專利名稱：一種用于三次采油采出液的柔性脫水裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，涉及一種柔性脫水裝置及方法，具體涉及一種用于三次采油采出液的柔性脫水裝置及方法。
背景技術(shù)：
作為世界性的主要能源，石油這種非再生資源在今后幾十年內(nèi)仍能保持在能源結(jié)構(gòu)中的領(lǐng)先地位，因此，如何提高石油采收率，將地下能源盡可能多地開采出來(lái)，便成了石油行業(yè)以及整個(gè)社會(huì)關(guān)心的問(wèn)題。石油開采主要分為三個(gè)階段，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%。當(dāng)二次采油開展幾十年后，剩余的油以不連續(xù)的油塊被圈捕在油藏砂巖空隙中，此時(shí)采出液中含有大量的水，正常含水約80% -90%，有的甚至達(dá)98%以上，這時(shí)開采已沒有經(jīng)濟(jì)效益。為此約有儲(chǔ)量的60%-70%的原油，只能依靠其他物理和化學(xué)方法進(jìn)行開采，又發(fā)展了以改變?cè)团c驅(qū)油劑之間的界面張力和擴(kuò)大波及體積為主的采油技術(shù)，其特征為注入特殊流體(如聚合物溶液、堿溶液、表面活性劑溶液或體系、二氧化碳、水蒸氣等)，這樣的開采稱為“三次采油”，目的就是為了提高采收率，盡可能多地將地下原油開采出來(lái)。顯然，只要經(jīng)濟(jì)上合理，三次采油之后還會(huì)發(fā)展為更高“層次” 的采油(如四次采油等)，國(guó)外亦稱EOR(Enhanced Oil Recovery)，即強(qiáng)化采油。根據(jù)對(duì)我國(guó)十三個(gè)主要油田的82個(gè)注水開發(fā)區(qū)進(jìn)行的調(diào)查，目前產(chǎn)出液含水量達(dá)90%以上，開展三次采油迫在眉捷。從1986年以來(lái)，三次采油技術(shù)已列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，進(jìn)行了大量的工作研究使得我國(guó)的三次采油技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。據(jù)新聞報(bào)道，大慶三次采油技術(shù)成為世界名牌，處于世界領(lǐng)先水平，在大慶油田產(chǎn)量接替中發(fā)揮了決定性作用。國(guó)外EOR技術(shù)早期以美國(guó)發(fā)展最快，但在1981年后一些石油公司停止了投資大、采收率高的EOR試驗(yàn)，EOR的發(fā)展受到較大沖擊，美國(guó)的EOR技術(shù)發(fā)展緩慢。前蘇聯(lián)油田在50至60年代處于注水鼎盛時(shí)期，其它的EOR技術(shù)幾乎沒有發(fā)展，直到80年代后，才開始重視除注水之外的其它EOR技術(shù)，EOR技術(shù)從此有了較大發(fā)展?？偟恼f(shuō)來(lái)，國(guó)外大面積長(zhǎng)期使用聚合物驅(qū)或EOR技術(shù)的區(qū)塊較少。從1993年開始我國(guó)在大慶油田、勝利油田進(jìn)行注聚合物驅(qū)和“三元復(fù)合驅(qū)”先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)。十多年來(lái)，聚合物驅(qū)油效果得到了一致認(rèn)可，分別比水驅(qū)的采收率提高21. 1% 和13.4%。但隨著注聚規(guī)模的擴(kuò)大，使用聚合物時(shí)間的加長(zhǎng)，暴露出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多， 由于采出液中化學(xué)劑的存在，返出的聚合物量逐步增加，使得采出的原油乳化液油-水界面張力降低到lX10_2mN/m，采出的原油乳化液穩(wěn)定性增加，自然游離出的污水和破乳脫出的水，含油量大幅上升，給污水處理和污水回注帶來(lái)了很大困難。目前，大慶油田三采采出液處理后污水含油為3000mg/l以上，甚至某些區(qū)塊脫后污水因含油過(guò)高無(wú)法處理，近30% 的油又隨污水注入地層；勝利油田孤島油區(qū)，經(jīng)過(guò)十多年的注聚合物驅(qū)，目前采出的原油中聚合物含量達(dá)120mg/l左右，采出液經(jīng)脫水處理平均污水含油2500mg/l以上，最高達(dá) 6000-7000mg/l，并且外輸油含水一直處于波動(dòng)狀態(tài)，平均超過(guò)5 %，需與其他區(qū)塊低含水外輸油混輸才能合格，嚴(yán)重影響了現(xiàn)場(chǎng)的正常生產(chǎn)，因此高效的油水一體化處理藥劑的研制和及時(shí)評(píng)價(jià)藥劑性能及作用特征的多功能脫水裝置的建立迫在眉梢。專利顯示(US5693216、US5921912、US5045212)，國(guó)外EOR 技術(shù)的運(yùn)用也帶來(lái)了 0/ W型乳化油，可利用陽(yáng)離子聚合物進(jìn)行處理或在化學(xué)破乳前加入進(jìn)行預(yù)脫處理。該類型乳液類似于國(guó)內(nèi)注聚合物驅(qū)油進(jìn)行十年左右的現(xiàn)場(chǎng)情況，加入預(yù)脫劑能有效地控制污水含油。 隨著注聚合物的進(jìn)行，預(yù)脫劑的加入直接影響原油脫水，保證了污水合格卻導(dǎo)致原油含水偏高。