实验室用高含水原油油水分离装置的制作方法

本申请涉及实验室用高含水原油油水分离技术领域，尤其涉及一种实验室用高含水原油油水分离装置。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

随着油田逐渐进入开发后期，油井采出液中含水率越来越高。含水率的升高，使得通过不加热集输的集输方式成为可行。相较于传统的加热集输，不加热集输大大节省了燃料的消耗，提高油田生产的经济性。为了降低生产成本，常温不加热集输方式得到了普遍应用。

然而，不加热集输也存在着一定的问题。由于集输温度较低，通常接近或者低于原油凝点，使得原油在流动过程中时常发生粘壁现象，随着时间的延长，可能导致壁面出现沉积层，影响管道的正常运行。

目前针对高含水原油不加热集输的研究多集中在室内研究，通常采取油水按一定比例混合成高含水原油来进行环道实验。根据现有研究文献可知，实验集输温度通常在凝点附近甚至是凝点以下，在低温条件下，原油流动性极差，通常为半凝固的胶凝状。由于原油所呈现的状态，难以对油水进行分离，并将油水分别排出至实验系统的油水容器内。由于实验通常需要持续数个小时甚至数十个小时，而现有分离装置效果不佳，常常需要耗费大量的人力来进行人工分离以及人工回流的方式，严重拖累了高含水原油不加热集输环道实验的研究工作，油水分离难以持续进行。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本申请提供了一种实验室用高含水原油油水分离装置，其能够实现的二次油水分离和分离后的胶凝状原油的自动回流，使得高含水原油油水分离得以持续进行。

为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案。

一种实验室用高含水原油油水分离装置，包括：分离器壳体、储油器、第一测温元件、第一动力泵和第二动力泵；其中，

所述分离器壳体中竖直设置有过滤隔板，所述过滤隔板将所述分离器壳体的内部空间分隔成分离区和储水区，所述过滤隔板在靠近下端的壁上设置有多个过流通孔，多个所述过流通孔连通所述分离区和所述储水区，所述过滤隔板上设置有过滤网，所述过滤网至少覆盖多个所述过流通孔，所述过滤网的网孔尺寸小于所述过流通孔的孔径，所述第一动力泵的进口端与所述储水区相连通，所述第一动力泵信号连接有调速器，所述调速器用于控制所述第一动力泵的排量；

所述分离器壳体对应于所述分离区的侧壁上设置有进液口以及出油口，所述进液口用于供油水混合液进入所述分离区，所述出油口用于供分离后的原油流出所述分离区；

所述分离器壳体对应所述出油口处设置有外伸堰板，所述外伸堰板向下倾斜以使所述外伸堰板的出口端低于所述出油口，所述外伸堰板的出口端沿竖直方向向下的投影位于所述储油器的范围内，从而所述储油器用于接收经所述外伸堰板输送来的所述分离后的原油，所述第二动力泵的进口端与所述储油器相连通，所述储油器的外壁设置有电加热带，所述第一测温元件设置在所述储油器上，所述第一测温元件与所述电加热带信号连接。

优选地，所述分离器壳体的上端敞开，所述分离器壳体靠近上端敞口的外壁围设有加强框架，从而所述分离器壳体对应所述分离区和储水区的上端分别形成第一开口和第二开口，所述分离器壳体的上端分别设置有用于盖合所述第一开口和所述第二开口的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板上分别设置有第一把手和第二把手。

优选地，所述第二盖板上设置有第二测温元件，所述第二测温元件的下端延伸进入所述储水区。

优选地，所述第一动力泵位于所述储水区中，所述第一动力泵的出口端通过管路连接至储水容器，所述管路上设置有第一开关阀。

优选地，所述储水区的底壁设置有第一放空管路，所述第一放空管路上设置有第二开关阀。

优选地，还包括：支撑筋，所述支撑筋的一端连接所述分离器壳体的外壁，另一端连接所述外伸堰板。

优选地，所述电加热带以螺旋的方式环绕在所述储油器的外壁。

优选地，所述储油器的底壁设置有第二放空管路，所述放空管路上设置有第三开关阀。

优选地，所述储油器上端敞开以形成第三开口，所述储油器的上端设置有部分遮盖所述第三开口的第三盖板，所述第三盖板枢转连接有第四盖板，所述储油器的上端设置有卡扣，所述卡扣能固定所述第四盖板，所述第三盖板与所述第四盖板拼合后与所述第三开口形状相适配。

借由以上的技术方案，本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置，通过在分离器壳体中竖直设置有过滤隔板，过滤隔板将分离器壳体的内部空间分隔成分离区和储水区，通过进液口向分离区输入油水混合液，进入到分离区的油水混合液在自身密度的差异作用下，实现油水第一次分离。具体的，原油的密度较水的密度小，分离后的原油位于上层，水位于下层。

进一步地，通过在过滤隔板上设置网孔尺寸小于过流通孔的孔径的过滤网，可以对进入到分离区的油水混合液起到缓冲作用，降低液流速度，达到二次分离的效果。并且，网孔尺寸较小的过滤网可以对微小凝油颗粒进行过滤，强化分离效果。

