一种井口采出物的分水系统的制作方法

本实用新型涉及一种井口采出物的分水系统。

背景技术：

油气田在开采过程中，随着开采年限的增加，井口采出物中的水含量大幅度提高，使得井口设备的产能不足，而该部分水在采出后通常直接进入油气水三相分离系统，从而导致油气水三相分离效果变差。由于采出水量的存在，对沿程设备的经济投入相对较大，如不能在井口处将其中的部分水分出，后端设备的经济投入大，产出低，因此，亟需对井口采出物首先进行分水处理，并达到排海指标要求30ppm。现有的井口采出物的分水处理方法有多种，比如“传统三相分离器+水力旋流器+聚结除油器”，由于未进行气液分离预处理，导致三相分离器占地面积大，且分水率低，后接聚结除油器其占地面积比紧凑式气浮大，靠聚结填料分离除油效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种油水分离效率高，能实现井口采出物直接分水并达标排放，且分水后的油气产品可直接回到原外输管路中的井口采出物的分水系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种井口采出物的分水系统，包括柱状旋流分离器、高效卧式分离器、水力旋流器、气浮罐、气体过滤器、气体注入器和纳米级微气泡制备器，所述的柱状旋流分离器的中部设置有井口采出物入口管，所述的柱状旋流分离器的底部液相出口与所述的高效卧式分离器的底部液相进口连接；所述的高效卧式分离器的顶部油相出口连接至用于原油外输的外输管线，所述的高效卧式分离器的底部水相出口与所述的水力旋流器的切向入口连接；所述的水力旋流器的油相出口连接至所述的排污汇管，所述的水力旋流器的尾部水相出口与所述的气浮罐的中部水相进口连接，所述的气浮罐内设置有收油筒，所述的收油筒的油相出口连接至排污汇管，所述的气浮罐的底部水相出口连接至外海或井口注水入口；

所述的柱状旋流分离器的顶部气相出口通过所述的气体过滤器与所述的气体注入器的气源注入口连接，所述的气体注入器的顶部微气泡溶气水出口与所述的纳米级微气泡制备器连接，所述的纳米级微气泡制备器的顶部纳米级微气泡溶气水出口与所述的气浮罐的上部进口连接，所述的纳米级微气泡制备器的底部出水口与所述的气浮罐的下部进口连接，所述的气浮罐的底部通过循环泵与所述的气体注入器的底部进水口连接。

所述的柱状旋流分离器的顶部气相出口还连接所述的外输管线，所述的外输管线上设置有柱状旋流分离器气相出口调节阀，所述的柱状旋流分离器内的捕雾器内件通过柱状旋流分离器液位变送器与所述的柱状旋流分离器气相出口调节阀连接；所述的柱状旋流分离器通过柱状旋流分离器顶安全阀连接至安全泄放汇管，所述的井口采出物入口管斜向设置。通过液位连锁控制，保证了进入卧式高效分离器进行油水分离的液相容积由原来的50%左右提高到了95%以上，同时，对平衡设备压力，稳定流态，消除沉淀，消泡吸能也有一定的作用。

所述的高效卧式分离器的底部水相出口与所述的水力旋流器的切向入口之间的连接管线上设置有高效卧式分离器水相出口调节阀，所述的高效卧式分离器通过高效卧式分离器液位变送器与所述的高效卧式分离器水相出口调节阀连接。液相通过调节阀控制，实现水相出口含油量在500-1000ppm左右，大大降低了后续水力旋流器及气浮罐去油的难度。

所述的高效卧式分离器内进口端位置依次设置有用于使流态稳定的整流内件和用于油水分离的聚结填料内件。变传统分离器的“原油脱水”为“水中除油”，水作为连续相，使得油滴作为分散相从连续相中分离出来，油水混合物在水洗室里进行碰撞、磨擦、翻滚和搅拌等作用，一方面进行水洗强化破乳，使大部分游离水从原油中快速分出；另一方面原油从油水界面处沿分离器截面上流动的流速减慢，为原油中较小粒径的水滴沉降创造了有利条件。

