沉降除油罐及采出水處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于油田開發(fā)地面工程稠油采出水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于國內(nèi)外SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage蒸汽輔助重力泄油)稠油開發(fā)中產(chǎn)生的高溫、低油水密度差和高乳化度的采出水處理中。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國際通行的油田采出水處理技術(shù)主要為重力沉降除油、氣浮、旋流除油器、過濾等除油工藝，出水再進行除鹽和軟化處理，然后用于鍋爐給水。由于稠油開采的采出水溫度較高，不適于利用生物法處理，主要使用的物理和物理化學處理方法有:
[0003]物理法:物理法主要利用物理原理分離水中的油、固體懸浮顆粒等雜質(zhì)，物理法主要包括重力沉降分離法、旋流除油器去除法、平流式除油池分離以及過濾法。
[0004]物理化學法:對于采出水中存在分散油、乳化油及以分散態(tài)、溶解態(tài)、膠體物質(zhì)存在的懸浮物時，不能單獨采用物理法去除，需要進行化學和物理結(jié)合的方法去除。主要包括混凝沉淀、氣浮法、化學藥劑反應(yīng)池等方法。
[0005]—般采出水處理系統(tǒng)的進水的含油為2000ppm，懸浮物為300ppm，系統(tǒng)總出水要求為含油和懸浮物均低于5ppm，采出水處理系統(tǒng)常見工藝流程為除油罐+氣浮機+過濾器，針對于每段流程的處理設(shè)施略有不同。目前存在問題主要有兩個方面，一是作為第一級的除油罐處理效率有待進一步提升，二是需要應(yīng)用更加高效穩(wěn)定的處理工藝來彌補單純物理法的不足，現(xiàn)有技術(shù)特點及不足之處如下:
[0006]目前除油罐作為除油工藝的第一級處理設(shè)施，接受了含油2000ppm，懸浮物為300ppm的采出水原水水質(zhì)，設(shè)計出水指標一般為含油小于300ppm、懸浮物小于150ppm，除油罐的設(shè)計除油率一般達90%，懸浮物去除率達50%，但投資小于后端氣浮和過濾器，屬于除油系統(tǒng)達標運行首要關(guān)注因素。因除油罐出水不達標而造成后端氣浮和過濾設(shè)備影響總系統(tǒng)出水水質(zhì)，進而對后端的MVC(降膜蒸發(fā)除鹽)等除鹽設(shè)施帶來破壞，并將導致高額的維修費用。因此保證處于整個除油工藝和除鹽工藝最前端作為第一級處理設(shè)施的除油罐的處理效果是減輕后端處理壓力、保證后端穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。目前國外常用的除油罐主要有以下兩種形式:
[0007]平流式除油罐:該除油罐為水平流式，罐內(nèi)部安裝有豎直擋板，將罐體分割為幾部分，相鄰部分設(shè)過流通道，整體形成一個水平折流式除油罐。由于分隔開幾部分，因此在有限的罐圓周截面積內(nèi)形成較長的過流通道，水流流過時，油珠由于密度小于水而上浮至液面上部，從進水口至出水口，較大粒徑的油珠依次完成上浮全過程，在除油罐頂部被收集排出，較小的油珠由于上浮速度小未能完成上浮去除過程而隨水流進入下一級流程。
[0008]普通豎流除油罐:該除油罐為立式除油罐，水流總體來說為豎直流，進水通過罐中心筒上的出水箱出水，水箱出水采用管路出水，水流經(jīng)配水管分配后垂直向下流，最后進入罐底收水口收集后排出罐外。
[0009]這些用于采出水的除油罐只考慮了油水密度差帶來的油珠上浮效應(yīng)，但未從油珠粗粒化改善、提高上浮速度方面做根本改進，且對來水波動性適應(yīng)性較差，需針對均勻集配水、改善罐內(nèi)水流態(tài)、改進排泥方式等方面進行優(yōu)化
