对开式翼形板及其组合体油水泥分离构件和油水泥分离方法

文档序号:4938900阅读:188来源:国知局
对开式翼形板及其组合体油水泥分离构件和油水泥分离方法
【专利摘要】本发明一种对开式翼形板及其组合体油水泥分离构件和油水泥分离方法,适用于油田采出液的油水泥分离。对开式翼形板由翼尾折板、侧翼板、导泥板依次沿宽边方向以变角度焊接在一起形成单侧板,两块单侧板以一定角度对称连接,形成一个翼形结构。将对开式翼形板组合体放置到卧式分离设备中形成分离构件,采出液中上浮的油滴被拦截并聚集在侧翼板的下表面,经翼尾折板滑脱浮升至卧式分离设备的油相区;水相聚集在侧翼板上表面的集水区;泥砂聚集在侧翼板上表面并滑脱下沉至最底层翼形板的集泥槽中,经导泥管排出卧式分离设备,从而实现油水泥高效分离,比内置填料堆的常规设备提高油水分离效率1倍以上,比采用陶瓷和不锈钢材料的填料堆,节省投资40-50%。
【专利说明】对开式翼形板及其组合体油水泥分离构件和油水泥分离方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于油田地面工程采出液分离【技术领域】,具体涉及一种对开式翼形板及其组合体油水泥分离构件及油水泥分离方法。
【背景技术】:
[0002]目前,国内外用于提高油井采出液油水分离设备处理效率的静态分离技术主要是各类聚结填料。该类填料一般是分段装设在采出液分离设备的内部,依靠填料表面的润湿作用使油中的小水滴或水中的小油滴在填料的表面发生聚并长大,水滴受到的重力或油滴受到的浮力增大,从而加快水从油连续相或油从水连续相中分离出来。但是,在长期的生产实践中发现,这类填料存在如下问题:
[0003](I)填料表面的原始润湿性难以长期保持
[0004]当填料使用一段时间后,采出液中的杂质就会附着在填料的表面,而改变其原始润湿特性,从而使其失去原有的聚结功能,导致分离设备的处理能力逐渐下降,达不到原来的设计值。如,初始憎油亲水的填料,其表面被泥砂覆盖之后,就会转变为具有亲油特性,从而降低油中水滴的聚结分离效率。
[0005](2)分离与混合过程并存
[0006]在石油工业中广泛使用的陶瓷或塑料拉西环填料10、波纹板块填料11,在分离设备的填料堆中以堆积的方式设置,构成了杂乱无章的迷宫式通道(图1),当油水混合物流经该填料堆内的小空间单元时,发生浅池分离效应,有利于油水分离,而当分离后的油相和水相,从该小空间单元四周的窄小缝隙流出时,又会因为缝隙的剪切作用,发生部分油水混合的现象,导致分离效率折损。尤其是,在整个填料堆的出口端面上,流出该端面的油相和水相会在靠近该端面的区域形成一个油水混合带12 (图1),造成油水二次混合。
[0007](3)泥砂在迷宫式填料堆中淤积
[0008]填料堆中的填料在分离设备容器的横断面上自下而上堆积,采出液中的泥砂,在填料堆中的无数个小空间单元内沉积,尤其是处于分离设备油水界面以下的水相中的填料堆中的泥砂淤积更为严重,由于处于迷宫中的泥砂难以清除,最终将使填料堆中的部分容积被泥砂堵塞,占据分离设备的有效容积,增大流体流动的阻力,降低设备的处理能力。

【发明内容】
:
[0009]本发明目的为提供一种对开式翼形板及其组合体、油水泥分离构件和对应的油水泥分离方法。
[0010]本发明技术方案包括:
[0011]一种对开式翼形板,其特征为:是由两块单侧板以一定角度对称设置,中间间隔部分由连接板连接形成的一个上端开口大、下端开口小的翼形结构;其中每一所述单侧板是由翼尾折板、侧翼板、导泥板依次沿宽边方向以变化的角度焊接在一起构成,当所述两块单侧板连接成型时,在两导泥板之间间隔部分由连接板连接,两导泥板之间的开口小,两翼尾折板之间的开口大。
