基于石墨烯复合泡沫的油水分离装置的制作方法

本发明属于石油工程领域，具体涉及一种基于超亲油超疏水石墨烯复合泡沫的多级油水分离装置。

背景技术：

我国大部分油田已步入中后期，为提高原油采收率，降低开采难度，通常需要向油井内注入大量水，据统计部分油井采出液中含水率超过90％。因此，油水分离逐渐发展成为石油工程领域的一个重要研究方向。

目前，普遍采用三相分离器进行油水分离作业，但由于结构复杂，混合液腐蚀性强等因素，部分关键部件易损伤失效，如进出口波纹板脱落，进出口散液板脱落等。进而导致停工减产，造成巨大经济损失。因此，如何简单高效的针对管道输送的油水混合液直接开展连续油水分离作业成为亟待解决的问题。

石墨烯复合泡沫因其高孔隙率、化学性质稳定、超亲油超疏水等优势在油水分离领域具有潜在的应用价值。因此，基于超亲油超疏水石墨烯复合泡沫设计新型油水分离装置具有重要意义，而现有基于石墨烯复合泡沫的低压油水分离装置对于高压井口油水采出液难以开展连续的油水分离作业。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种基于石墨烯复合泡沫的油水分离装置。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：基于石墨烯复合泡沫的油水分离装置，包括顺次连接的至少一级油水分离模块和电动抽液泵，油水分离模块持续对混合液进行油相和水相的分离作业，电动抽液泵用于提高液相输送动力；

所述的油水分离模块包括壳体、与壳体连通的用于流入油水混合液的进液管，保证油水混合液中分布在上层的油相顺利流入壳体内、与壳体连通的用于输送分离后水相的输水管，且进液管下部与输水管连通，分布在下层的水相通过进液管下部流入输水管，进入下一级油水分离模块或由最末级油水分离模块的输水管流出、与壳体连通的用于输送分离后油相的输油管，以及为油水分离模块提供动力的动力系统；

所述的动力系统包括与外置电源连接提供动力的电机、传递动力的皮带及通过皮带传动与电机连接的转向器、与转向器连接的活塞杆，活塞杆末端设置有活塞，且活塞同轴设置于壳体内部，转向器将旋转运动转换为直线运动，并通过活塞杆带动活塞在壳体内沿竖直方向进行周期性往复运动，从而周期性的将石墨烯复合泡沫中吸收的油相通过出油口挤入输油管；

所述的壳体上部与其同轴设置有滤油网，壳体侧壁滤油网上方设置有与输油管连通的出油口，活塞与滤油网配合，将石墨烯复合泡沫中吸收的油相通过出油口挤入输油管，壳体内部滤油网与活塞之间设置有石墨烯复合泡沫，石墨烯复合泡沫用于吸收从进液管流入的油水混合液中分布在上层的油相，壳体用于容纳并保护石墨烯复合泡沫，壳体底部设置有出水口及出水口周圈防止活塞滑落的活塞挡板，且壳体通过出水口与输水管连通，未被吸收的油相通过出水口流入输水管，进入下一级油水分离模块或由最末级油水分离模块的输水管流出，壳体顶部及滤油网中心分别设置有配合活塞杆穿过的通孔；

