CN206246114U - 一种高含水油井产液就地分水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高含水油井产液就地分水装置，其中装置包括缓冲过渡管、缩颈管、旋流分离器、气体分离管道、上联箱、下联箱、油相分离管、分离水管道，所述缩颈管左端连接缓冲过渡管右端，缩颈管右端同时并联上联箱、下联箱的左端，所述上联箱右端连接油相分离管，所述下联箱右端连接分离水管道，所述上联箱、下联箱相互并联，所述油相分离管、分离水管道相互并联，所述缩颈管内设置一级旋流装置和二级旋流装置，所述旋流分离器下端通过气体取样管伸入缩颈管中心且气体取样管的端口位于一级旋流装置和二级旋流装置之间，所述旋流分离器上端通过气体分离管道连接油相分离管。

Description

一种高含水油井产液就地分水装置

技术领域

本实用新型涉及油气资源开采及输送技术中油田产出液的三相分离技术，尤其是一种高含水油井产液就地分水装置。

背景技术

在油气资源开采及输送等领域，多个环节涉及到油田产出液的油气水三相分离，尤其是使油井产液分离成达标的油相、气相和水相，分别对油和气实现外输销售，而分离的水相目前大部分要求进行回注。目前，油田生产大部分属于高含水期，油井产液的含水率越来越高，并常伴有少量的气体。传统的油气水三相分离系统体积庞大，处理压力大，而产液中的气体对油水的高效分离带来了很多负面影响，同时为了减少投资、降低运行成本，在油井井口实现高含水的分离和就地回注，是目前急需解决的课题。

当前油水分离设备所采用的分离原理有：重力沉降、离心、浮选、过滤、聚集等。其中利用油和水的重度差异，通过重力沉降作用，实现油、水的分离，是应用时间最早也是最普遍的方法。

专利CN2569538Y、CN200920270351.9、CN201020224668.1均为采用重力分离原理的立式或者卧式油水分离器，其核心装置均是沉降罐，利用油水密度差进行长时间的自然沉降，另外也有加温、加药的方式来加速大罐中油、气、水三相分离，但是总体来说，此类分离器体积庞大，内部结构复杂，投资大，分离时间长，效率低，不适合小型化和井口油气水的三相分离。

专利CN201817338U是采用一种由斜板、核桃壳过滤器和双亲可逆纤维球过滤器组成的油水分离装置。但是在现实生产中，往往需要对大量的油气水混合液进行快速分离，重力原理和过滤技术都是有效的分离技术手段，但处理速度相对较慢，且设备结构复杂、体积庞大。

专利CN2405660Y、CN101657263A采用旋流分离器的离心分离原理对油田采出液的油、水分离和自来水、污水的净化。该实用新型具有体积小、重量轻、处理效率高、投资少等优点，但由于其结构尺寸的局限性，运行维护困难。

专利CN103045295B是一种综合动态重力分离、膨胀分离和离心分离等技术为一体的管道式含气水原油的除水系统，但只针对采出液中的水相进行处理，相应的油相和气相不能直接达标。

专利CN201310755682.2提供了一种高频电聚结式油气水三相流分离器。采用卧式罐体和高频矩形波原油脱水电源方式进行分离。部分解决了高含水原油中老化油及含高聚合物与破乳剂原油的脱水难问题。

综上所述，油气田工程中的多相分离与处理设备逐步向高效、轻便等方向发展。本实用新型的目的是获得一种简单、高效、低成本、安全易操作的油气水分离的设备。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高含水油井产液就地分水装置，实现油田产液的高含水的高效分离，并就地回注。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：

该高含水油井产液就地分水装置包括缓冲过渡管、缩颈管、旋流分离器、气体分离管道、上联箱、下联箱、油相分离管、分离水管道，所述缩颈管左端连接缓冲过渡管右端，缩颈管右端同时并联上联箱、下联箱的左端，所述上联箱右端连接油相分离管，所述下联箱右端连接分离水管道，所述上联箱、下联箱相互并联，所述油相分离管、分离水管道相互并联，所述缩颈管内设置一级旋流装置和二级旋流装置，所述旋流分离器下端通过气体取样管伸入缩颈管中心且气体取样管的端口位于一级旋流装置和二级旋流装置之间，所述旋流分离器上端通过气体分离管道连接油相分离管。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述缓冲过渡管中间设置下降管，所述旋流分离器还通过抽气管连接下降管，抽气管上设置抽气阻力阀。