[0012]一种利用所述翼形板进行的油水泥分离方法,含水原油采出液沿长度方向流过翼形板,采出液油相之中的水滴在重力作用下,沉降在侧翼板的上板面,并聚集在由两个侧翼板构成的集水区内;采出液水相之中的油滴上浮至侧翼板的下板面聚集成油膜,并在浮力的作用下,沿侧翼板的斜面向翼尾折板的尾部方向向上滑移,而后经翼尾折板浮升至位于翼形板上方的油相之中;采出液水相之中的泥砂也在重力作用下,沉降在侧翼板的上板面,并沿侧翼板斜面滑脱至集水区底部,而后经导泥板向下排出。
[0013]一种对开式翼形板组合体,是由多个所述对开式翼形板以一定间距上、下叠摞而成;其中各层侧翼板以同一倾角和一定间距相互平行设置形成浅池分离空间;各层翼尾折板以不同的角度和较小的间隙设置形成油膜向上浮升通道,位于下部的翼尾折板向外扩展,错位衔接上部的翼尾折板;位于上层的导泥板的出口对着下层导泥板的进口,形成泥砂下排通道。
[0014]一种利用所述的翼形板组合体进行的油水泥分离方法,含水原油采出液沿长度方向流过翼形板组合体时,油相中的水滴水相中在重力作用下,沉降在各层侧翼板的上板面;水相中的油滴在浅池分离空间内被拦截并聚集在各层侧翼板的下表面,形成油膜,而后沿侧翼板下表面滑脱浮升至由各层翼尾折板构成的浮升通道,再向上浮升到卧式分离设备上部的油相空间;从油相沉降下来的水相和浮去油滴的水相则聚集在由对置的侧翼板围成的集水区内,流向容器下部的水空间;泥砂从采出液中沉降下来聚集在侧翼板上表面,形成泥膜后,沿各侧翼板上表面滑脱到由各层导泥板构成的下排通道内。
[0015]一种含有翼形板及组合体的油水泥分离构件,所述对开式翼形板组合体以长度方向与容器轴线平行的方式充满在采出液卧式分离设备的整个液相空间内,组合体边缘与卧式分离设备罐壁间保持一定间隙;沿着组合体长度方向,在最底层的导泥板上,连续设置多个漏斗形集泥槽,各集泥槽底部连接导泥管,在正对导泥管的卧式分离设备的底部设收泥包和排泥口。
[0016]一种利用所述的构件进行的油水泥分离方法,过程为:1)将含水原油采出液从卧式分离设备的入口端输入,采出液在翼形板组合体构成的多层浅池空间中流动时,脱去水滴的油相和水相中的油滴自采出液中向上浮升出来,被拦截并聚集在各层侧翼板的下表面,形成油膜后,沿侧翼板下表面滑脱浮升至由上、下翼尾折板形成的排油通道中,并继续向上浮升到卧式分离设备上部的油相空间,向油出口方向流动;
[0017]2)从油相中沉降下来的水滴和浮去油滴的水相则聚集在由对置的两块侧翼板构成的集水区内,并沿容器的下部空间向水出口方向流动;
[0018]3)泥砂从采出液中沉降下来聚集在各侧翼板上表面,形成泥膜后,沿侧翼板上表面滑脱到由各层导泥板构成的排泥通道内,而后进入底层的漏斗形集泥槽中,并经导泥管排入收泥包中,最后由排泥口在线排出卧式分离设备。
[0019]采用本发明的技术方案,建造了内置对开式多层翼形板组合体的工业规模卧式三相分离装置。试验结果表明,由于翼形板结构的设计,使该三相分离装置比内置填料堆的常规三相分离器提高分离效率I倍以上,比采用陶瓷材料和不锈钢材料的填料堆,节省工程投资40-50%。对开式翼形板结构,利用由翼尾折板、侧翼板、导泥板依次沿宽边方向以变化的角度焊接在一起构成的单侧板,构造油水分离界面,使油相沿板下斜面浮升,使水和泥沙沿板上斜面下沉,实现了有效的油水泥分离。翼形板组合体结构,利用侧翼板形成的水浅池空间,以及翼尾折板形成的油滴上浮通道,以及导泥板形成的泥砂下排通道,使油相、水相、泥砂分别聚集排出,实现了更高效的分离。
[0020]本发明通过构建一种对开式翼形板及其组合体,通过形成贯通的长行程浅池空间来提高和保持其油水、泥水的分离效率,并抑制油水反混,防止泥砂堵塞,进而取代填料堆,可设置在卧式容器中使用。
