专利名称：一种用于三次采油采出液的柔性脱水装置及方法
技术领域：
本发明属于石油化工领域，涉及一种柔性脱水装置及方法，具体涉及一种用于三次采油采出液的柔性脱水装置及方法。
背景技术：
作为世界性的主要能源，石油这种非再生资源在今后几十年内仍能保持在能源结构中的领先地位，因此，如何提高石油采收率，将地下能源尽可能多地开采出来，便成了石油行业以及整个社会关心的问题。石油开采主要分为三个阶段，即一次采油、二次采油、三次采油。一次采油和二次采油只能采出地下原油的25%-50%。当二次采油开展几十年后，剩余的油以不连续的油块被圈捕在油藏砂岩空隙中，此时采出液中含有大量的水，正常含水约80% -90%，有的甚至达98%以上，这时开采已没有经济效益。为此约有储量的60%-70%的原油，只能依靠其他物理和化学方法进行开采，又发展了以改变原油与驱油剂之间的界面张力和扩大波及体积为主的采油技术，其特征为注入特殊流体(如聚合物溶液、碱溶液、表面活性剂溶液或体系、二氧化碳、水蒸气等)，这样的开采称为“三次采油”，目的就是为了提高采收率，尽可能多地将地下原油开采出来。显然，只要经济上合理，三次采油之后还会发展为更高“层次” 的采油(如四次采油等)，国外亦称EOR(Enhanced Oil Recovery)，即强化采油。根据对我国十三个主要油田的82个注水开发区进行的调查，目前产出液含水量达90%以上，开展三次采油迫在眉捷。从1986年以来，三次采油技术已列入国家重点科技攻关项目中，进行了大量的工作研究使得我国的三次采油技术达到了世界领先水平。据新闻报道，大庆三次采油技术成为世界名牌，处于世界领先水平，在大庆油田产量接替中发挥了决定性作用。国外EOR技术早期以美国发展最快，但在1981年后一些石油公司停止了投资大、采收率高的EOR试验，EOR的发展受到较大冲击，美国的EOR技术发展缓慢。前苏联油田在50至60年代处于注水鼎盛时期，其它的EOR技术几乎没有发展，直到80年代后，才开始重视除注水之外的其它EOR技术，EOR技术从此有了较大发展。总的说来，国外大面积长期使用聚合物驱或EOR技术的区块较少。从1993年开始我国在大庆油田、胜利油田进行注聚合物驱和“三元复合驱”先导性矿场试验。十多年来，聚合物驱油效果得到了一致认可，分别比水驱的采收率提高21. 1% 和13.4%。但随着注聚规模的扩大，使用聚合物时间的加长，暴露出来的问题也越来越多， 由于采出液中化学剂的存在，返出的聚合物量逐步增加，使得采出的原油乳化液油-水界面张力降低到lX10_2mN/m，采出的原油乳化液稳定性增加，自然游离出的污水和破乳脱出的水，含油量大幅上升，给污水处理和污水回注带来了很大困难。目前，大庆油田三采采出液处理后污水含油为3000mg/l以上，甚至某些区块脱后污水因含油过高无法处理，近30% 的油又随污水注入地层；胜利油田孤岛油区，经过十多年的注聚合物驱，目前采出的原油中聚合物含量达120mg/l左右，采出液经脱水处理平均污水含油2500mg/l以上，最高达 6000-7000mg/l，并且外输油含水一直处于波动状态，平均超过5 %，需与其他区块低含水外输油混输才能合格，严重影响了现场的正常生产，因此高效的油水一体化处理药剂的研制和及时评价药剂性能及作用特征的多功能脱水装置的建立迫在眉梢。专利显示(US5693216、US5921912、US5045212)，国外EOR 技术的运用也带来了 0/ W型乳化油，可利用阳离子聚合物进行处理或在化学破乳前加入进行预脱处理。该类型乳液类似于国内注聚合物驱油进行十年左右的现场情况，加入预脱剂能有效地控制污水含油。 随着注聚合物的进行，预脱剂的加入直接影响原油脱水，保证了污水合格却导致原油含水偏高。国内也有很多专门针对聚合物驱油含聚污水处理的研究报道，大部分是利用化学药剂或改进流程、设备悬浮出污水中的油，但并没有注意到回收油进入原油处理系统，会导致系统混乱，电脱水器电场倒伏，电脱失去作用的实际情况。孤岛现场试验表明，包括国外的 Clariant公司在内的国内外厂家还没有一种针对含油污水处理的药剂在合理成本控制范围内能保证油、水同时达标的时间超过一周的。可以说，三采技术的迅猛发展，带来了很大的经济效益，但油水一体化处理药剂的研究技术严重滞后，直接影响了三采技术的充分应用，迫使其间歇性停用。目前现场生产中还没有能够完全解决三次采油采出液处理的化学药剂。无论大庆油田还是胜利油田等，时常发生采出液集输处理问题，基本都是减小现场驱油剂注入量或停止注入一段时间，或将含水较高的不合格油强行输出，与其他区块含水较低的外输油混合输出。“三次采油”采出液集输处理中油水一体化药剂的研究和及时的现场评价、快速更换已成为制约三采技术进一步扩大使用规模的主要因素之一。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，建立一套模拟现场实际运行流程的用于三次采油采出液的柔性脱水装置，并提供相应的方法。其技术方案为一种用于三次采油采出液的柔性脱水装置，主要由三相分离器1、一次沉降罐2、 二次沉降罐3、电加热炉4、热沉降罐5、电脱水器6构成。该装置可用于三次采油采出液全流程模拟处理，也可根据现场工艺脱水流程每次沉降溢油含水量的要求进行局部流程脱水药剂的试验，一旦出现含水偏高现象即可选择对该步骤乳化油来液改变药剂进行试验，药剂通过柱塞泵注入管线。