所述的水力旋流器的油相出口与所述的排污汇管之间的连接管线上水力旋流器油相出口调节阀，所述的水力旋流器的切向入口与所述的水力旋流器的油相出口之间的连接管线上设置有油差压变送器，所述的水力旋流器的切向入口与所述的水力旋流器的水相出口之间的连接管线上设置有水差压变送器，所述的油差压变送器和所述的水差压变松器分别通过差压控制器与所述的水力旋流器油相出口调节阀连接；所述的水力旋流器通过水力旋流器顶安全阀连接至所述的安全泄放汇管。通过油水两相的差压值之比来控制调节阀阀门开度，通过控制比值大小，实现油水最佳分离效果。

所述的气体过滤器与所述的气体注入器之间的连接管线上依次设置气源流量计和气源流量调节阀，所述的气源流量计通过流量控制器控制所述的气源流量调节阀。气体注入器的气体注入量由气源流量调节阀控制，注气量与回流水量体积之比控制在0.6-1:10。

所述的收油筒的油相出口与所述的排污汇管之间的连接管线上设置有气浮罐油相出口调节阀，所述的收油筒通过气浮罐油相控制器与所述的气浮罐油相出口调节阀连接；所述的气浮罐的底部水相出口处设置有气浮罐水相出口调节阀，所述的气浮罐通过气浮罐水相控制器与所述的气浮罐水相出口调节阀连接；所述的气浮罐通过气浮罐顶安全阀连接至所述的安全泄放汇管，所述的排污汇管连接至所述的安全泄放汇管。

所述的气浮罐的顶部放气口通过欠压补气阀与所述的气体过滤器连接，所述的气浮罐的顶部放气口还通过欠压补气阀与所述的安全泄放汇管连接。为保持气浮罐的带压稳定工作，罐体顶部设欠压补气阀和过压排气阀。当罐体工作压力过低时，欠压补气阀打开补气；当罐体压力过高时，过压排气阀打开排气。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、高效：脱水质量高，柱状旋流分离器和高效卧式分离器能够实现高含水原油经该处理即达合格净化油标准，污水含油500-1000ppm；整个系统油水分离效率高，对于高浓度的含油污水，除油率可达97%以上：

2、处理能力大，操作范围宽，是传统分离器的2-3倍；缓冲系数大，通过柱状旋流分离器预处理后，段塞流消除能力强，极大缓冲来料波动；

3、溶气水含量高，紧凑式气浮采用独有的气泡粉碎、切割技术，产生过饱和微气泡溶气水含量高且粒径均匀细腻；

4、处理负荷大，紧凑式气浮的表面负荷最高可达60m³/m²﹒h，回流水量小，从而缩小占地面积和空间体积；

5、节能：循环泵不需要外部提供气源，可直接引用柱状旋流分离器来的气相作为紧凑式气浮的气源，整体设备无需加热，循环泵、调节阀能耗低；通过本实用新型专利设备处理后，后端工艺系统负荷大幅度降低，避免了在输送过程中的能耗；

6、减排：处理后井口采出物含水大幅度降低，为传统工艺的1/2-1/3以下。

综上所述，本实用新型一种井口采出物的分水系统，采用先进的柱状旋流分离器和卧式高效分离器，再通过水力旋流器及紧凑式气浮，脱去原油中的部分水，并粗分气液两相，使井口采出物中的水含量大幅度降低，保证了井口设备的平稳运行，本设备通过高效分离系统，实现井口采出物直接分水，并达标排放，而且分水后的油气产品可直接回到原外输管路中，设备尺寸小，降低了40%-60%后端水处理量，增加了经济效益。

