专利名称：油田污水中杂质的清除处理的方法和污水处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田污水中杂质的清除处理的方法和污水处理装置。具体地说是对油井来液进行油水分离后的污水在回注前，利用污水在输送过程中所具有的能量，采用离心分离的方式对污水中所含的机械杂质及沙粒进行清除处理。其特别适用于高渗透、疏松胶结的砂岩油藏的开采工艺中。
背景技术：
在油田开采过程中，对于高渗透、疏松胶结的砂岩油藏，由于埋藏浅，压实作用差，地层易出砂。随着油田开发进入高含水期，为保证油田的稳产，提高最终采收率，大幅提高产液量是油田开发的重要措施。但由于这类油藏地层在冲涮作用下，地层中沙粒脱落加剧，导致产出液携砂量不断提高，油井出砂加剧。另一方面，产出液处理后的污水在回注系统运行较长时间后，水中的钙镁离子等机杂在温度的作用下进行结垢，又在冲刷力的作用下，出现剥蚀脱落，在污水中形成较大颗粒状的机械杂质。这些杂质往往导致注水泵损坏、管线堵塞、卡水表、堵塞地层等危害性结果。
为解决这一难题，现有技术中主要采用自然沉降法、压力过滤法、人工清除法及酸化压裂法等方法来清除上述机械杂质和沙粒。但是自然沉降法必须建造至少两台足够大的容器，其投资成本高；而且由于上述机械杂质和沙粒是在容器中自然沉降的，需要足够的时间来完成，因而其工作效率低；还有一个重要的问题是该方法不能监测到污水回注系统中所含机械杂质和沙粒的量的变化，因而及易发生诸如损坏注水机械，堵塞管网、注水井管柱和油层等事故。而压力过滤法需要在一定的压力下来完成工作，这样需要配置提供压力的动力系统，同时在运行过程中需要定期或不定期的清洗滤网或滤板，因而其运行费用高；又由于其工作方式的限制，使得其仅适应于对机械杂质和沙粒含量较少的产出液的过滤。此外，人工清除法及酸化压裂法主要是针对管网、注水井管柱和油层已经发生的堵塞进行清除疏通，这些工艺技术复杂，施工难度大、成本高，有时使用化学物质还会造成环境的污染。
另一方面，在被处理的油田污水中通常都含有一定量的天然气，在上述工艺中都没有对这部分天然气进行回收，上述部分工艺还将其中的天然气外放大气中，对环境造成污染。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种结构简单，操作简便，并能提高除砂、除机械杂质效率的油田污水中杂质的清除处理的方法和污水处理装置。
本发明的进一步的目的在于在处理上述油田污水中的机械杂质和沙粒的过程中收集污水中的天然气，避免其对大气环境的污染。
为实现上述发明目的，本发明的油田污水中杂质的清除处理的方法包括-在输油站污水外供泵的出口后、注水泵前流程的任意一处设置油田污水处理装置；-由污水外供泵提供动力，使油水分离后的油田污水在油田污水处理装置处具有大于每秒5米的流速和大于0.05MPa的压差，最好油田污水的流速大于每秒10米；-将油田污水沿切线方向进入油田污水处理装置的旋流锥筒，使其在所述旋流锥筒中形成旋流；-将清除机械杂质和沙粒后的油田污水输出再次利用，并将分离出的机械杂质、沙粒和部分污水经油田污水处理装置的喷嘴排出。
进一步地，将上述方法中输出的油田污水被送到油田污水处理装置的无运动旋转螺体室，在此进行油气分离，并将分离后的天然气输入天然气管网，而污水液体进入稳定罐以备再次利用。
进一步地，经上述喷嘴喷出的机械杂质、沙粒和部分污水首先进入油田污水处理装置的集储室；待所述集储室中的机械杂质、沙粒和部分污水集储到一定量后，再统一排放到排放池中；然后再将所述排放池中的机械杂质、沙粒和部分污水输送到沉淀池进行沉淀；最后将机械杂质和沙粒澄出后的污水输送到油田污水处理装置的入口处进行再次处理。
