本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)中油井產(chǎn)出液的處理系統(tǒng)，特別是一種油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置。

背景技術(shù)：

經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)大部分油田都進(jìn)入高含水甚至是特高含水期，采出液量不斷增加，給油田地面處理系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)荷增加、能耗上升等一系列問(wèn)題。在集輸流程前端進(jìn)行采出液預(yù)處理，可以實(shí)現(xiàn)30%-50%污水就地回注，減輕集輸系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，降低生產(chǎn)成本。

傳統(tǒng)的旋流器只能進(jìn)行氣液分離或分離油水密度差較大的油水兩相，而且對(duì)于污水中懸浮固體去除效果較差，一般用于油水處理工藝的中間后端處理環(huán)節(jié)，前端污水預(yù)處理到一定指標(biāo)后再進(jìn)一步處理，對(duì)入口的來(lái)液有一定的水質(zhì)要求。

一般的采出液處理裝置如三相分離器采用各種分離原理，分離效率高，但占地面積較大，需要操作維護(hù)，且不具有污水處理功能。

中國(guó)專利“圍欄式油氣水三相分離裝置”，專利申請(qǐng)?zhí)?01210435339.5，公開(kāi)了一種能夠進(jìn)行油井采出液預(yù)處理的氣、油和水的分離裝置，該裝置利用了油井采出液中氣、油和水的密度差異，采用多級(jí)旋流器分離和梯型管進(jìn)行分離，取得了較好的效果。但該裝置仍然存在著二方面的問(wèn)題，一是，當(dāng)來(lái)液中含有泥砂時(shí)，該裝置不能分離出泥砂；二是裝置排出水中含有的懸浮固體濃度還有待進(jìn)一步去除，這二方面造成了裝置出水口的產(chǎn)出水中固體含量有時(shí)不達(dá)標(biāo)，不能直接向水井中進(jìn)行回注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，發(fā)明了一種油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置，實(shí)現(xiàn)了油井采出液的油、氣、水分離的同時(shí)，還能除去泥砂和懸浮固體，達(dá)到污水回注標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置，一級(jí)以上油水分離旋流器相串聯(lián)，前一級(jí)油水分離旋流器的中出口與后一級(jí)油水分離旋流器的入口相接，油水分離旋流器的上出口均與排油管線相連接；末一級(jí)油水分離旋流器的中出口與梯型管的入口相連接，一級(jí)油水分離旋流器的入口還與氣液砂分離器相連接。

優(yōu)選實(shí)施例一：所述的氣液砂分離器是旋流器，在旋流器的底部設(shè)置旋流器下出口，旋流器上出口與排氣管線相連接，旋流器中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接。梯型管下部設(shè)置氣泡發(fā)生器，氣泡發(fā)生器與梯型管的連接處不與任何垂直分離管的垂直投影面相重疊；總氣管線上設(shè)置分氣管線，分氣管線與氣泡發(fā)生器相連通；總氣管線的氣體入口同時(shí)與排氣管線和氣泵相連接。

優(yōu)選實(shí)施例二：所述的氣液砂分離器是復(fù)式梯型管，復(fù)式梯型管包括橫向設(shè)置的上平管、中平管和下斜管，其中上平管和中平管水平設(shè)置，下斜管傾斜設(shè)置，上分離管溝通上平管和中平管，下分離管溝通中平管和下斜管；在上平管的端部設(shè)置復(fù)式梯型管上出口與排氣管線相連接，在中平管的端部設(shè)置復(fù)式梯型管中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接，在下斜管的低端設(shè)置復(fù)式梯型管下出口。所述的復(fù)式梯型管的下分離管是垂直設(shè)置或傾斜設(shè)置。梯型管下部設(shè)置氣泡發(fā)生器，氣泡發(fā)生器與梯型管的連接處不與任何垂直分離管的垂直投影面相重疊；總氣管線上設(shè)置分氣管線，分氣管線與氣泡發(fā)生器相連通；總氣管線的氣體入口同時(shí)與排氣管線和氣泵相連接。

