧循环；当除氧循环运行到一定时间后，开启第三球阀，除氧后水源通过测氧仪进行水中含氧量测定，当测氧值满足工况需求时，水源通过第三球阀进入到电加热器中进行加热，使水源升温至末端注入口所需水温；除氧及升温后的水源进入到柱塞计量泵中升压至末端注入口所需压力，然后通过测温侧压环进行温度和压力监测，当所测温度值和压力值满足工况需求时，水源通过第四球阀和止回阀进入注入管路，并通过注入口进行加注。
4.根据权利要求3所述的除氧控温注水方法，其特征在于当柱塞计量泵需要进行启泵循环调试时，打开手动泄放截止阀进行循环调试，若柱塞计量泵加注压力超过安全阀设定压力时，安全阀打开，超压水流通过安全阀泄放至卧式水罐中，以达到保护系统压力的目的。
5.根据权利要求3所述的除氧控温注水方法，其特征在于柱塞计量泵流量低于前端立式离心泵流量，以满足在正常注入情况下，有部分剩余水源可进行除氧循环。
6.根据权利要求3所述的除氧控温注水方法，其特征在于在经过除氧、升温及升压后，水源通过第四球阀和止回阀进入注入管路进行加注的同时，柱塞计量泵对加注水量进行计量。
全文摘要
本发明公开了一种除氧控温注水橇及方法，通过橇装化设计方式，将水源除氧后，设置电加热器控温，达到常温～95℃温度无极精确控制，并通过设置柱塞计量泵升压，达到0.3～50MPa压力无极精确控制。本发明具有加注水压力范围大、温度范围广的特点，可用于生产流程或试验流程，能为现场生产提供保障，为工程设计、科学研究等提供试验依据。
文档编号C02F9/04GK102943657SQ20121052170
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者施岱艳, 李熹, 李唯, 刘俊, 李瑜, 彭磊, 杜毅, 朱明高, 刘承昭, 陈志 , 陈宇波, 汤智昀, 黄文挺, 杨帆, 毛敏, 周迎 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司