國(guó)內(nèi)也有很多專門針對(duì)聚合物驅(qū)油含聚污水處理的研究報(bào)道，大部分是利用化學(xué)藥劑或改進(jìn)流程、設(shè)備懸浮出污水中的油，但并沒有注意到回收油進(jìn)入原油處理系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，電脫水器電場(chǎng)倒伏，電脫失去作用的實(shí)際情況。孤島現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，包括國(guó)外的 Clariant公司在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外廠家還沒有一種針對(duì)含油污水處理的藥劑在合理成本控制范圍內(nèi)能保證油、水同時(shí)達(dá)標(biāo)的時(shí)間超過(guò)一周的。可以說(shuō)，三采技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，但油水一體化處理藥劑的研究技術(shù)嚴(yán)重滯后，直接影響了三采技術(shù)的充分應(yīng)用，迫使其間歇性停用。目前現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中還沒有能夠完全解決三次采油采出液處理的化學(xué)藥劑。無(wú)論大慶油田還是勝利油田等，時(shí)常發(fā)生采出液集輸處理問(wèn)題，基本都是減小現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油劑注入量或停止注入一段時(shí)間，或?qū)⒑^高的不合格油強(qiáng)行輸出，與其他區(qū)塊含水較低的外輸油混合輸出。“三次采油”采出液集輸處理中油水一體化藥劑的研究和及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)、快速更換已成為制約三采技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大使用規(guī)模的主要因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，建立一套模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行流程的用于三次采油采出液的柔性脫水裝置，并提供相應(yīng)的方法。其技術(shù)方案為一種用于三次采油采出液的柔性脫水裝置，主要由三相分離器1、一次沉降罐2、 二次沉降罐3、電加熱爐4、熱沉降罐5、電脫水器6構(gòu)成。該裝置可用于三次采油采出液全流程模擬處理，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝脫水流程每次沉降溢油含水量的要求進(jìn)行局部流程脫水藥劑的試驗(yàn)，一旦出現(xiàn)含水偏高現(xiàn)象即可選擇對(duì)該步驟乳化油來(lái)液改變藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，藥劑通過(guò)柱塞泵注入管線。若為局部試驗(yàn)，關(guān)閉前段出口閥門，直接將試驗(yàn)乳化油引入裝置對(duì)應(yīng)的脫水裝置并注入合適藥劑，考察上端溢油的含水。根據(jù)藥劑的脫水速率、脫水率、脫水水質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)原油停留時(shí)間考察藥劑的作用效果，并根據(jù)該藥劑親油、親水性的大小及在油、水相中的分配判斷其適用于哪段溢油的進(jìn)一步脫水從而選擇合適的加藥點(diǎn)。流程運(yùn)行中應(yīng)保持沉降罐上層油層及中間水層的高度相對(duì)穩(wěn)定，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的閥門的開度大小調(diào)節(jié)原油的流量。電脫水器通過(guò)外接的介電常數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置顯示上層電極板間原油的電學(xué)參數(shù)。一種用于三次采油采出液的脫水方法，三相分離器1采出液中油、水、氣的初步分離，其底部排出大量的含油污水游離水并排進(jìn)水站，頂部排出伴生氣體，中間的含水乳化油進(jìn)入一次沉降罐2，一次沉降罐2進(jìn)行進(jìn)一步脫水，其上部出來(lái)的溢油進(jìn)入二次沉降罐3，在二次沉降罐3中進(jìn)行更深度的脫水，使乳化油含水量進(jìn)一步降低。電加熱爐4對(duì)二次沉降罐3來(lái)油進(jìn)行升溫，進(jìn)入熱沉降罐5，使得乳化油中含水量降低至30 %以下達(dá)到乳化油進(jìn)入電脫水器的指標(biāo)要求。電脫水器中利用電場(chǎng)的作用使得原油中的乳化水進(jìn)一步聚并、沉降。 從而達(dá)到外輸油含水標(biāo)準(zhǔn)0. 5%以下。該裝置既可以進(jìn)行全流程試驗(yàn)，也可通過(guò)閥門控制進(jìn)行分段式局部試驗(yàn)本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明所述脫水裝置與原油管道及設(shè)備之間柔性連接，裝置按現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要靈活組合，所需油樣易引進(jìn)，更換藥劑時(shí)設(shè)備中的殘油易清理。2、本發(fā)明在具體操作過(guò)程中，可根據(jù)藥劑的作用效果和特征迅速調(diào)整藥劑的加入點(diǎn)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要。3、本發(fā)明所述脫水裝置的一、二次沉降罐沉降時(shí)間、水位高度及溢油運(yùn)行時(shí)間可控，可盡可能符合不同站點(diǎn)的需求。4、本發(fā)明脫水裝置中的電脫水器能在線監(jiān)測(cè)電極板間原油的介電常數(shù)，便于適時(shí)調(diào)節(jié)電場(chǎng)，確保實(shí)際電場(chǎng)的建立。