为实现本发明目的的油田污水处理装置包括一个上大下小的旋流锥筒，在所述旋流锥筒的上部沿锥筒的圆周的切线方向设有一个入口管道，在所述旋流锥筒的上部设有一个溢流出口，以及在所述旋流锥筒的下部设有一个喷嘴。所述喷嘴具有一个空心的颈部和在所述颈部下游的一个扩张部分，所述空心颈部的内径在3至10毫米。
为有效地将清除机械杂质和沙粒后的油田污水中的残余天然气分离出来，在上述溢流口设有螺体室。以便污水在螺体室中有充分的时间进行液气分离。
由于自上述喷嘴排出的排出物仍含有部分污水，如果直接向周围排放将导致水资源利用的浪费同时也必然对环境造成污染。为此在所述喷嘴的下游设有一个集储室，在所述集储室的出口处设有一个排污阀。所述排污阀通过管道与排污池、沉淀池相连。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，采用上述方案，具有不用任何动力设备，在原污水外输运行形式下，供水压力不变，即可清除污水中的气体与机械杂质和砂粒。避免了现有技术在对油田污水处理后需要大量人工进行清罐工作和管线清砂除垢以及地层酸化、压裂等处理工作。同时，污水中所含的天然气可以回收利用，而且工人劳动强度低，设备投资及运行成本也远低于现有技术的装备。有效地解决了水井注入层的结垢和堵塞，延长了注水泵和管网的运行使用寿命。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是本发明的油田污水处理方法的一种最佳工作流程的示意图；图2是本发明的油田污水处理装置核心部分的结构示意图。
具体实施例方式
如图2所示，在本实施例中，油田污水处理装置为一撬装式结构，所述装置包括一个上大下小状态设置的旋流锥筒1，在所述旋流锥筒1的上部沿锥筒的圆周的切线方向设有一个入口管道2，在所述旋流锥筒1的上部设有一个溢流口3，在上述溢流口3联接有一个螺体室4，以便污水在螺体室4中有充分的时间进行液气分离；以及在所述旋流锥筒1的下部设有一个喷嘴5，所述喷嘴5具有一个空心的颈部6和在所述颈部下游的一个扩张部分7，所述空心颈部6的内径为3至10毫米。在所述喷嘴5的下游设有一个集储室8，在所述集储室8的出口处设有一个排污阀9。所述排污阀9通过管道与排污池10、沉淀池11相连。
参见图1和图2，在输油站污水外供泵12后、注水泵13前的任意一段位置上设置本发明的油田污水处理装置。来自前端分配机构14的供水管网来的污水以大于每秒5米的流速在大于0.05Mpa的压差下，经上述入口管道2以切线方向进入上述旋流锥筒1中，并在旋流锥筒1形成向下螺旋运动的一次涡流，其中直径和比重较大的悬浮固体颗粒，包括机械杂质和沙粒被离心力甩到锥体1的容器壁附近，并在向下旋流的推力和重力作用下沿容器壁下滑，并经锥体1底部的喷嘴5被排到集储室8，在此等待外排。而流体(含天然气污水)则进一步在逐渐增高的转速下，旋流到锥体1的底部，并在此形成沿锥体1的轴线向上的溢返压力。在此溢返压力的作用下，大部分流体改变方向由锥体1底部沿轴线向上作螺旋反漏斗形运动，形成二次涡流。二次涡流中的流体经锥体1上缘的溢流口3进入无运动旋转螺体室4。在螺体室4中，自污水中析出的天然气进入总管网15外输，余下的污水液体进入稳定储罐16，并由稳定储罐16到达污水注水泵13，经由注水管网回注。在离心力的作用下被分离到锥体1底部的机械杂质和砂粒等比较重的成份，通过喷嘴5被排到集储室8进行集储。待集储到一定的量时，由人工按照一定的规律打开排污阀9，将集储室8中的集储物(含机械杂质、砂粒和部分污水)排入排污池10，并经排污池10输送到沉淀池11，其中排出的污水待淀后，由回收泵送互回收管线17进行回收，机械杂质砂粒和其它沉淀物质被送到晒砂场进行环保处理。