附图说明

图1为本实用新型井口采出物的分水系统结构示意图；

图中各标注如下：1、柱状旋流分离器；2、高效卧式分离器；3、水力旋流器；4、气浮罐；5、气体过滤器；6、气体注入器；7、纳米级微气泡制备器；8、井口采出物入口管；9、外输管线；10、排污汇管；11、循环泵；12、柱状旋流分离器气相出口调节阀；13、柱状旋流分离器液位变送器；14、捕雾器内件；15、柱状旋流分离器顶安全阀；16、高效卧式分离器水相出口调节阀；17、高效卧式分离器液位变送器；18、整流内件；19、聚接填料内件；20、气源流量计；21、气源流量调节阀；22、流量控制器；23、水力旋流器油相出口调节阀；24、油差压变送器；25、水差压变送器；26、差压控制器；27、水力旋流器顶安全阀；28、气浮罐油相出口调节阀；29、气浮罐油相控制器；30、气浮罐水相出口调节阀；31、气浮罐水相控制器；32、气浮罐顶安全阀；33、欠压补气阀；34、过压排气阀；35、收油筒。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

具体实施例

一种井口采出物的分水系统，如图1所示，包括柱状旋流分离器1、高效卧式分离器2、水力旋流器3、气浮罐4、气体过滤器5、气体注入器6和纳米级微气泡制备器7，柱状旋流分离器1的中部设置有井口采出物入口管8，柱状旋流分离器1的底部液相出口与高效卧式分离器2的底部液相进口连接；高效卧式分离器2的顶部油相出口连接至用于原油外输的外输管线9，高效卧式分离器2的底部水相出口与水力旋流器3的切向入口连接；水力旋流器3的油相出口连接至排污汇管10，水力旋流器3的尾部水相出口与气浮罐4的中部水相进口连接，气浮罐4内设置有收油筒35，收油筒35的油相出口连接至排污汇管10，气浮罐4的底部水相出口连接至外海或井口注水入口；

柱状旋流分离器1的顶部气相出口通过气体过滤器5与气体注入器6的气源注入口连接，气体注入器6的顶部微气泡溶气水出口与纳米级微气泡制备器7连接，纳米级微气泡制备器7的顶部纳米级微气泡溶气水出口与气浮罐4的上部进口连接，纳米级微气泡制备器7的底部出水口与气浮罐4的下部进口连接，气浮罐4的底部通过循环泵11与气体注入器6的底部进水口连接。

在此具体实施例中，如图1所示，柱状旋流分离器1的顶部气相出口还连接外输管线9，外输管线9上设置有柱状旋流分离器气相出口调节阀12，柱状旋流分离器1内的捕雾器内件14通过柱状旋流分离器液位变送器13与柱状旋流分离器气相出口调节阀12连接；柱状旋流分离器1通过柱状旋流分离器顶安全阀15连接至安全泄放汇管，井口采出物入口管8斜向设置。

在此具体实施例中，如图1所示，高效卧式分离器2的底部水相出口与水力旋流器3的切向入口之间的连接管线上设置有高效卧式分离器水相出口调节阀16，高效卧式分离器2通过高效卧式分离器液位变送器17与高效卧式分离器水相出口调节阀16连接。高效卧式分离器2内进口端位置依次设置有用于使流态稳定的整流内件18和用于油水分离的聚接填料内件19。该整流内件18为多孔钢板，聚结填料内件19为斜板或孔板波纹板。

在此具体实施例中，如图1所示，水力旋流器3的油相出口与排污汇管10之间的连接管线上水力旋流器油相出口调节阀23，水力旋流器3的切向入口与水力旋流器3的油相出口之间的连接管线上设置有油差压变送器24，水力旋流器3的切向入口与水力旋流器3的水相出口之间的连接管线上设置有水差压变送器25，油差压变送器24和水差压变松器分别通过差压控制器26与水力旋流器油相出口调节阀23连接；水力旋流器3通过水力旋流器顶安全阀27连接至安全泄放汇管。