所述旋流分离器上端和气体分离管道之间设置气体分离缓冲罐，所述气体分离缓冲罐内部设置油水过滤器，油水过滤器下端设置油水过滤板，所述气体分离管道前端设置有气体阻力阀，所述气体分离管道后端设置有气相控制阀。

所述缩颈管内设置阻力阀一，所述阻力阀一位于一级旋流装置和二级旋流装置之间。

所述缩颈管内部后端套有管内开孔水平疏水管且管内开孔水平疏水管外壁与缩颈管内壁形成环空，管内开孔水平疏水管圆周壁开设径向通孔，所述管内开孔水平疏水管与缩颈管后端共同连接上联箱，所述管内开孔水平疏水管外壁通过管内分隔板与缩颈管内壁连接，所述缩颈管后端还通过水相下降管连接下联箱，水相下降管上设置水相控制阀，所述水相下降管上端径向连通缩颈管与管内开孔水平疏水管形成的环空。

所述油相分离管、分离水管道通过分离水回水管道进行并联，分离水回水管道上设置分离水回水阀；所述油相分离管上设置油相控制阀，所述分离水管道前端设置分离水阻力阀，后端设置分离水控制阀。

所述上联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置，矩形管道左边管道中间设置上联箱入口三通，该上联箱入口三通通过管内开孔水平疏水管连接缩颈管，矩形管道右边管道中间设置油水分离四通，该油水分离四通连接油相分离管；所述下联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置，矩形管道左边管道中间设置下联箱水相三通，该下联箱水相三通通过水相下降管连接缩颈管，矩形管道右边管道中间设置下联箱水相异形四通，该下联箱水相异形四通连接分离水管道，所述油水分离四通通过联箱水相沉降管连接下联箱水相异形四通；所述上联箱还设置上联箱油水沉降三通，所述下联箱还设置下联箱油水沉降三通，上联箱油水沉降三通和下联箱油水沉降三通之间用沉降水相管连通。

所述管内旋流式油水分离装置包括外管和内管，所述内管设置旋流装置，内管上还开设对称布置分流孔，所述内管和外管之间的环空设置分离隔板。

所述一级旋流装置或二级旋流装置由4-8片螺旋叶片组成，叶片高度小于采油管柱的入口段直径的0.6-0.8倍，中间无轴，固定在旋流装置的圆形管道内。

本实用新型具有以下有益效果：

通过多级旋流装置将流型复杂的油气水产出液整理成想要的气环在外，油水核在内的环状流，通过取样装置将气体分离出来，然后采用强制旋流和联箱式重力分离的方式将油水进行分离，大大减少了分离系统的设备，提高了油水的分离效率，将油水进行分离，从而实现井口产液动态分离，并将分离水进行及时回注，减少了集输的成本，提高了分离效率，体积小，价格便宜，方便推广。

本实用新型利用旋流装置，采用旋流强制流动的手段，增加了油田产出液分离适用范围，不仅适用于低流速下的分层流、波状分层流，还适用于高流速下的环状流和弹状流。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图1-1是图1局部放大图；