【专利附图】

【附图说明】:
[0021]图1填料式采出液分离设备内部结构原理图。
[0022]图2对开式翼形板横断面图。
[0023]图3对开式翼形板俯视图。
[0024]图4对开式翼形板工作原理图。
[0025]图5多层翼形板叠摞设置横断面图。
[0026]图6对开式翼形板组合体在卧室容器中设置图。
[0027]图7对开式翼形板组合体在卧室容器中设置横断面图。
[0028]其中,各标号代表:
[0029]1.翼尾折板2.侧翼板3.导泥板4.连接板5.集泥槽6.泥管7.收泥包8.排泥口 9.卧式分离设备10.现有技术使用的陶瓷或塑料拉西环填料11.现有技术使用的波纹板块填料12.现有技术中在填料堆出口端面上形成的油水混合带
【具体实施方式】:
[0030]本发明一种对开式翼形板及其组合体高效油水泥分离构件,主要解决现行油田含水原油采出液卧式分离设备内置迷宫式填料堆产生填料表面润湿特性失效、分离效率折损以及泥砂堵塞严重的问题。以下结合附图详述本发明:
[0031]一、对开式翼形板结构
[0032]结合附图2、3所示,一种对开式翼形板,是由两块单侧板以一定角度对称设置,并在二者之间隔段连接一连接板4,从而形成一个上端开口大、下端开口小的翼形结构。每一单侧板是由一翼尾折板1、一侧翼板2、一导泥板3依次沿宽边方向以变化的角度焊接在一起构成的一个板块,使得两块单侧板在通过连接板4连接时,翼尾折板I 一端的开口大,导泥板3的一端开口小,物体有从尾翼折板端向导泥板端滑动的趋势。必须地是,连接板4分为几块,隔段焊接在两块导泥板3之间,以留出导泥板下端的流通通道。
[0033]当把对开式翼形板置于含水原油采出液中时(图4),采出液油相之中的水滴在重力作用下,沉降在侧翼板2的上板面上,并聚集在由两个侧翼板2构成的集水区内;采出液水相之中的油滴上浮至侧翼板2的下板面上聚集成油膜并在浮力的作用下,沿侧翼板2的斜面向翼尾折板I的尾部方向向上滑移,而后经翼尾折板I浮升至位于翼形板上方的油相之中;采出液水相之中的泥砂也在重力作用下,沉降在侧翼板2的上板面上,并沿侧翼板斜面滑脱至集水区底部,而后经导泥板3向下排出;从而,实现油、水、泥三相分离。
[0034]所以说,在对开式翼形板的结构中,翼尾折板I的作用是引导来自侧翼板2下表面的油膜向分离容器上部浮升;侧翼板2的作用是构成油、水、泥分离浅池空间,其下表面拦截和聚集从采出液中浮升出来的油珠,其上表面用于积存浮升油珠后的水相和接收从采出液中沉降下来的泥砂;导泥板3的作用是构成泥砂运移通道,将从侧翼板2上表面滑脱下来的泥砂引导到容器下部的集泥槽中。
[0035]二、对开式翼形板组合体结构
[0036]如图5所示,将多个单层对开式翼形板以一定间距上、下叠摞而构成对开式翼形板组合体。其中每层对开式翼形板的侧翼板2以同一倾角和一定间距相互平行设置,形成浅池分离空间;各翼尾折板I以不同的角度和较小的间隙设置,形成油膜向上浮升通道;上层对开式翼形板导泥板的出口对着下层对开式翼形板导泥板的进口,形成泥砂下排通道,位于下部的翼尾折板向外扩展,错位衔接上部的翼尾折板;位于上层的导泥板的出口则对着下层导泥板的进口,形成泥砂下排通道。这种多层翼形板组合体的结构形式,具有大幅度提高油水泥分离效率的功能。
[0037]利用该翼形板组合体进行的油水泥分离时,含水原油采出液沿长度方向流过翼形板组合体时,油相中的水滴水相中在重力作用下,沉降在各层侧翼板2的上板面;水相中的油滴在浅池分离空间内被拦截并聚集在各层侧翼板2的下表面,形成油膜,而后沿侧翼板2下表面滑脱浮升至由各层翼尾折板I构成的浮升通道,再向上浮升到卧式分离设备9上部的油相空间;从油相沉降下来的水相和浮去油滴的水相则聚集在由对置的侧翼板2围成的集水区内,流向容器下部的水空间;泥砂从采出液中沉降下来聚集在侧翼板2上表面,形成泥膜后,沿各侧翼板)上表面滑脱到由各层导泥板3构成的下排通道内。