在此具体实施例中，如图1所示，气体过滤器5与气体注入器6之间的连接管线上依次设置气源流量计20和气源流量调节阀21，气源流量计20通过流量控制器22控制气源流量调节阀21。收油筒35的油相出口与排污汇管10之间的连接管线上设置有气浮罐油相出口调节阀28，收油筒35通过气浮罐油相控制器29与气浮罐油相出口调节阀28连接；气浮罐4的底部水相出口处设置有气浮罐水相出口调节阀30，气浮罐4通过气浮罐水相控制器31与气浮罐水相出口调节阀30连接；气浮罐4通过气浮罐顶安全阀32连接至安全泄放汇管，排污汇管10连接至安全泄放汇管。气浮罐4的顶部放气口通过欠压补气阀33与气体过滤器5连接，气浮罐4的顶部放气口还通过过压排气阀34与安全泄放汇管连接。为保持气浮罐4的带压稳定工作，罐体顶部设欠压补气阀33和过压排气阀34。当罐体工作压力过低时，欠压补气阀33打开补气；当罐体压力过高时，过压排气阀34打开排气。

利用上述分水系统对井口采出物进行分水处理的方法，包括以下步骤：

（1）将油气水三相井口采出物经井口采出物入口管8送入柱状旋流分离器1内，将柱状旋流分离器1内温度控制为60-99℃、压力控制为1.1-35MPaG，同时在旋流作用下，离心力、重力和浮力形成一个倒圆锥型的涡流面，密度大的液相沿铅垂管道的管壁流到柱状旋流式分离器底部，密度小的气相沿涡旋的中央上升至涡面并流至柱状旋流分离器1顶部，经分离的气相直接作为气浮罐4的气源；

（2）将步骤（1）得到的液相从柱状旋流分离器1的下部液相出口送入高效卧式分离器2内，通过整流内件18和聚结填料内件19，使得油滴作为分散相从连续相水中分离出来，得到带少量气的油相和带少量油的水相，将油相从高效卧式分离器2的顶部油相出口排出至外输管线9，将水相通过高效卧式分离器水相出口调节阀16控制得到含油量为500-1000ppm的水相经高效卧式分离器2的水相出口排出；大大降低了后续水力旋流器3及紧凑式气浮的难度；

（3）将步骤（2）得到的含油量为500-1000ppm的水相经水力旋流器3的切向入口送入水力旋流器3内，将水力旋流器3的进出口压差控制为300-500kPaG，油水密度差控制为＞50kg/m³，压差比控制为1.2-2.5，密度较重的水相沿着水力旋流器3的管壁流动至其尾部，并经水力旋流器3的尾部水相出口排出，而在回压作用下，低压油芯与水呈逆向流动，油相经水力旋流器3进口端壁中心处的油相出口排至排污汇管10；水力旋流器3利用油水密度差，在油水发生旋转时受到不同大小离心力作用而实现油水分离。水力旋流器3采用PDR自动控制系统，压差比PDR的选择值是水力旋流器性能的关键，压差比=（进口压力-油相出口压力）/（进口压力-水相出口压力），入口含油浓度越高相应增加PDR值；

（4）将步骤（3）得到的水相经气浮罐4的中部进水口进入气浮罐4后，将气浮罐4压力控制为0-200kPaG，并控制循环泵11从气浮罐4的底部抽取水流，加压至450-600kPaG后送入气体注入器6中，同时气体过滤器5将柱状旋流分离器1分离出的压力为600-800kPaG的气体过滤后，送入气体注入器6中与循环泵11抽取的回流水反应产生微气泡溶气水，将微气泡溶气水送入纳米级微气泡制备器7中，将纳米级微气泡制备器7内压力控制为450-650kPaG，微气泡溶气水筛选制成富含粒径细腻、均匀的纳米级微气泡溶气水，然后将纳米级微气泡溶气水引入气浮罐4的旋流混合区，与经气浮罐4的中部进水口进入的来液中的油滴发生粘附，形成油气聚集物，油气聚集物快速上浮，在液面形成浮油，待浮油膜增厚后，通过溢流进入收油筒35，分离得到的油相排出至外输管线9，分离得到的含油浓度为10-15ppm的水向下运动，从气浮罐4的底部出水至外海或井口注水入口，即完成井口采出物的分水处理，其中气体注入器6的注气量与回流水量质量之比控制为（0.6-1）:10。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。