[發(fā)明專利]一種高鹽油田污水處理和稠油開采相結(jié)合的裝置及工藝

無效

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• 申請日: 2011-07-07
• 公開（公告）號: CN102351361A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張春麗;孫洪玉
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;E21B43/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高鹽油田污水處理和稠油開采相結(jié)合的裝置及工藝，屬于節(jié)能減排、有益于環(huán)保的污水處理技術(shù)領(lǐng)域。該處理系統(tǒng)將油田污水處理與稠油開采高效的結(jié)合起來，從而實現(xiàn)油田采出水的深度處理和資源再利用。

背景技術(shù)

油田污水是伴隨石油開采過程中主要的副產(chǎn)物，隨著我國石油開采進入中后期，為滿足地層開采壓力注入的水和蒸汽量都在增加，伴生的油田污水也越來越多，處理壓力很大。另外，油田污水成分還很復雜，含有大量的固體溶解物、懸浮物、膠體、泥沙、微生物、氣體、大分子有機物以及原油等，給油田污水的處理帶來了很大難題。現(xiàn)有的處理方法包括凈化和淡化兩部分，其中凈化方法有重力分離法、氣浮法、粗粒化法、超濾法、曝氣法、臭氧法、生物處理方法等，淡化方法有離子交換軟化法、石灰石軟化法、反滲透、以及蒸餾法等，現(xiàn)有油田污水的處理方法是根據(jù)水質(zhì)特點使用以上不同方法的組合工藝。這些工藝在處理高有機物以及高鹽污水時，存在溶解物處理不徹底、膜污染嚴重、設(shè)備腐蝕快等一系列問題，使得處理工藝受水質(zhì)限制很大，因此探究新的高效處理高鹽油田污水的技術(shù)顯得很有必要，也很迫切。

另外，隨著常規(guī)石油資源過度開采和消耗，我國開始大力開采稠油資源，針對稠油高黏度問題，目前我國主要是采用注蒸汽開采，蒸汽消耗量之大也給油田開采帶來了難題。近年來對于注蒸汽和N₂，CO₂、空氣等混合氣開采稠油取得了很大的成效，根據(jù)稠油資源情況，針對不同油田資源特點，蒸汽與氣體都有一個最佳匹配比例，進行稠油開采，實現(xiàn)能源的有效利用。

鑒于高鹽油田污水處理難題和稠油開采情況，本發(fā)明提供了一種高鹽油田污水處理和稠油開采相結(jié)合的裝置及工藝，實現(xiàn)了高鹽油田污水深度處理和能源的高效利用。

本發(fā)明的核心裝置--高壓水中焚燒蒸發(fā)器是把燃料與空氣燃燒產(chǎn)生的高溫火焰通過燃燒噴嘴直接噴射到污水中，進行快速的換熱蒸發(fā)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽以及高溫濃縮液的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種高鹽油田污水處理和稠油開采相結(jié)合的裝置及工藝，裝置包括高壓水中焚燒蒸發(fā)器、多級閃蒸裝置、噴霧蒸發(fā)器、注汽鍋爐、不同規(guī)格泵等，通過產(chǎn)生的高溫高壓二次蒸汽和氣體、與注汽鍋爐結(jié)合起來，以一定比例開采稠油，實現(xiàn)能源的充分利用實現(xiàn)了高鹽油田污水的深度處理，兼獲淡水和鹽漿，實現(xiàn)真正意義上的零排放。該處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、高效、經(jīng)濟，是一種穩(wěn)定可靠的油田污水處理新技術(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的裝置包括一個高壓水中焚燒蒸發(fā)器，高壓水中焚燒蒸發(fā)器是以燃料為能源，把燃燒產(chǎn)物以及火焰直接噴射到污水中，使污水中的有機物迅速氧化，污水快速換熱蒸發(fā)，最終得到高溫高壓蒸汽-氣體混合物的設(shè)備。其上安裝有進口燃料、空氣以及進口油田污水管路，內(nèi)部有核心設(shè)備噴射燃燒單元以及蒸發(fā)單元，污水管路上安裝有高壓油泵。具體結(jié)構(gòu)如下：

包括供燃料和助燃空氣在其內(nèi)燃燒的噴射燃燒單元和處理污水的蒸發(fā)單元，燃燒結(jié)構(gòu)與蒸發(fā)室結(jié)為一體。噴射燃燒單元主要由燃料進口管、燃料空氣混合室、混合氣加速管以及燃燒室組成，燃燒設(shè)備內(nèi)部襯有耐火材料；燃燒室主體的下部引出燃燒噴管，燃燒噴管上設(shè)置有多個燃燒噴嘴，燃燒噴管的內(nèi)徑要小于燃燒室的內(nèi)徑，以便使得燃燒產(chǎn)物以及火焰獲得較高的流速，一般為燃燒室速度的5-10倍，使得火焰能夠有足夠動力經(jīng)噴嘴噴出，同時高速可避免物料堵塞噴頭通道。燃燒噴管完全浸沒于液體中；燃料進口管設(shè)有燃料調(diào)節(jié)裝置；燃燒設(shè)備的燃料進口管附近設(shè)有調(diào)節(jié)空氣注入量的空氣調(diào)節(jié)裝置；蒸發(fā)室上側(cè)有高溫高壓蒸汽及廢氣排出的排氣筒，排氣筒上安裝有壓力調(diào)節(jié)閥；蒸發(fā)室中部有污水進液管，設(shè)置有進料調(diào)節(jié)閥；蒸發(fā)室下部設(shè)置有濃縮液排出控制閥。

高壓水中焚燒蒸發(fā)器其產(chǎn)生的蒸汽壓力與溫度是有排氣管道上的壓力調(diào)節(jié)閥來控制的，一般稠油蒸汽開采的溫度在250-300℃，該裝置可以實現(xiàn)這個溫度，甚至更高，壓力就是蒸汽溫度下對應(yīng)的混合氣-汽壓力。

噴射燃燒單元的燃燒室接有燃燒噴管，可直接把燃燒的火焰噴射到污水中，快速換熱蒸發(fā)產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，其蒸汽溫度以及壓力是由排氣筒管路上的壓力調(diào)節(jié)閥來控制的。為了滿足生產(chǎn)工藝需要，高壓水中焚燒蒸發(fā)器內(nèi)的燃燒噴管可以使用直管或U型管。

高壓水中焚燒蒸發(fā)器安裝有排氣筒，蒸發(fā)器下部通過濃縮液排出管道與多級閃蒸裝置連接；多級閃蒸罐一側(cè)連接有冷卻水進口管路、淡水輸出泵、濃縮液輸出泵，另一側(cè)接有鍋爐給水泵。

噴霧蒸發(fā)器左側(cè)分別與廢氣輸入管路和鹽水泵相接，內(nèi)部安裝有噴嘴，以便快速噴霧蒸發(fā)，實現(xiàn)零排放；