優(yōu)選實(shí)施例三：所述的氣液砂分離器是旋流器與梯型管二的復(fù)合體，在旋流器的底部設(shè)置旋流器下出口，旋流器上出口與排油管線相連接，旋流器中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接，梯型管二的上出口與排油管線相連接，梯型管二的下出口與旋流器的入口相連接。梯型管下部設(shè)置氣泡發(fā)生器，氣泡發(fā)生器與梯型管的連接處不與任何垂直分離管的垂直投影面相重疊；總氣管線上設(shè)置分氣管線，分氣管線與氣泡發(fā)生器相連通；總氣管線的氣體入口同與氣泵相連接。

優(yōu)選實(shí)施例四：所述的氣液砂分離器是旋流器，在旋流器的底部設(shè)置旋流器下出口，旋流器上出口與排氣管線相連接，旋流器中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接。在旋流器與一級(jí)油水分離旋流器的連接管線上以及末級(jí)油水分離旋流器與梯型管的連接管線上各自串接一個(gè)混氣器，混氣器的氣體入口同時(shí)與排氣管線和氣泵相連接。

優(yōu)選實(shí)施例五：所述的氣液砂分離器是復(fù)式梯型管，復(fù)式梯型管包括橫向設(shè)置的上平管、中平管和下斜管，其中上平管和中平管水平設(shè)置，下斜管傾斜設(shè)置，上分離管溝通上平管和中平管，下分離管溝通中平管和下斜管；在上平管的端部設(shè)置復(fù)式梯型管上出口與排氣管線相連接，在中平管的端部設(shè)置復(fù)式梯型管中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接，在下斜管的低端設(shè)置復(fù)式梯型管下出口。所述的復(fù)式梯型管的下分離管是垂直設(shè)置或傾斜設(shè)置。在一級(jí)油水分離旋流器與二級(jí)油水分離旋流器的連接管線上以及末級(jí)油水分離旋流器與梯型管的連接管線上各自串接一個(gè)混氣器，混氣器的氣體入口同時(shí)與排氣管線和氣泵相連接。

優(yōu)選實(shí)施例六：所述的氣液砂分離器是旋流器與梯型管二的復(fù)合體，在旋流器的底部設(shè)置旋流器下出口，旋流器上出口與排油管線相連接，旋流器中出口與一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接，梯型管二的上出口與排油管線相連接，梯型管二的下出口與旋流器的入口相連接。在末級(jí)油水分離旋流器與梯型管的連接管線上串接一個(gè)混氣器，混氣器的氣體入口與氣泵相連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

①由于采用了旋流器并在其底部設(shè)置了出砂口，或采用了復(fù)式梯型管并在其下部?jī)A斜管的低端設(shè)置出砂口，由于泥砂的密度高，在旋流器或復(fù)式梯型管就泥砂進(jìn)行了有效分離。

②本裝置在裝置的不同部位設(shè)置了混氣器對(duì)采出液進(jìn)行氣浮處理，可根據(jù)產(chǎn)出液的不同產(chǎn)量和特性選擇不同的氣浮方式，有利于更好地去除產(chǎn)出水中的懸浮固體和油滴。

③本裝置可利用本裝置本身分離出的氣體進(jìn)行氣浮處理，能夠減少裝置體積，減少了裝置建設(shè)投資和氣浮處理所需氣體費(fèi)用。

④采出液預(yù)處理裝置占地少，采用物理方法處理，不添加化學(xué)藥劑，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，因此可應(yīng)用于計(jì)量站甚至采油井口，在有限的時(shí)間和場(chǎng)地空間實(shí)現(xiàn)污水快速就地分水、就地回注。

附圖說(shuō)明

前面簡(jiǎn)單地描述了本發(fā)明，接下來(lái)參考描述本發(fā)明的以下具體實(shí)施例的圖紙進(jìn)一步、詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。這些圖紙只描述了該發(fā)明的一些典型的實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。在這些圖紙中：

圖1是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的下分離管是垂直設(shè)置。

圖3是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的下分離管是傾斜設(shè)置。

圖4是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例五結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的下分離管是垂直設(shè)置。

圖7是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例五結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的下分離管是傾斜設(shè)置。

圖8是本發(fā)明的油田采出液短流程預(yù)分水處理裝置優(yōu)選實(shí)施例六結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是氣泡發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

