用于从含油采出水中分离石油的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于从含油采出水中分离石油的方法，以及用于从含油采出水中分离石油的设备。
【背景技术】
[0002]在全球，与石油和天然气生产相关联的产水量是产油量的三倍以上。因此平均含水率约为油井采出物的75%。含水量在不断增加。大约10年前，含水量约为70%。油田历史越久，含水率就成比例增加，而开发用于处理水库的方法越先进，勘探到的新油田越多，含水率也就成比例减少。与此同时，环境条件也愈加严峻且更加难以满足。操作者面临的挑战不断增加且出现了对更好、更小(diminished)、更有成本效益的技术的需求。水处理的成本参与确定采出多高水含量可以盈利。这还取决于油价。
【发明内容】
[0003]本发明可以用于提供一种用于采出水，包含供全球岸上和海上油料设施使用的提纯系统。随着井内流从油井中出来的采出水与石油和气体分离，接着被提纯并排入海中或重新注入水库中。采出水是地层水、开采残余化学物质和重新注入的水(在进行开采的设施上)的混合物。油田不同，采出水的所含物和成分也会有所不同，即使在同一个油田中，采出水的所含物和成分也会因油井的不同而变化。另外，一个油井中的成分将会随时间变化。例如，挪威石油平台每一分钟将处理约400立方米的水。随着挪威陆架更加成熟、石油含量越来越少且水含量越来越多，采出水强劲增加。在2007年，挪威陆架上处理了大约2亿立方米的采出水。其中大约90%的水排入了海中。
[0004]本发明的目标进一步在于改进采出水的净化且因此降低纯净水中的石油的ppm水平。
[0005]本发明提供一种用于从含油采出水中分离石油的设备，其中所述设备的实施例包括以下项:
[0006]-储槽，其包含侧壁和中空内部；
[0007]-注气管线；
[0008]-入口管，其延伸到储槽内部且与注气管线连接；
[0009]-喷嘴，其从入口管延伸到储槽室；
[0010]-穿孔挡板，其相对于储槽侧壁径向向内延伸；
[0011]-储槽的底部中的出口；以及
[0012]-储槽的顶部处的出口。
[0013]此外，本发明的实施例提供一种用于从含油采出水中分离石油的方法，其中供应含油采出水且将所述含油采出水与含气成分混合，含气和油的采出水混合物被输送至延伸到储槽内部的入口管，所述混合物通过从入口管延伸到储槽室的喷嘴扩散，采出水混合物的向下流通过穿孔挡板被均衡，石油和粘附着油滴的气体将上升到储槽的顶部处的出口，且被排出；并且净化水被传送到储槽的底部中的出口。
[0014]在另一实施例中，至少一个导流板安装在每一出口喷嘴的下方。此导流板沿着储槽壁在切线方向上引导水。为了获得更好的混合，一个导流板优选地在下一出口喷嘴上方引导水混合物。可以安装至少一个护罩以沿着导流板引导水。
【附图说明】
[0015]现将参考以下附图描述本发明的实施例:
[0016]图1示出用于采出水的提纯系统。
[0017]图2示出与任选的顶部喷嘴相关的细节。
[0018]图3示出具有三个级的提纯系统。
[0019]图4示出用于提纯系统的分离级。
[0020]图5示出具有呈内部环形壁形式的护罩的分离器储槽内侧的两个部分。
[0021]图6示出从下往上看到的如图5中的分离器储槽内侧的相同部分。
[0022]图7示出其中穿孔挡板固定到护罩内侧的下部部分的本发明的实施例。
【具体实施方式】
[0023]在图1中，来自石油/水分离器或如水力旋流器、排气槽或类似者等的其它提纯设备的采出水可以在直通入口 I中被输送。此采出水通过注气管线2被提供气体并且与气体混合器3中的进水混合在一起。或者，气体混合器3替换成以进水为驱动力的注射器(喷射器)，该注射器(喷射器)通过管子4从储槽的顶部吸入气体。所添加或循环的典型气体量可以大致为在操作压力下的进水输送流的3%至7%。这一数据会随进水中存在的残余气体量的多少而变化。气体和含油的水的混合物通过底部5输送至延伸到储槽内部的入口管中。在内部管的顶部中，存在将水分布到一个或多个分布管的分支构件6，该分布管具有用于控制进入储槽的气体/水混合物的速度的出口喷嘴7。这些沿着储槽壁在切线方向上终止。由于储槽中的管子/喷嘴的切线终止，在储槽中实现循环，提供水、气体和石油的混合。这样可以导致气泡与油滴之间良好的接触。为了避免来自喷嘴的水在储槽中不直接向下流动而是与进水/进气混合，不同解决方案都是可能的。