图2是旋流装置示意图；

图3是过渡管内分层流型图；

图4是管内旋流式油水分离装置示意图；

图5是旋流装置旋流后的流型图；

图5-1是图5的A-A剖面图；

图5-2是图5的B-B剖面图。

图中：1、高含水产液进口；2、下降管；3、缓冲过渡管；4、抽气管；5、抽气阻力阀；6、缩颈管；7、一级旋流装置；8、气体取样管；9、旋流分离器；10、油水过滤器；11、油水过滤板；12、气体分离缓冲罐；13、气体阻力阀；14、气体分离管道；15、阻力阀一；16、二级旋流装置；17、管内开孔水平疏水管；18、水相控制阀；19、水相下降管；20、管内分隔板；21、上联箱入口三通；22、上联箱；23、管内旋流式油水分离装置；24、上联箱油水沉降三通；25、油水分离四通；26、联箱水相沉降管；27、油相分离管；28、油相控制阀；29、下联箱水相三通；30、下联箱油水沉降三通；31、下联箱；32、下联箱水相异形四通；33、分离水管道；34、分离水阻力阀；35、分离水回水管道；36、分离水回水阀；37、气相控制阀；38、油相出口；39、分离水控制阀；40、分离水出口。51、油水混合相；52、气相。301、产出液普通流型；302、旋流装置；303、环状流型。61、旋流装置；62、对称布置分流孔；63、分离隔板；64、沉降水相管。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

高含水油井产液就地分水装置，包括缓冲过渡管3、缩颈管6、旋流分离器9、气体分离管道14、上联箱22、下联箱31、油相分离管27、分离水管道33，所述缩颈管6左端连接缓冲过渡管3右端，缩颈管右端同时并联上联箱22、下联箱31的左端，所述上联箱右端连接油相分离管27，所述下联箱右端连接分离水管道33，所述上联箱、下联箱相互并联，所述油相分离管、分离水管道相互并联，所述缩颈管内设置一级旋流装置7和二级旋流装置16，所述旋流分离器下端通过气体取样管8伸入缩颈管中心且气体取样管的端口位于一级旋流装置和二级旋流装置之间，所述旋流分离器上端通过气体分离管道14连接油相分离管27。

所述缓冲过渡管中间设置下降管2，所述旋流分离器还通过抽气管4连接下降管，抽气管上设置抽气阻力阀5。

所述旋流分离器上端和气体分离管道之间设置气体分离缓冲罐12，所述气体分离缓冲罐内部设置油水过滤器10，油水过滤器下端设置油水过滤板11，所述气体分离管道前端设置有气体阻力阀13，所述气体分离管道后端设置有气相控制阀37。

所述缩颈管内设置阻力阀一15，所述阻力阀一位于一级旋流装置和二级旋流装置之间。

所述缩颈管6内部后端套有管内开孔水平疏水管17且管内开孔水平疏水管外壁与缩颈管内壁形成环空，管内开孔水平疏水管圆周壁开设径向通孔，所述管内开孔水平疏水管与缩颈管后端共同连接上联箱22，所述管内开孔水平疏水管外壁通过管内分隔板20与缩颈管内壁连接，所述缩颈管后端还通过水相下降管19连接下联箱，水相下降管上设置水相控制阀18，所述水相下降管19上端径向连通缩颈管与管内开孔水平疏水管形成的环空。

所述缩颈管与管内开孔水平疏水管，用两层管的概念，就是管中管的方式，内管采用均匀打孔Φ5-8mm的均匀圆孔，其它形状槽也可以。利用内管中的液体由于密度差的原因，在重力作用下随着在内管流动过程中，密度大的流体通过内管下部不断沉降到内管和外管的空间中去，而内外管中密度小的流体上浮，从内管和外管的上部空间流回到内管中，实现内管中主要是密度小的流体，外管道中主要是密度大的流体，密度大的流体在合适的位置流出，达到初级分离部分密度存在差别的流体目的。

所述油相分离管、分离水管道通过分离水回水管道35进行并联，分离水回水管道上设置分离水回水阀36；所述油相分离管上设置油相控制阀28，所述分离水管道前端设置分离水阻力阀34，后端设置分离水控制阀39。

所述上联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置23，矩形管道左边管道中间设置上联箱入口三通21，该上联箱入口三通通过管内开孔水平疏水管17连接缩颈管6，矩形管道右边管道中间设置油水分离四通25，该油水分离四通连接油相分离管27；所述下联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置，矩形管道左边管道中间设置下联箱水相三通29，该下联箱水相三通通过水相下降管19连接缩颈管6，矩形管道右边管道中间设置下联箱水相异形四通32，该下联箱水相异形四通连接分离水管道33，所述油水分离四通通过联箱水相沉降管26连接下联箱水相异形四通；所述上联箱还设置上联箱油水沉降三通24，所述下联箱还设置下联箱油水沉降三通30，上联箱油水沉降三通和下联箱油水沉降三通之间用沉降水相管64连通。