見(jiàn)圖1和圖9所示，一級(jí)油水分離旋流器2和二級(jí)油水分離旋流器3相串聯(lián)，一級(jí)油水分離旋流器2的中出口與二級(jí)油水分離旋流器3的入口相接，一、二級(jí)油水分離旋流器的上出口均與排油管線8相連接；二級(jí)油水分離旋流器3的中出口與梯型管9的入口相連接，一級(jí)油水分離旋流器2的入口還與旋流器1相連接。梯型管的上水平管的出口與排油管線8相連接，下水平管的出口與排水管線13相連接，排出分離出來(lái)的水。

旋流器1、一級(jí)油水分離旋流器2和二級(jí)油水分離旋流器3都是旋流器，其結(jié)構(gòu)和工作原理基本上與“一種軸流式同向出流旋流分離器，中國(guó)專利，專利申請(qǐng)?zhí)?01210196516.9”和“一種管道式導(dǎo)流片型油水分離器的徐水裝置，中國(guó)專利，專利申請(qǐng)?zhí)?01110220538.X”相同。旋流器都是在側(cè)壁的上部設(shè)置來(lái)液入口，在側(cè)壁的下部設(shè)置密度較大分離液的出口，在本申請(qǐng)文件中稱為中出口；在頂部設(shè)置密度較小分離液或氣的出口。所不同的是在旋流器1的底部增加了旋流器下出口10用于排出分離出的泥砂。所述的油水分離旋流器相串聯(lián)是指前一級(jí)油水分離旋流器的中出口與后一級(jí)油水分離旋流器的入口相連接。本申請(qǐng)文件中各出口與入口之間的連接指的是用管線進(jìn)行的連接。

油井的產(chǎn)液中往往含有少量的泥砂和不等量的天然氣，為了提高分離效率，減少后一級(jí)分離器的磨蝕和堵塞，使裝置排出分離水達(dá)到回注水的標(biāo)準(zhǔn)，需要首先把泥砂和氣體從油井的產(chǎn)液中分離出來(lái)。按照各旋流器的功能區(qū)分，把旋流器1稱為氣液砂分離器，其旋流器上出口12排出分離出的氣體進(jìn)入排氣管線7，旋流器下出口10用于排出分離出的泥砂。把用于分離油水的旋流器稱為油水分離旋流器，根據(jù)油井的產(chǎn)液情況，油水分離旋流器可以使用1～4個(gè)，多個(gè)油水分離旋流器串聯(lián)使用，把處于初始來(lái)液端的油水分離旋流器稱為一級(jí)油水分離旋流器，后面的則依次類推為二級(jí)油水分離旋流器、三級(jí)油水分離旋流器、四級(jí)油水分離旋流器。

為了提高處理效果，進(jìn)一步分離懸浮的固體顆粒和小油滴，還可增設(shè)氣浮系統(tǒng)，包括總氣管線5、分氣管線6、氣泵4、氣泡發(fā)生器15和相應(yīng)的連接管線。

梯型管9下部設(shè)置氣泡發(fā)生器15，為提高氣浮效果，氣泡發(fā)生器15與梯型管9的連接處不與任何垂直分離管14的垂直投影面相重疊；總氣管線5上設(shè)置分氣管線6，分氣管線6與氣泡發(fā)生器15相連通；總氣管線5的氣體入口同時(shí)與排氣管線7和氣泵4相連接。

氣泡發(fā)生器15的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9所示，氣泡發(fā)生器15包括殼體16和多孔板17。多孔板17安裝在殼體16內(nèi)，多孔板17下方與殼體16之間有空腔。多孔板17是用來(lái)產(chǎn)生氣泡的，是一種帶有大量小孔的介質(zhì)，它可以是一塊金屬板，在板上鉆有小孔，小孔的直徑不大于0.1mm；多孔板也可以使用石英砂加樹(shù)脂膠結(jié)形成，這種使用樹(shù)脂膠結(jié)石英砂的方法在油田預(yù)制防砂管的制作中廣泛使用。

生產(chǎn)中如果排氣管線7中的氣量充足，則可不使用氣泵4，如果排氣管線7中的氣量不足，則可使用氣泵4通過(guò)外接氣源補(bǔ)充。這樣的設(shè)計(jì)，充分利用了本系統(tǒng)的分離氣，可降低操作費(fèi)用。