若为局部试验，关闭前段出口阀门，直接将试验乳化油引入装置对应的脱水装置并注入合适药剂，考察上端溢油的含水。根据药剂的脱水速率、脱水率、脱水水质、现场原油停留时间考察药剂的作用效果，并根据该药剂亲油、亲水性的大小及在油、水相中的分配判断其适用于哪段溢油的进一步脱水从而选择合适的加药点。流程运行中应保持沉降罐上层油层及中间水层的高度相对稳定，通过实时监测的阀门的开度大小调节原油的流量。电脱水器通过外接的介电常数实时监控装置显示上层电极板间原油的电学参数。一种用于三次采油采出液的脱水方法，三相分离器1采出液中油、水、气的初步分离，其底部排出大量的含油污水游离水并排进水站，顶部排出伴生气体，中间的含水乳化油进入一次沉降罐2，一次沉降罐2进行进一步脱水，其上部出来的溢油进入二次沉降罐3，在二次沉降罐3中进行更深度的脱水，使乳化油含水量进一步降低。电加热炉4对二次沉降罐3来油进行升温，进入热沉降罐5，使得乳化油中含水量降低至30 %以下达到乳化油进入电脱水器的指标要求。电脱水器中利用电场的作用使得原油中的乳化水进一步聚并、沉降。 从而达到外输油含水标准0. 5%以下。该装置既可以进行全流程试验，也可通过阀门控制进行分段式局部试验本发明的有益效果1、本发明所述脱水装置与原油管道及设备之间柔性连接，装置按现场生产需要灵活组合，所需油样易引进，更换药剂时设备中的残油易清理。2、本发明在具体操作过程中，可根据药剂的作用效果和特征迅速调整药剂的加入点，以满足现场生产的实际需要。3、本发明所述脱水装置的一、二次沉降罐沉降时间、水位高度及溢油运行时间可控，可尽可能符合不同站点的需求。4、本发明脱水装置中的电脱水器能在线监测电极板间原油的介电常数，便于适时调节电场，确保实际电场的建立。
图1是本发明用于三次采油采出液的柔性脱水装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例来详细描述本发明的实施方式。实施例1 胜利油田孤岛采油厂孤二联合站，外输净化油含水达8%，严重超标。 将现场一次沉降罐的溢油(油田又称原料油，含水量为62% )直接引入柔性装置二次沉降罐，选用胜利油田胜利化工有限公司生产的破乳剂SLD5010和SLD2072进行复配，柔性装置中二次罐溢油含水量降为27%，直接进入电脱水器，电场稳定，净化油含水为0. 3% ；及时在现场二次罐前加入该药剂，第二天外输净化油含水为0. 4%，达到外输标准。实施例2胜利油田孤岛采油厂孤六联合站出现“倒电场”现象，将现场热沉降罐中的原油直接引入柔性电脱水器，测得介电常数为20，显示含水量偏低，加入8% NaCl,5% A1C13、5%抗乳化破乳剂SLD-5010、3%冰醋酸组成的混合水溶液，电场恢复。现场及时在沉降罐后打入120Kg该混合水溶引入，6小时后电场恢复平稳。实施例3 胜利油田孤岛采油厂孤二联合站外输净化油含水一直偏高，室内静态药剂评价效果良好，很难发现流程运行中的问题。通过柔性脱水装置进行全流程试验，调整加药点，将一次罐前加药改为一次罐前及加热炉前加药，小试装置显示外输净化油含水量达标。实际现场将原来的一次罐前加药量由350Kg/天变为一次罐前加200Kg/天，加热炉前150Kg/天。外输净化油含水降至合格标准以下。实施例4 胜利油田孤岛采油厂孤三联合站因控制脱后污水中的含油量低于 100mg/L,在三相分离器前的井排来液中预先加入水处理剂(预脱剂)，使流程一直不稳定， 含水偏高。通过柔性脱水装置进行全流程试验，结果取消了井排来液所加预脱剂，调整脱水药剂后直接将调整加药点改为一次罐前、电脱水器前，现场运行保持平稳。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于三次采油采出液的柔性脱水装置，其特征在于，主要由三相分离器(1)、一次沉降罐O)、二次沉降罐(3)、电加热炉0)、热沉降罐(5)、电脱水器(6)构成。
2.一种用于三次采油采出液的脱水方法，其特征在于，三相分离器(1)采出液中油、 水、气的初步分离，其底部排出含油污水并排进水站，顶部排出伴生气体，中间的含水乳化油进入一次沉降罐O)，一次沉降罐( 进行进一步脱水，其上部出来的溢油进入二次沉降罐(3)，在二次沉降罐(3)中进行更深度的脱水；电加热炉(4)对二次沉降罐C3)来油进行升温，进入热沉降罐(5)；电脱水器中利用电场的作用使得原油中的乳化水进一步聚并、沉降。
全文摘要
本发明公开了一种用于三次采油采出液的柔性脱水装置及方法，该装置的各个设备之间及装置与原油管道之间的连接是柔性的，装置可整体使用，也可按实际生产需求灵活组合，使用某一部分来进行药剂效果评价和选择，根据药剂本身的作用特征迅速调整加药点；也便于装置中残油的清理和试验药剂的快速更换，缩短现场药剂品种调整的选择时间。此装置可通过原油流量的控制使一、二次沉降罐的沉降时间、水位高度及溢油运行时间可控，装置的电场建立因素易分析、易调节。本发明是一种组合灵活、高效、安全、美观且能满足不同站点需求的油水分离模拟装置，适用于石油化工技术领域。
文档编号C10G33/00GK102559243SQ20111040623
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者周冰瑶, 周建成, 周晓锋, 李乃旭, 程玲 申请人:东南大学