[發明專利]利用原油采出液中溶解氣自然氣浮的油水分離系統與方法

有效

• 申請號: 201410007785.5
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103742123A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 宋承毅;張延松
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;大慶油田有限責任公司;大慶油田工程有限公司
• 主分類號: E21B43/34
• 分類號: E21B43/34;C10G53/02;B01D17/02;B01D17/035;B01D19/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于油田地面工程采出液油、氣、水分離技術領域，具體涉及一種利用原油采出液中溶解氣自然氣浮的油水分離系統與方法。

背景技術

先介紹一下石油采出液分離技術領域的幾個現有技術。

（1）氣浮法油水分離技術

氣浮技術作為提高油水分離效率的有效技術，已廣泛應用于油田采出水處理中。該技術的主要原理是向含油污水中加入氣體，使氣體溶解于水相中，而后降壓，使溶解氣在析出過程形成小氣泡并吸附在油珠上，形成油-泡組合體，因該組合體的密度遠小于原油，將使帶氣油珠在水相中的浮升速度大幅度提高，從而加快油水分離。目前，國內外工程上所應用的氣浮技術主要采用向水相中加入空氣的方法，但這一方法主要存在以下不足：

1）需要設置加氣設備、增加工程投資和能耗。

2）主要用于含油污水處理領域，尚未應用到特高含水原油采出液處理領域。

（2）油、氣、水三相分離技術

對于液相為高含水原油的油井采出油、氣、水混合物，國內外廣泛采用三相分離器進行油、氣、水分離，主要原理是依靠氣液密度差進行氣、液重力分離和利用油水的密度差進行油、水重力分離。

這種方法存在的主要不足是：沒有考慮利用采出液中含有的溶解氣進行油、水氣浮分離，沒有建立氣浮分離機制，油水分離效率低，設備體積大、投資高。

發明內容

本發明針對現行油田采出油、氣、水三相分離成本高、效率低的問題，提出一種利用原油采出液中溶解氣自然氣浮的油水分離系統和方法，解決現行工藝和設備油水分離效率低、工程投資高的問題。

本發明將氣浮技術應用于含水超過90%的特高含水原油采出液中來提高油水分離效率，減少油氣水分離設備的尺寸，并利用來自油井原油采出液中自身含有的溶解天然氣作為氣浮介質源，克服現有技術額外設置加氣設備進行加氣的不足，降低工程投資和運行成本。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種利用原油采出液中溶解氣自然氣浮的油水分離系統，包括管式分離器、出液進爐管、脫水加熱爐、出爐立管、水平氣浮管道、分離容器、堰板；管式分離器的出液進爐管連接脫水加熱爐的入口，出爐立管連接在脫水加熱爐出口，水平氣浮管道連接在出爐立管末端，分離容器連接在水平氣浮管道末端，堰板設在分離容器末級管段內尾部端頭處，在分離容器底部處位于堰板的前方設置油氣出口，位于堰板的后方設置水出口。

進一步講，水平氣浮管道的起點與出爐立管呈90°連接，末點與分離容器呈頂部同標高方式連接，水平氣浮管道沿程各點的標高相等。

分離容器采用多級漸擴管徑結構形式，以偏心大小頭連接各級管段，偏心大小頭與各級管段的管頂標高相等。

水平氣浮管道的長度，滿足規定的加熱爐與脫水器之間的防火間距；所確定的水平氣浮管道和分離容器連接體的各部分尺寸，確保在其截面上產生至上而下豎直分布的氣、油、水層狀流動型態。

由分離容器中的堰板高度限定水平氣浮管道和分離容器連接體的氣液界面。

堰板頂部高度與水平氣浮管道中心線高度相同。

一種上述系統進行的原油采出液中溶解氣自然氣浮的油水分離方法，包括以下過程：

1）將來自油井群的油氣水混合物(即采出液)，經生產系統管道進入管式分離器中，使其中的游離天然氣分離出去，并通過氣出口輸至后續油氣分離緩沖罐，將脫除游離天然氣后的采出液經出液進爐管輸至脫水加熱爐中加熱升溫；

2）將脫水加熱爐的溫度升高，在促使原油粘度降低、有利油水分離的同時，也使含在油相和水相中的溶解氣處于開始析出的狀態；

3）將開始析出溶解氣狀態的采出液經脫水加熱爐的末端出口輸入至出爐立管，使氣液混合物在豎直向上流動的過程中，產生油氣水三相渦流，使溶解氣與液相充分接觸，氣泡吸附在油珠上，形成密度低于原油的油-泡組合體；

4）使含有油-泡組合體的采出液流出出爐立管進入水平氣浮管道，并形成氣、油、水分層流動型態，伴隨管輸壓力的逐漸下降，使溶解氣不斷從液相油珠中析出，持續生成油-泡組合體，油-泡組合體在浮力作用下，利用與水相和油相的密度差從水連續相中快速上升至油水界面，提高油水分離速度；

5）將處于油水逐漸分離狀態的采出液經水平氣浮管道輸至分離容器，利用在分離容器中設置的堰板建立氣液界面，使采出液中析出的天然氣和分離出來的低含水原油一起從油氣出口排出，使水從水出口排出，從而完成通過氣浮方法進行快速油水分離的過程。

其中所述的采出液為液相含水90%以上的特高含水原油。