在本裝置中的管線上根據(jù)需要可設(shè)置閥門(mén)和流量計(jì)，如圖1中所示，以下的實(shí)施例的說(shuō)明中不再贅述。

參見(jiàn)圖2，在本實(shí)施例中，所述的氣液砂分離器是復(fù)式梯型管21，復(fù)式梯型管21包括橫向設(shè)置的上平管22、中平管24和下斜管25，其中上平管22和中平管24水平設(shè)置，下斜管25傾斜設(shè)置，上分離管23溝通上平管22和中平管24，下分離管26溝通中平管24和下斜管25；在上平管22的端部設(shè)置復(fù)式梯型管上出口27與排氣管線7相連接，在中平管24的端部設(shè)置復(fù)式梯型管中出口28與一級(jí)油水分離旋流器2的入口相連接，在下斜管25的低端設(shè)置復(fù)式梯型管下出口29。所述的復(fù)式梯型管21的下分離管26是垂直設(shè)置。為了提高處理效果，進(jìn)一步分離懸浮的固體顆粒和小油滴，設(shè)置氣浮系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與連接方式與圖1完全相同。在本實(shí)施例中，油水分離旋流器設(shè)置了三級(jí)，包括一級(jí)油水分離旋流器2、二級(jí)油水分離旋流器3、三級(jí)油水分離旋流器20。

圖3所示的裝置結(jié)構(gòu)與圖2不同之處在于所述的復(fù)式梯型管21的下分離管26是傾斜設(shè)置，其它部分完全相同。

當(dāng)油井的產(chǎn)出液所含天然氣量較少時(shí)，就不必考慮氣體的分離，這時(shí)圖2實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，省去排氣管線，簡(jiǎn)化后的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖4，在本實(shí)施例中所述的氣液砂分離器是旋流器1與梯型管二41的復(fù)合體，在旋流器1的底部設(shè)置旋流器下出口10用于排出泥砂，旋流器上出口12與排油管線8相連接，旋流器中出口11與一級(jí)油水分離旋流器2的入口相連接，梯型管二41的上出口與排油管線8相連接，梯型管二41的下出口與旋流器1的入口相連接。在本實(shí)施例的設(shè)置中，氣浮系統(tǒng)的設(shè)置與圖1的不同之處在于混氣器只與氣泵4相連接。

參見(jiàn)圖5，為了進(jìn)一步提高懸浮物的分離效果，在圖1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了氣浮系統(tǒng)。在旋流器1與一級(jí)油水分離旋流器2的連接管線上以及末級(jí)油水分離旋流器與梯型管9的連接管線上各自串接一個(gè)混氣器50，混氣器50的氣體入口同時(shí)與排氣管線7和氣泵4相連接。在圖5中，末級(jí)油水分離旋流器是指二級(jí)油水分離旋流器3。

本申請(qǐng)文件中，混氣器50的結(jié)構(gòu)可采用“基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機(jī)理的微細(xì)氣泡發(fā)生裝置，中國(guó)專利，專利申請(qǐng)?zhí)?01410239584.8”所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)以及其它類似的能夠產(chǎn)生氣泡的混氣裝置。

參見(jiàn)圖6和圖7，為了進(jìn)一步提高懸浮物的分離效果，在圖2和圖3結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了氣浮系統(tǒng)。在一級(jí)油水分離旋流器2與二級(jí)油水分離旋流器3的連接管線上以及末級(jí)油水分離旋流器與梯型管9的連接管線上各自串接一個(gè)混氣器50，混氣器50的氣體入口同時(shí)與排氣管線7和氣泵4相連接。在圖6或圖7中，末級(jí)油水分離旋流器是指二級(jí)油水分離旋流器20。

參見(jiàn)圖8，本實(shí)施例是在圖4實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)氣浮系統(tǒng)的改進(jìn)，在末級(jí)油水分離旋流器與梯型管9的連接管線上串接一個(gè)混氣器50，混氣器50的氣體入口與氣泵4相連接。在圖8中，末級(jí)油水分離旋流器是指二級(jí)油水分離旋流器20。

本文所述的實(shí)施例僅僅為典型實(shí)施例，但不僅限于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開(kāi)的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護(hù)范圍不僅限于上文的說(shuō)明，而是根據(jù)權(quán)利要求來(lái)定義，保護(hù)范圍包括權(quán)利要求的標(biāo)的的所有等價(jià)物。