[0038]三、一种翼形板油水泥分离构件
[0039]一种油水泥分离构件,为内置对开式翼形板组合体分离排泥形式。如图6、7所示,对开式翼形板组合体在卧室容器中设置方式是:将对开式翼形板组合体(图5所示)沿长度方向与容器轴线平行的方式设置在采出液卧式分离设备9之中,以其横截面边缘与卧式分离设备9横截面边缘(罐壁)保持一定间隙的方式充满该设备的整个液相空间;沿着对开式翼形板组合体长度方向和卧式分离设备9对应的长度方向,在最底层对开式翼形板的导泥板3上,连续设置多个漏斗形集泥槽5,各集泥槽5底部连接导泥管6,在正对导泥管6的卧式分离设备9的底部设收泥包7和排泥口 8,泥砂从集泥槽5大截面的上口进入,沿漏斗斜面滑脱至小截面的下口,进入导泥管6,使由对开式翼形板组合体收集到的泥砂经集泥槽5排至卧式分离设备9底部的收泥包7,而后,经排泥口 8在线排出。
[0040]使用前述分离构件进行油水泥分离,是将含水原油采出液从卧式分离设备9的横截面入口端输入到由对开式翼形板组合体形成的多层贯通的浅池分离空间中,采出液在由侧翼板2构成的多层浅池空间中进行油、水、泥分离,分离过程为:
[0041]I)采出液在多层浅池空间中流动时,脱去水滴的油相和水相中的油滴自采出液中向上浮升出来,被拦截并聚集在侧翼板2的下表面,形成油膜后,沿侧翼板2下表面的斜面滑脱浮升至翼尾折板I处的排油通道,并向上浮升到卧式分离设备9上部的油相空间,向油出口方向流动;
[0042]2)从油相中沉降下来的水滴和浮去油滴的水相则聚集在由侧翼板2上表面构成的集水区内,并沿容器的下部空间向水出口方向流动;
[0043]3)泥砂也从采出液中沉降下来聚集在侧翼板2上表面,形成泥膜后,沿侧翼板2上表面的斜面滑脱到由导泥板3构成的排泥通道内,而后进入最底层翼形板的漏斗形集泥槽5中,并经导泥管6排入收泥包7中,最后由排泥口 8在线排出卧式分离设备9。
[0044]下面是具体的实施例及其取得的效果介绍:
[0045]采用本发明的技术方案,建造了一台内置对开式翼形板组合体的Φ1.4Χ15Π1的卧式三相分离器,在容器中设置了浸在液面以下的层间距为40mm、长度为IOm的对开式多层翼形板组合体,取得了如下效果:
[0046]当进液含水率为96.7%、温度为35.3C°的特高含水原油采出液经该设备入口端沉降分层后,进入到对开式翼形板组合体之中,仅经过2.47min处理后,其出油含水率就由46.3%降到了 15.6%,达到了出油含水率〈30%的指标要求;出水含油量由1962mg/L降到了585mg/L,达到了出水含油量〈1000mg/L的指标要求,而且可分离和收集采出液中80%以上的泥砂,比内置填料堆的常规三相分离器提高分离效率I倍以上,节省工程投资40-50%以上。
【权利要求】
1.一种对开式翼形板,其特征为:是由两块单侧板以一定角度对称设置,中间间隔部分由连接板(4)连接形成的一个上端开口大、下端开口小的翼形结构;其中每一所述单侧板是由翼尾折板(I)、侧翼板(2)、导泥板(3)依次沿宽边方向以变化的角度焊接在一起构成,当所述两块单侧板连接成型时,在两导泥板(3)之间间隔部分由连接板(4)连接,两导泥板(3)之间的开口小,两翼尾折板(I)之间的开口大。