本发明的上述实施例的装置还可以装设计量系统，计量和控制监测所述装置所处理的额定工作负载能力下运行的工作情况，根据所监测数据可随时调整装置的最佳工作状态。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.油田污水中杂质的清除处理的方法包括-在输油站污水外供泵的出口后、注水泵前流程的任意一处设置油田污水处理装置；-由污水外供泵提供动力，使油水分离后的油田污水在油田污水处理装置处具有大于每秒5米的流速和大于0.05MPa的压差；-将油田污水沿切线方向进入油田污水处理装置的旋流锥筒，使其在所述旋流锥筒中形成旋流；-将清除机械杂质和沙粒后的油田污水输出再次利用，并将分离出的机械杂质、沙粒和部分污水经油田污水处理装置的喷嘴排出。
2.根据权利要求1所述的油田污水中杂质的清除处理的方法，其特征在于所述油田污水在油田污水处理装置处的流速大于每秒5米。
3.根据权利要求1所述的油田污水中杂质的清除处理的方法，其特征在于所述除机械杂质和沙粒后输出的油田污水被送到油田污水处理装置的无运动旋转螺体室，在此进行液气分离，并将分离后的天然气输入天然气管网，而污水液体进入稳定罐以备再次利用。
4.根据权利要求1所述的油田污水中杂质的清除处理的方法，其特征在于所述经上述喷嘴喷出的机械杂质、沙粒和部分污水首先进入油田污水处理装置的集储室；待所述集储室中的机械杂质、沙粒和部分污水集储到一定量后，再统一排放到排放池中；然后再将所述排放池中的机械杂质、沙粒和部分污水输送到沉淀池进行沉淀；最后将机械杂质和沙粒澄出后的污水输送到油田污水处理装置的入口处进行再次处理。
5.一种油田污水处理装置，其特征在于包括一个上大下小的旋流锥筒，在所述旋流锥筒的上部沿锥筒的圆周的切线方向设有一个入口管道，在所述旋流锥筒的上部设有一个溢流出口，以及在所述旋流锥筒的下部设有一个喷嘴。
6.根据权利要求5所述的油田污水处理装置，其特征在于所述喷嘴具有一个空心的颈部和在所述颈部下游的一个扩张部分，所述空心颈部的内径在3至10毫米之间。
7.根据权利要求5所述的油田污水处理装置，其特征在于在上述溢流口设有螺体室，以便污水在螺体室中有充分的时间进行液气分离。
8.根据权利要求5所述的油田污水处理装置，其特征在于在所述喷嘴的下游设有一个集储室，在所述集储室的出口处设有一个排污阀。
全文摘要
本发明涉及一种油田污水中杂质的清除处理的方法和污水处理装置。其目的在于提出一种结构简单,操作简便,并能提高除砂、除机械杂质效率的机械式油田污水中杂质的清除处理的方法和污水处理装置技术。包括:在输油站污水外供泵的出口后、注水泵前流程的任意一处设置油田污水处理装置;由污水外供泵提供动力,使油水分离后的油田污水在油田污水处理装置处具有大于每秒5米的流速和大于0.05MPa的压差;将油田污水沿切线方向进入旋流锥筒,使其在所述旋流锥筒中形成旋流;将清除机械杂质和沙粒后的油田污水输出再次利用,并将分离出的机械杂质、沙粒和部分污水经喷嘴排出。本发明的技术特别适用于高渗透、疏松胶结的砂岩油藏的开采工艺中。
文档编号C02F1/38GK1337361SQ0114145
公开日2002年2月27日 申请日期2001年9月26日 优先权日2001年9月26日
发明者李东海, 张洪山, 王身强, 秦延才, 刘维震, 张洪军, 胡德武, 王金亮, 张玉东, 田承村, 商同林 申请人:胜利油田胜通新科技开发中心, 王身强