[0024]导流板8.1可以安装在出口喷嘴中的每一个的下方，该出口喷嘴是流进入储槽中的入口。这样可以使水在下一个出口喷嘴上方，从而使其中已释放了大气泡的水能与进水混合，以便气体与油滴之间更好地混合/接触。
[0025]此外，护罩39(图5中示出)可以相对于导流板8.1以30°至150°的角度布置在导流板8.1的内侧上，以确保来自一个出口喷嘴7的流与来自下一出口喷嘴7的流汇合。在此实施例中，护罩39相对于导流板8.1固定为处于几乎垂直位置(大约90° )的内部环形壁。护罩39还可以不连续地布置在导流板8.1的内侧上。护罩39的高度几乎可以是任何高度，但通常优选地该高度对应于导流板8.1的宽度。
[0026]根据本发明的实施例，安装在分离器储槽中的穿孔挡扳41的引入将限制或调节混合物的流且有助于该流的均匀分布。挡板41的穿孔可以包含具有不同大小和形状的开口。该开口可以均匀分布以获得均匀流速。开口面积与挡板41的固体材料之间的优选(尽管不仅仅是)比率应取决于储槽的大小和容量来确定。此开口面积应为挡板41面积的最少15%。图7示出其中挡板41固定到例如下部部分或任何其它合适位置等的护罩的内侧部分的本发明的实施例。穿孔挡扳可以独立地使用或与导流板和/或护罩组合使用。例如，挡板41可以位于喷嘴7、导流板8.1和护罩39的下方以限制或调节整个容器内的流。
[0027]为了也在储槽的中心中实现良好的混合，可调整喷嘴构件26可以任选地安装在入口管的顶部上，参看图2和图3。该喷嘴构件从中心向外扩散液体/气体混合物，并且将此种液体/气体混合物与来自出口喷嘴7的液体/气体混合物混合。粘附着油滴的气体将上升到储槽中液体的表面处，然后与一些水一起在储槽顶部的浸没出口(submergedoutlet)9中被输送出。此排出借助于阀门10控制。此流中的石油/水混合比率取决于阀门开度。
[0028]与储槽中向下的水速度相比具有较小递增速度的带有气泡的水可以穿过填充材料“层”(bed)，该填充材料层选自包括尤其是拉西环(Raschig rings) 11或类似者的群组并且粘附有石油的气泡附着于该填充材料层，从而进一步一起增长并且以此实现超过递减水速度的浮力且上浮到表面。从这个“层”供应的纯净(经过处理的)水会在储槽的底部的出口 12中流出，且之后该水被排出13或任选地注入水库作为压力支持。在流量计14上测量此量。来自储槽的水出口的部分流15将借助于泵16循环回到储槽中。再循环的量借助于阀门17控制。气体通过注入点18被供应并且随后通过将气体混合到水中的混合器19输送到此流中。或者，可以借助于替代混合器19的注射器从储槽20的顶部吸入气体。典型气体量可以大致是在操作压力下的进水输送流的3%至7%。典型再循环量将是储槽的最大设计速率的30%至70%。将从流量计21中读取再循环的量。内管22外侧是外管，该外管在两端均被密封靠着(against)内管22。因此，腔室23形成于再循环流15所进入的这些管子之间。将水分布到一个或多个管子的分支构件24位于此腔室的顶部中，该管子具有用于控制进入储槽中的气体/水混合物的速度的出口喷嘴25。这些沿着储槽壁在切线方向上终止。为了避免来自喷嘴的水在储槽中不直接向下流动而是与进水/进气混合，至少一个导流板8.2安装在入口中的每一个的下方。这样可以使水在下一入口上方，从而使其中已释放了大气泡的水能与进水混合，以便气体与油滴之间更好地混合/接触。或者，此流可以在距入口管的任何距离处随着下面的导流板和外部的垂直壁在切线方向上分布。或者，此流还可以从管子的出口处垂直向上分布。或者，上述分布可以与关于出口喷嘴7的所描述的分布反向地被引导。就这一点而言，从上部喷嘴系统/混合分离的水被提供纯净水/气体混合物和石油(纯净水/气体混合物和石油可能跟随该水流动)会再次接触混合在水中的气泡，并且以此形成石油/气体的新接触区域，从而产生更