所述的进液管连通于壳体侧壁下部覆盖有石墨烯复合泡沫的区域，且进液管与壳体之间设置有通油网，不阻碍油水混合液流入的前提下将石墨烯复合泡沫限制于壳体内；

所述的电动抽液泵分别连接于最末级油水分离模块的输水管和输油管。

第一级油水分离模块的进液管连接至外置油水混合液输送管路，后面每一级油水分离模块的进液管均连接至其前一级油水分离模块的输水管，各级油水分离模块的输油管顺次连通。

所述的出油口通过输油支管与输油管连通。

所述的所述的进液管下部和出水口均顺次通过输水支管及异径管与输水管连通，且出水口连接至输水支管顶部。

本发明提供了一种基于超亲油超疏水石墨烯复合泡沫的油水分离装置，用于将油井采出的高压油水混合液直接进行油水分离。有效避免了三相分离器中部分关键部件的损伤失效威胁，显著降低了停工检修造成的经济损失，节约了成本。通过石墨烯复合泡沫的超亲油超疏水性能代替高耗能的机械式油水分离作业，实现高效、绿色、安全的实现油水分离。在开展油水分离作业时，将高压油水混合液直接通入油水分离模块持续进行多级分离，显著提高了油相和水相的分离程度，提高了原油产量，减少了含油污水的排放。

附图说明

图1为油水分离装置结构示意图；

图2为壳体结构示意图；

图3为滤油网结构示意图；

图4为多级油水分离模块结构示意图。

其中，1、油水分离模块，2、进液管，3、石墨烯复合泡沫，4、活塞杆，5、壳体，6、电机，7、皮带，8、换向器，9、输油管，10、输油支管，11、滤油网，12、输水管，13、异径管，14、输水支管，15、出水口，16、活塞挡板，17、活塞，18、通油网，19、电动抽液泵，20、出油口，21、通孔。

具体实施方式

如图所示，基于石墨烯复合泡沫的油水分离装置，包括顺次连接的至少一级油水分离模块1和电动抽液泵19；

所述的油水分离模块1包括壳体5、与壳体5连通的用于流入油水混合液的进液管2、与壳体5连通的用于输送分离后水相的输水管12，且进液管2下部与输水管12连通、与壳体5连通的用于输送分离后油相的输油管9，以及为油水分离模块1提供动力的动力系统；

所述的动力系统包括与外置电源连接的电机6、皮带7及通过皮带7传动与电机6连接的转向器8、与转向器8连接的活塞杆4，活塞杆4末端设置有活塞17，且活塞17同轴设置于壳体5内部；

所述的壳体5上部与其同轴设置有滤油网11，壳体5侧壁滤油网11上方设置有与输油管9连通的出油口20，壳体5内部滤油网11与活塞17之间设置有石墨烯复合泡沫3，壳体5底部设置有出水口15及出水口15周圈的活塞挡板16，且壳体5通过出水口15与输水管12连通，壳体5顶部及滤油网11中心分别设置有配合活塞杆4穿过的通孔21；

所述的进液管2连通于壳体5侧壁下部覆盖有石墨烯复合泡沫3的区域，且进液管2与壳体5之间设置有通油网18；

所述的电动抽液泵19分别连接于最末级油水分离模块1的输水管12和输油管9。

第一级油水分离模块1的进液管2连接至外置油水混合液输送管路，后面每一级油水分离模块1的进液管2均连接至其前一级油水分离模块1的输水管12，各级油水分离模块1的输油管9顺次连通。

所述的出油口20通过输油支管10与输油管9连通。

所述的所述的进液管2下部和出水口15均顺次通过输水支管14及异径管13与输水管12连通，且出水口15连接至输水支管14顶部。

由外置油水混合液输送管路流入进液管2的高压油水混合液，由于密度差异，油相主要分布于上层，水相主要分布于下层。开展油水分离作业时，启动电源，电机6通过皮带7带动转向器8运转，并通过活塞杆4带动活塞17沿竖直方向进行周期性往复运动。当活塞17下行时，分布在上层的油相通过通油网18流入壳体5，与石墨烯复合泡沫3接触并被迅速吸收，当活塞17上行时，活塞17与滤油网11配合，使石墨烯复合泡沫3被活塞17和滤油网11挤压，将石墨烯复合泡沫3中吸收的油相通过出油口20挤入输油管9，并在电动抽液泵19的作用下由输油管9流出。分布在下层的水相及未被吸收的油相通过进液管2下部或出水口15流入输水管12，进入下一级油水分离模块1或由最末级油水分离模块1的输水管12流出，实现高效、绿色、安全的实现油水分离。