分离后的位于上层的原油经出油口和外伸堰板输出至储油器，设置在储油器外的第一测温元件可以检测原油的温度。待原油温度达到原油倾点时，原油流动性恢复，第一测温元件将温度信号传至控制元件，在控制元件的作用下，控制电加热带停止加热。

此外，通过设置进口端分别与储水区和储油器相连通的第一动力泵和第二动力泵，通过调速器可以改变第一动力泵排出水的速度，进而控制分离区中液体的体积，并且可以将分离得到的水和油分别泵送至特定的容器中收集起来。收集后油和水可以经进液口输入分离区混合并再次进行实验，从而在油水分离的同时，可以实现分离后的油和水的回收和收集，进而可以实现油水分离的可持续性进行。

其它应用领域将根据本文中提供的描述而变得明显。本实用新型内容的描述和具体示例仅旨在例示的目的，并非旨在限制本实用新型的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置的结构示意图；

图2为图1中分离器壳体的结构示意图；

图3为图1中储油器的结构示意图；

图4为设置有过滤网的过滤隔板的结构示意图；

图5为第三盖板和第四盖板的装配结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，当一个零部件被称为“设置于”另一个零部件，它可以直接在另一个零部件上或者也可以存在居中的零部件。当一个零部件被认为是“连接”另一个零部件，它可以是直接连接到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。本文所使用的术语“竖直”、“水平”、“左”、“右”以及类似的表述是基于说明书附图为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本申请实施方式提供的一种实验室用高含水原油油水分离装置，其可以包括：分离器壳体1、储油器17、第一测温元件19、第一动力泵11和第二动力泵24。

分离器壳体1可以设置在支架3上，并具体可以由多个板体围构形成呈上端敞开的矩形箱体状，分离器壳体1靠近上端敞口的外壁可以围设有加强框架4，加强框架4可以向分离器壳体1施加向内合围的紧固力，以提高分离器壳体1的抗围压能力和稳固性。

结合图2和图4所示，分离器壳体1中竖直设置有过滤隔板14，过滤隔板14将分离器壳体1的内部空间分隔成分离区16和储水区15。为了连通分离区16和储水区15，过滤隔板14在靠近下端的壁上设置有多个过流通孔141，多个过流通孔141以多排多列的形式排布。过滤隔板14上设置有过滤网27，过滤网27至少覆盖多个过流通孔141，过滤网27的网孔尺寸小于过流通孔141的孔径。

分离器壳体1对应分离区16和储水区15的上端分别形成第一开口和第二开口，分离器壳体1的上端分别设置有用于盖合第一开口和第二开口的第一盖板6和第二盖板28，第一盖板6和第二盖板28上分别设置有第一把手7和第二把手29。

第二盖板28上设置有第二测温元件8，第二测温元件8具体可以为温度传感器，第二测温元件8的下端延伸进入储水区15，用于检测储水区15中分离后的水的温度。

第一动力泵11的进口端与储水区15相连通，作为优选地，第一动力泵11可以设置在储水区15中。第一动力泵11信号连接至调速器12，调速器12用于控制第一动力泵11的排量。

具体的，第一动力泵11与变频电机的输出轴传动连接，调速器12与变频电机相连接，通过调速器12调节变频电机的转速，使变频电机的转速发生改变，从而改变第一动力泵11的排量。

第一动力泵11用于将储水区15的水泵送至特定的储水容器(未示出)中，其出口端通过管路30连接至储水容器，管路30上设置有第一开关阀2。进一步地，储水区15的底壁可以设置有第一放空管路31，第一放空管路31上设置有第二开关阀5，通过开启第二开关阀5，可以将储水区15中的水排空。

分离器壳体1对应于分离区16的侧壁上设置有进液口13和出油口(未示出)，进液口13用于供油水混合液进入分离区16,出油口用于供分离后的原油流出分离区16。

分离器壳体1对应出油口处设置有外伸堰板9，外伸堰板9向下倾斜以使外伸堰板9的出口端低于出油口，并且外伸堰板9的出口端沿竖直方向向下的投影位于储油器17的范围内，从而储油器17可以接收经外伸堰板9输送来的分离后的原油。外伸堰板9与分离器壳体1之间设置有支撑筋10，支撑筋10的一端连接分离器壳体1的外壁，另一端顶撑外伸堰板9。

储油器17可以设置在支架26上，其大致可呈圆柱状，上端敞开以形成第三开口。如图3和图5所示，储油器17的上端可以固定设置有部分遮盖第三开口的第三盖板33，第三盖板33通过铰链22枢转连接有第四盖板20。第四盖板20可部分打开或关闭第三开口。由此，外伸堰板9的出口端沿竖直方向向下的投影位于第四盖板20的范围内。

储油器17的上端设置有卡扣21，卡扣21能固定第四盖板20，第三盖板33与第四盖板20拼合后与第三开口形状相适配。通过设置第三盖板33和第四盖板20，可以防止油品加热时，轻组分的挥发。