[0010]另一方面，國外大多數(shù)油田采出水處理工藝較單一，主要為物理流程即氣浮流程，對來水波動性、水質(zhì)差異性適應(yīng)性較差，由于前段除油罐和氣浮出水的不穩(wěn)定造成過濾器濾料污染而停用的情況時有發(fā)生，且對于系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢沒有專門的解決措施，藥劑成本較高，且目前使用的藥劑混凝反應(yīng)沉降工藝不成熟，不適應(yīng)油田采出水處理工程建設(shè)高效處理、水質(zhì)穩(wěn)定達標的要求。
[0011]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中采出水處理主要存在以下幾個問題:
[0012]1)除油罐方面:
[0013]a、集水配水不均勻:以上兩種除油罐均采用進水口大股進水的方式，水流進入罐中時擾動較大，沒有均勻配水會影響水的流態(tài)，在水中形成擾流，擾動水流多個方向的剪切力使得油珠除了上浮力帶來的上浮速度外還有其他方向的速度，在有限的時間內(nèi)影響了上浮高度，因此在設(shè)計除油率的要求下，提高了停留時間的要求。且沒有均勻配水也減小了對來水沖擊的適應(yīng)能力，容易造成團聚狀原油未能分配開來就進入除油罐，由于沉降能力不足而直接進入下端流程，對下端設(shè)備造成污染。除油后的水由于未能均勻收集，易形成短流，出水段出水口附近流態(tài)不好的地方易聚集污油和污泥，帶來出水水質(zhì)波動。
[0014]b、無高效的排泥設(shè)施:目前這兩種除油罐內(nèi)無專門排泥設(shè)施，上游帶來的泥沙、有機物膠體和水中沉積污泥均自然沉降至罐底，目前設(shè)置排污口接清罐車定期清罐操作的方式去除，當污泥較少時只排出部分罐底水，當沉泥較大時清全罐。這種操作方式一方面不能全部去除罐底污泥，在清罐口另一側(cè)的污泥依然會堆積，另一方面清全罐時需要停產(chǎn)，或除油罐一般要建兩座，增加投資。
[0015]c、平流式除油罐流態(tài)不理想。由于水和油珠為同向流動，油珠除由于浮力帶來的上浮速度外，還受水流剪切力左右而有一個水平前進速度，因此油珠實際為拋物線上浮軌跡。因水流流速遠大于上浮流速，使得在有限的上浮高度內(nèi)，水平推進軌跡較長，對流道長度要求較高，在上升高度不變的情況下，增大了除油罐截面積，有效停留時間相應(yīng)延長。
[0016]2)工藝流程方面:現(xiàn)有除油罐和氣浮流程不能確保出水水質(zhì)穩(wěn)定合格，對過濾器壓力較大。部分油田原油脫水效果不良，使污水油含量大，沖擊污水處理設(shè)施，前端一級處理的重力除油和二級處理的氣浮和旋流除油器出水不穩(wěn)定。隨著多種二次、三次采油技術(shù)的大范圍推廣，回收水摻入采出水處理系統(tǒng)處理，使采出水粘度增加，乳化油更加穩(wěn)定，油水密度差小，氣浮和旋流分離器難以達到理想效果。在設(shè)備方面普遍存在小顆粒懸浮物及微小粒徑油的去除效率低的缺陷，以上多種原因均將處理壓力轉(zhuǎn)嫁到過濾器，造成濾料堵塞影響處理效果，并因前端來油量不合格而使濾料污染無法運行的情況時有發(fā)生。
[0017]3)采出水處理系統(tǒng)無有效離子平衡措施，腐蝕結(jié)垢問題嚴重。由于除油罐+氣浮流程僅對采出水進行物理法處理，對水中鈣鎂等成垢離子不能有效降低，除油系統(tǒng)結(jié)垢問題突出，除垢劑加藥成本大。