圖1是本發(fā)明用于三次采油采出液的柔性脫水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施例1 勝利油田孤島采油廠孤二聯(lián)合站，外輸凈化油含水達(dá)8%，嚴(yán)重超標(biāo)。 將現(xiàn)場(chǎng)一次沉降罐的溢油(油田又稱原料油，含水量為62% )直接引入柔性裝置二次沉降罐，選用勝利油田勝利化工有限公司生產(chǎn)的破乳劑SLD5010和SLD2072進(jìn)行復(fù)配，柔性裝置中二次罐溢油含水量降為27%，直接進(jìn)入電脫水器，電場(chǎng)穩(wěn)定，凈化油含水為0. 3% ；及時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)二次罐前加入該藥劑，第二天外輸凈化油含水為0. 4%，達(dá)到外輸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2勝利油田孤島采油廠孤六聯(lián)合站出現(xiàn)“倒電場(chǎng)”現(xiàn)象，將現(xiàn)場(chǎng)熱沉降罐中的原油直接引入柔性電脫水器，測(cè)得介電常數(shù)為20，顯示含水量偏低，加入8% NaCl,5% A1C13、5%抗乳化破乳劑SLD-5010、3%冰醋酸組成的混合水溶液，電場(chǎng)恢復(fù)。現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)在沉降罐后打入120Kg該混合水溶引入，6小時(shí)后電場(chǎng)恢復(fù)平穩(wěn)。實(shí)施例3 勝利油田孤島采油廠孤二聯(lián)合站外輸凈化油含水一直偏高，室內(nèi)靜態(tài)藥劑評(píng)價(jià)效果良好，很難發(fā)現(xiàn)流程運(yùn)行中的問(wèn)題。通過(guò)柔性脫水裝置進(jìn)行全流程試驗(yàn)，調(diào)整加藥點(diǎn)，將一次罐前加藥改為一次罐前及加熱爐前加藥，小試裝置顯示外輸凈化油含水量達(dá)標(biāo)。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)將原來(lái)的一次罐前加藥量由350Kg/天變?yōu)橐淮喂耷凹?00Kg/天，加熱爐前150Kg/天。外輸凈化油含水降至合格標(biāo)準(zhǔn)以下。實(shí)施例4 勝利油田孤島采油廠孤三聯(lián)合站因控制脫后污水中的含油量低于 100mg/L,在三相分離器前的井排來(lái)液中預(yù)先加入水處理劑(預(yù)脫劑)，使流程一直不穩(wěn)定， 含水偏高。通過(guò)柔性脫水裝置進(jìn)行全流程試驗(yàn)，結(jié)果取消了井排來(lái)液所加預(yù)脫劑，調(diào)整脫水藥劑后直接將調(diào)整加藥點(diǎn)改為一次罐前、電脫水器前，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行保持平穩(wěn)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于三次采油采出液的柔性脫水裝置，其特征在于，主要由三相分離器(1)、一次沉降罐O)、二次沉降罐(3)、電加熱爐0)、熱沉降罐(5)、電脫水器(6)構(gòu)成。
2.一種用于三次采油采出液的脫水方法，其特征在于，三相分離器(1)采出液中油、 水、氣的初步分離，其底部排出含油污水并排進(jìn)水站，頂部排出伴生氣體，中間的含水乳化油進(jìn)入一次沉降罐O)，一次沉降罐( 進(jìn)行進(jìn)一步脫水，其上部出來(lái)的溢油進(jìn)入二次沉降罐(3)，在二次沉降罐(3)中進(jìn)行更深度的脫水；電加熱爐(4)對(duì)二次沉降罐C3)來(lái)油進(jìn)行升溫，進(jìn)入熱沉降罐(5)；電脫水器中利用電場(chǎng)的作用使得原油中的乳化水進(jìn)一步聚并、沉降。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于三次采油采出液的柔性脫水裝置及方法，該裝置的各個(gè)設(shè)備之間及裝置與原油管道之間的連接是柔性的，裝置可整體使用，也可按實(shí)際生產(chǎn)需求靈活組合，使用某一部分來(lái)進(jìn)行藥劑效果評(píng)價(jià)和選擇，根據(jù)藥劑本身的作用特征迅速調(diào)整加藥點(diǎn)；也便于裝置中殘油的清理和試驗(yàn)藥劑的快速更換，縮短現(xiàn)場(chǎng)藥劑品種調(diào)整的選擇時(shí)間。此裝置可通過(guò)原油流量的控制使一、二次沉降罐的沉降時(shí)間、水位高度及溢油運(yùn)行時(shí)間可控，裝置的電場(chǎng)建立因素易分析、易調(diào)節(jié)。本發(fā)明是一種組合靈活、高效、安全、美觀且能滿足不同站點(diǎn)需求的油水分離模擬裝置，適用于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C10G33/00GK102559243SQ20111040623
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者周冰瑤, 周建成, 周曉鋒, 李乃旭, 程玲 申請(qǐng)人:東南大學(xué)