第二动力泵24的进口端与储油器17相连通，储油器17的外壁设置有电加热带18，从而可以对容置在储油器17中的原油进行加热。

为了提高对储油器17中收集的原油的加热效率，电加热带18以螺旋的方式环绕在储油器17的外壁，以此结构设计，可以增大电加热带18与储油器17的接触面积，从而提高加热效率。进一步地，储油器17的底壁可以设置有第二放空管路32，放空管路上设置有第三开关阀25，通过开启第三开关阀25，可以将储油器17中的原油排空。

储油器17上设置有第一测温元件19，第一测温元件19具体可以为温度传感器，第一测温元件19与电加热带18信号连接。具体的，第一测温元件19可以与一控温控制器信号(未示出)连接，控温控制器与电加热带18信号连接，控温控制器能实时接收第一测温元件19提供的储油器17中的原油的温度，从而控制电加热带18的操作。

在本实施方式中，第一动力泵11、第二动力泵24、调速器12、变频电机可以采用任意合适的现有构造，本申请对此不作限定。

在本申请中，控温控制器可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，控温控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和嵌入微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：ARC 625D、Atmel AT91SAM、MicrochipPIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述控温控制器的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。

本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置，通过在分离器壳体1中竖直设置有过滤隔板14，过滤隔板14将分离器壳体1的内部空间分隔成分离区16和储水区15，通过进液口13向分离区16输入油水混合液，进入到分离区16的油水混合液在自身密度的差异作用下，实现油水第一次分离。具体的，原油的密度较水的密度小，分离后的原油位于上层，水位于下层。

进一步地，通过在过滤隔板14上设置网孔尺寸小于过流通孔141的孔径的过滤网27，可以对进入到分离区16的油水混合液起到缓冲作用，降低液流速度，达到二次分离的效果。并且，网孔尺寸较小的过滤网27可以对油水混合液中可能存在的微小凝油颗粒进行过滤，强化分离效果。

分离后的位于上层的原油经出油口和外伸堰板9输出至储油器17，设置在储油器17外的第一测温元件19可以检测原油的温度。待原油温度达到设定值原油倾点时，原油流动性恢复，第一测温元件19将温度信号传至控温控制器，在控温控制器的作用下，控制电加热带18停止加热。

此外，通过设置进口端分别与储水区15和储油器17相连通的第一动力泵11和第二动力泵24，通过调速器12可以改变第一动力泵11排出水的速度，进而控制分离区16中液体的体积，并且可以将分离得到的水和油分别泵送至特定的容器中收集起来。收集后油和水可以经进液口13输入分离区16混合并再次进行实验，从而在油水分离的同时，可以实现分离后的油和水的回收和收集，进而可以实现油水分离的可持续性进行。

下面介绍本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置的工作过程。

首先通过进液口13向分离器壳体1的分离区16注入一定体积的油水混合液，油水混合液在分离区16内经过重力沉降，由于油水密度差的不同，油水分层，下层水相经过滤隔板14进入储水区15，储水区15顶部的第一测温元件19记录分离过程中液体的实时温度以便实验分析。在第一动力泵11的抽吸下，水从储水区15回流至实验指定的储水容器内，保持实验系统水的连续性，通过调速器12改变第一动力泵11排出水的速度，进而控制分离区16中油水混合液的体积。待分离达到一定时间t时，通过调速器12改变分离器壳体1内的液面高度，使得分离后的原油高度超过出油口的高度，原油通过外伸堰板9流入储油器17内，待t时间段内的原油流入储油器17后，调整调速器12，使分离区16中的油水混合液的液面恢复至初始位置，储油器17的第四盖板20关闭，储油器17外包覆的电加热带18对原油进行加热，第一测温元件19监控原油的温度，待原油的温度达到设定值原油倾点时，原油流动性恢复，第一测温元件19将温度信号传至控温控制器，在温度控制器的作用下，控制电加热带18停止加热。随后开启设置在排油管路34上的阀门23和第二动力泵24，将原油输送至实验系统指定的储油容器。通过重复上述操作，保证了高含水原油油水分离的高效和连续性，实现高含水原油相关实验的连续性和完整性。待实验结束后，打开分离器壳体1底部设置在第一放空管路31上的第二开关阀5，将分离器壳体1内的残余液体排出。

由上所述，本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置具有以下特点：

(1)本申请实施方式的实验室用高含水原油油水分离装置，主要利用油水密度差对油水混合物进行初步分离，并利用过滤隔板14对油水混合物进行二次分离，分离后的原油和水分别进入储油区16和储水区15，在第一动力泵11和第二动力泵24的作用下排出分离器壳体1，实现了高含水原油的持续性工作，原理简单，方便易用，投入成本较低，且相较于传统分离装置，能够取得更好的分离效果。

(2)通过调整第一动力泵11和第二动力泵24的工作频率以及重力沉降区的液面高度，可以控制油水混合液在分离区16的停留时间，以便控制油水混合液不同流入量时的分离效果。

(3)通过储油器17上的第一测温元件19和电加热带18，在密封条件下将油品加热至制定温度，恢复油品的流动性。

(4)通过第一动力泵11和第二动力泵24以及相关管路设计，将储水区15和储油区16中的水和原油排出分离器壳体1至指定容器，保证了相关高含水原油实验的持续进行。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。