[0018]4)化學處理工藝亟待優(yōu)化。鑒于物理流程對出水穩(wěn)定性和防垢能力的不足，部分油田開始采用化學藥劑反應(yīng)池的工藝來解決上述問題，但由于應(yīng)用時間較短，僅為化學藥劑反應(yīng)絮凝池的工藝，沒有形成有效、集成化的加藥反應(yīng)分離工藝和設(shè)備。絮凝反應(yīng)池造價高、施工困難。用化學混凝沉降的方法處理含油污水時，需要投加大量的凈水藥劑，從而形成大量的絮體，絮體沉降后成為污泥，直接被沉降后排出，凈水藥劑的性能沒有完全利用，并且形成的絮體松散，污泥沉降性能差，不利于后續(xù)污泥的脫水處理，因此工作效率低，工作質(zhì)量差、成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0019]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效的去除采出水中的油和懸浮固體的沉降除油罐。
[0020]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下技術(shù)方案:沉降除油罐，包括罐體，
[0021]所述罐體內(nèi)設(shè)置有中空的中心管柱、配水室、集油槽和排泥裝置；
[0022]所述中心管柱豎直設(shè)于所述罐體內(nèi)并至少下端密封，所述中心管柱的上部連通有延伸至所述罐體外的第一出水管，下部連通有位于所述罐體內(nèi)的多個集水管路，所述集水管路上設(shè)置有入水口 ；
[0023]所述配水室連接有位于所述罐體內(nèi)的多個配水管路和延伸至所述罐體外的第一進水管，所述配水管路上設(shè)置有出水口 ；
[0024]所述集油槽圍繞所述罐體的內(nèi)壁形成環(huán)形；
[0025]所述排泥裝置設(shè)置于所述罐體內(nèi)的底部。
[0026]作為優(yōu)選，每個所述配水管路包括垂直于所述中心管柱的一根配水干管、垂直連接于所述配水干管上的一根配水主支管和連接在所述配水主支管上的多根配水分支管，每根所述配水分支管上分別具有所述出水口。
[0027]作為優(yōu)選，所述出水口呈喇叭狀并開口向上。
[0028]作為優(yōu)選，所述配水室套設(shè)在所述中心管柱上，多個所述配水管路的多根所述配水干管均布于所述配水室上。
[0029]作為優(yōu)選，每個所述集水管路包括垂直于所述中心管柱的一根集水干管、垂直連接于所述集水干管上的一根集水主支管和連接在所述集水主支管上的多根集水分支管，每根所述集水分支管上分別具有所述入水口。
[0030]作為優(yōu)選，所述入水口呈喇叭狀并開口向下。
[0031]本實用新型同時公開一種采出水處理系統(tǒng)，包括除油罐和化學調(diào)整旋流反應(yīng)分離裝置，所述除油罐為上述的沉降除油罐，所述第一出水管連接至所述化學調(diào)整旋流反應(yīng)分離裝置。
[0032]作為優(yōu)選，所述化學調(diào)整旋流反應(yīng)分離裝置為旋流反應(yīng)分離罐，所述旋流反應(yīng)分離罐包括罐體和縱向置于所述罐體內(nèi)的旋流反應(yīng)中心筒，所述旋流反應(yīng)中心筒的下端與所述罐體的內(nèi)腔相連通，所述旋流反應(yīng)中心筒從上到下依次分為第一級旋流反應(yīng)段、第二級旋流反應(yīng)段和第三級旋流反應(yīng)段；
[0033]所述罐體上固定連接有伸入到所述第一級旋流反應(yīng)段內(nèi)的第二進水管、伸入到所述第二級旋流反應(yīng)段內(nèi)的第二凈水劑管和伸入到所述第三級旋流反應(yīng)段內(nèi)的絮凝劑管，所述第二進水管上連通有第一凈水劑管；
[0034]所述罐體內(nèi)的上部固定設(shè)置有集水管和位于所述集水管的上方的集油管，所述集水管上開設(shè)有進水口，所述集水管上連接有伸出所述罐體外的第二出水管;所述集油管上開設(shè)有進油口，所述集油管上連接有伸出所述罐體外的出油管；
[0035]所述罐體的底部連接有排泥管；
[0036]所述第一出水管與所述第二進水管連接。
[0037]作為優(yōu)選，所述集水管和集油管均為環(huán)形，所述集水管和集油管均套在所述旋流反應(yīng)中心筒外，所述進水口為均布于所述集水管上的多個，所述進油口為均布于所述集油管上的多個。
[0038]作為優(yōu)選，所述第二進水管的軸線