所述管内旋流式油水分离装置包括外管和内管，所述内管设置旋流装置61，内管上还开设对称布置分流孔62，所述内管和外管之间的环空设置分离隔板63。

所述一级旋流装置或二级旋流装置由4-8片螺旋叶片组成，叶片高度小于采油管柱的入口段直径的0.6-0.8倍，中间无轴，固定在旋流装置的圆形管道内。

本实用新型的出发点是利用产液中高含水（80-95%）的现状，将油井中产出的高含水产液通过流型缓冲过渡管对来流的进行整流，将产液流型整理成相对平稳的分层流，即气体在管道上部，油水混合物在管道下部，同时采用抽气管的方式将部分气体先行抽出，减少后续分离器的压力和波动。消除剧烈波动后的流体继续沿管道流动，当通过缩减管道后，增加产液的流速，然后在缩颈管道内安装管道式的旋流装置，将加速后的产液进行高速旋转，形成气核和油水液环结构，采用等动能取样原理将聚集的气核连同少量产液一起捕捉到小型旋流分离器中，进一步将少量液体分离出来并回流回主管道内，分离气体后的油水混合物产液进一步往下游流动，再次经过专门设计的管内叶片式旋流装置将来流再次高速旋转，形成内核为油核，外环为水环的管内分隔流型，此时利用管内开孔式的封隔管将油核聚中，而外环水通过开孔部分流入水相沉降管内，将绝大部分的水相先行分离出来，进入下部联箱中去。而还有部分水的油核进入上部联箱，通过上部联箱的对冲三通自然流入上部联箱对称两分支中去，油水混合物在管内设置的两级管内叶片式旋流装置将来流高速旋转，然后利用联箱的中间的沉降管，进一步将其中的水相分离，并利用重力沉降的原理将分离水自然流入下部联箱中去，实现油田产液的高含水的高效分离，并就地回注。

实施例1：

以图1为例，采出的油井产液通过高含水产液进口1流进下降管2和缓冲过渡管3对来流的进行整流，将产液流型整理成相对平稳的分层流，即气体在管道上部，油水混合物在管道下部，同时采用抽气管4的方式将部分气体先行抽出，减少后续分离器的压力和波动，同时采用抽气阻力阀5控制抽气量，防止油水混合物流入抽气管4内。消除剧烈波动后的流体继续沿主管道流动，当通过缩颈管6后，增加产液的流速，然后在缩颈管道内安装管道式的一级旋流装置7，将加速后的产液进行高速旋转，形成气核和油水液环结构，采用等动能取样原理利用气体取样管8将聚集的气核连同少量产液一起捕捉到小型的旋流分离器9中，利用旋流原理和油水过滤器10和油水过滤板11进一步将少量液体分离出来并回流回主管道内，分离出的气体在气体分离缓冲罐12中缓冲后，通过气体阻力阀13控制液位后流出到气体分离管道14中，并进一步通过气相控制阀37流入分离出的油相管道中去。而分离出的油水混合物产液进一步往下游流动，再次经过专门设计的管内叶片式二级旋流装置16将来流再次高速旋转，形成内核为油核，外环为水环的管内分隔流型，此时利用管内开孔水平疏水管17将油核聚中，而外环水通过开孔部分流入水相沉降管内，将绝大部分的水相先行分离出来，通过水相控制阀18和水相下降管19进入下部联箱中去。其中通过管内开孔水平疏水管17分离出的水和聚集的油核，通过管内分隔板20完全分隔，并保证分离出的水全部通过水相下降管19流入下部联箱中去。剩下含有部分水的油核通过上联箱入口三通21进入上联箱22中，通过上联箱22的上联箱入口三通21自然流入上联箱对称两分支中去，油水混合物在管内设置的管内旋流式油水分离装置23将来流高速旋转，然后通过上联箱油水沉降三通24和联箱水相沉降管26进一步将其中的水相分离，其核心是利用重力沉降的原理将分离水自然流入下部联箱中去。分离出的油相通过油水分离四通25进入油相分离管27中，通过油相控制阀28控制联箱中的阻力，通过联箱水相沉降管26的水和水相下降管19和下联箱水相三通30的水都进入下联箱31汇总，并都汇入下联箱水相异形四通32中去，分离出的水通过异形四通中的分离水管道33和分离水阻力阀34，在分离水回水管道35处，如果现场集输需要分离出的水通过分离水回水阀36按照一定的比例掺混回油相管道在油相出口38中流出，而通过下联箱分离水通过分离水控制阀39通过分离水出口40流出，实现高含水油井产液的就地分离。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。