2.权利要求1所述的对开式翼形板形成的一种对开式翼形板组合体,其特征为:是由多个所述对开式翼形板以一定间距上、下叠摞而成;其中各层侧翼板(2)以同一倾角和一定间距相互平行设置形成浅池分离空间;各层翼尾折板(I)以不同的角度和较小的间隙设置形成油膜向上浮升通道,位于下部的翼尾折板向外扩展,错位衔接上部的翼尾折板;位于上层的导泥板(3)的出口对着下层导泥板(3)的进口,形成泥砂下排通道。
3.一种含有权利要求1所述翼形板及权利要求2所述对开式翼形板组合体的油水泥分离构件,其特征为:所述对开式翼形板组合体以长度方向与容器轴线平行的方式充满在采出液卧式分离设备(9)的整个液相空间内,组合体边缘与卧式分离设备(9)罐壁间保持一定间隙;沿着组合体长度方向,在最底层的导泥板(3)上,连续设置多个漏斗形集泥槽(5),各集泥槽(5)底部连接导泥管(6),在正对导泥管(6)的卧式分离设备(9)的底部设收泥包(7)和排泥口(8)。
4.一种利用权利要求1所述的翼形板进行的油水泥分离方法,其特征为:含水原油采出液沿长度方向流过翼形板,采出液油相之中的水滴在重力作用下,沉降在侧翼板(2)的上板面,并聚集在由两个侧翼板(2)构成的集水区内;采出液水相之中的油滴上浮至侧翼板(2)的下板面聚集成油膜,并在浮力的作用下,沿侧翼板(2)的斜面向翼尾折板(I)的尾部方向向上滑移,而后经翼尾折板(I)浮升至位于翼形板上方的油相之中;采出液水相之中的泥砂也在重力作用下,沉降在侧翼板(2)的上板面,并沿侧翼板斜面滑脱至集水区底部,而后经导泥板(3)向 下排出。
5.一种利用权利要求2所述的翼形板组合体进行的油水泥分离方法,其特征为:含水原油采出液沿长度方向流过翼形板组合体时,油相中的水滴水相中在重力作用下,沉降在各层侧翼板(2)的上板面;水相中的油滴在浅池分离空间内被拦截并聚集在各层侧翼板(2)的下表面,形成油膜,而后沿侧翼板(2)下表面滑脱浮升至由各层翼尾折板(I)构成的浮升通道,再向上浮升到卧式分离设备(9)上部的油相空间;从油相沉降下来的水相和浮去油滴的水相则聚集在由对置的侧翼板(2)围成的集水区内,流向容器下部的水空间;泥砂从采出液中沉降下来聚集在侧翼板(2)上表面,形成泥膜后,沿各侧翼板(2)上表面滑脱到由各层导泥板(3)构成的下排通道内。
6.一种利用权利要求3所述的构件进行的油水泥分离方法,过程为: 1)将含水原油采出液从卧式分离设备(9)的入口端输入,采出液在翼形板组合体构成的多层浅池空间中流动时,脱去水滴的油相和水相中的油滴自采出液中向上浮升出来,被拦截并聚集在各层侧翼板(2)的下表面,形成油膜后,沿侧翼板(2)下表面滑脱浮升至由上、下翼尾折板(I)形成的排油通道中,并继续向上浮升到卧式分离设备(9)上部的油相空间,向油出口方向流动; 2)从油相中沉降下来的水滴和浮去油滴的水相则聚集在由对置的两块侧翼板(2)构成的集水区内,并沿 容器的下部空间向水出口方向流动;3)泥砂从采出液中沉降下来聚集在各侧翼板(2 )上表面,形成泥膜后,沿侧翼板(2 )上表面滑脱到由各层导泥板(3)构成的排泥通道内,而后进入底层的漏斗形集泥槽(5)中,并经导泥管(6 )排入收泥包( 7 )中,最后由排泥口( 8 )在线排出卧式分离设备(9 )。
【文档编号】B01D21/02GK103752042SQ201410015985
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2013年1月29日
【发明者】宋承毅, 张延松 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 大庆油田有限责任公司, 大庆油田工程有限公司
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