Claims (9)

1.一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，包括缓冲过渡管、缩颈管、旋流分离器、气体分离管道、上联箱、下联箱、油相分离管、分离水管道，所述缩颈管左端连接缓冲过渡管右端，缩颈管右端同时并联上联箱、下联箱的左端，所述上联箱右端连接油相分离管，所述下联箱右端连接分离水管道，所述上联箱、下联箱相互并联，所述油相分离管、分离水管道相互并联，所述缩颈管内设置一级旋流装置和二级旋流装置，所述旋流分离器下端通过气体取样管伸入缩颈管中心且气体取样管的端口位于一级旋流装置和二级旋流装置之间，所述旋流分离器上端通过气体分离管道连接油相分离管。

2.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述缓冲过渡管中间设置下降管，所述旋流分离器还通过抽气管连接下降管，抽气管上设置抽气阻力阀。

3.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述旋流分离器上端和气体分离管道之间设置气体分离缓冲罐，所述气体分离缓冲罐内部设置油水过滤器，油水过滤器下端设置油水过滤板，所述气体分离管道前端设置有气体阻力阀，所述气体分离管道后端设置有气相控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述缩颈管内设置阻力阀一，所述阻力阀一位于一级旋流装置和二级旋流装置之间。

5.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述缩颈管内部后端套有管内开孔水平疏水管且管内开孔水平疏水管外壁与缩颈管内壁形成环空，管内开孔水平疏水管圆周壁开设径向通孔，所述管内开孔水平疏水管与缩颈管后端共同连接上联箱，所述管内开孔水平疏水管外壁通过管内分隔板与缩颈管内壁连接，所述缩颈管后端还通过水相下降管连接下联箱，水相下降管上设置水相控制阀，所述水相下降管上端径向连通缩颈管与管内开孔水平疏水管形成的环空。

6.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述油相分离管、分离水管道通过分离水回水管道进行并联，分离水回水管道上设置分离水回水阀；所述油相分离管上设置油相控制阀，所述分离水管道前端设置分离水阻力阀，后端设置分离水控制阀。

7.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述上联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置，矩形管道左边管道中间设置上联箱入口三通，该上联箱入口三通通过管内开孔水平疏水管连接缩颈管，矩形管道右边管道中间设置油水分离四通，该油水分离四通连接油相分离管；所述下联箱为一矩形管道，矩形管道前后两边管道上均设置管内旋流式油水分离装置，矩形管道左边管道中间设置下联箱水相三通，该下联箱水相三通通过水相下降管连接缩颈管，矩形管道右边管道中间设置下联箱水相异形四通，该下联箱水相异形四通连接分离水管道，所述油水分离四通通过联箱水相沉降管连接下联箱水相异形四通；所述上联箱还设置上联箱油水沉降三通，所述下联箱还设置下联箱油水沉降三通，上联箱油水沉降三通和下联箱油水沉降三通之间用沉降水相管连通。

8.根据权利要求1所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述管内旋流式油水分离装置包括外管和内管，所述内管设置旋流装置，内管上还开设对称布置分流孔，所述内管和外管之间的环空设置分离隔板。

9.根据权利要求8所述的一种高含水油井产液就地分水装置，其特征在于，所述一级旋流装置或二级旋流装置由4-8片螺旋叶片组成，叶片高度小于采油管柱的入口段直径的0.6-0.8倍，中间无轴，固定在旋流装置的圆形管道内。