專(zhuān)利名稱(chēng)：用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及原油開(kāi)采，具體地，涉及一種用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備，更具體地，涉及一種利用微波強(qiáng)化的二元重質(zhì)原油采出液含油污水的處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，海底原油的開(kāi)采成為滿足原油需求和保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。由于條件限制，海上平臺(tái)對(duì)原油采出液的處理要求是快速、高效、節(jié)能及設(shè)備體積不宜過(guò)大等等。原油采出水是分離出原油采出液中的大部分油料之后的待處理的含油污水，需要進(jìn)一步地分離出其中的油，然后將油/水分離后的排水再次注入油井。出于環(huán)保方面的考慮，目前對(duì)海上油田原油采出液含油污水的要求很高，因此，對(duì)海上油田原油復(fù)合驅(qū)含油污水的處理設(shè)備和方法的研發(fā)具有重要意義。另外，隨著常規(guī)石油的可供利用量日益減少，重質(zhì)原油正成為人類(lèi)的重要石油資源。近年來(lái)隨著原油開(kāi)采逐漸向重質(zhì)化或者劣質(zhì)化發(fā)展，原油性質(zhì)的變化使得開(kāi)采難度增大，因而已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種強(qiáng)化驅(qū)油措施。目前新近開(kāi)發(fā)的一種驅(qū)油技術(shù)是“二元復(fù)合驅(qū)”，即在注入水中加入聚合物和表面活性劑，利用聚合物和表面活性劑的協(xié)同作用大幅度提高原油采收率。然而，隨著聚合物和表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，油田采出水性質(zhì)更加復(fù)雜，油水乳化更加嚴(yán)重，原油復(fù)合驅(qū)含油污水處理愈加困難。在將二元復(fù)合驅(qū)的技術(shù)應(yīng)用到海上油田時(shí)，由于海上平臺(tái)的各種條件限制，對(duì)復(fù)合驅(qū)含油污水的處理就變得非常棘手。迄今為止還沒(méi)有研發(fā)出專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和方法以滿足海上油田采出廢水處理方面的需求，也沒(méi)有能很好地應(yīng)用于“二元復(fù)合驅(qū)”含油污水的處理設(shè)備和方法?？傊谠烷_(kāi)采領(lǐng)域，特別是在海上油田開(kāi)采方面亟需能快速地處理原油采出液含油污水的設(shè)備和方法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于，提供一種用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備，其能以緊湊的設(shè)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)二元復(fù)合驅(qū)原油采出液含油污水進(jìn)行高效、可靠地處理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備，復(fù)合驅(qū)原油采出液為含有由聚合物和表面活性劑組成的二元復(fù)合驅(qū)油劑的含油污水，設(shè)備包括:原料供給裝置；微波處理裝置，該微波處理裝置接納原油采出水，并對(duì)其進(jìn)行微波處理；連接至微波處理裝置的熱沉降罐，其接納經(jīng)微波處理后的原油采出液含油污水，并使原油采出液含油污水在其中熱沉降，并分離出油。較佳的是，所述設(shè)備還包括:破乳劑供給裝置；以及連接至原料供給裝置和破乳劑供給裝置的混合器，混合器接納并混合原油采出液含油污水和破乳劑。[0009]較佳的是，所述設(shè)備還包括:氣浮藥劑供給裝置，該氣浮藥劑供給裝置向經(jīng)微波處理器處理的原油采出液含油污水供給氣浮藥劑；氣浮塔，該氣浮塔連接至熱沉降罐，并接納處理后的原油采出液含油污水以及來(lái)自氣浮藥劑供給裝置的氣浮藥劑；以及氣體供給裝置，氣體供給裝置向氣浮塔的底部供應(yīng)空氣而形成氣泡。較佳的是，微波處理裝置包括:微波源；微波傳輸系統(tǒng)，其具有連接至微波源的耦合器、連接至耦合器的調(diào)配器、以及連接至調(diào)配器的饋能管；連接至微波傳輸系統(tǒng)的罐式微波反應(yīng)器，其接納待處理的原料和破乳劑的混合液，并在其中對(duì)它們進(jìn)行微波處理；以及控制箱，其控制整個(gè)微波處理裝置的工作參數(shù)。較佳的是，微波處理裝置設(shè)置有脈沖裝置，從而提供脈沖的微波作用。本實(shí)用新型還提供了一種用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理方法，復(fù)合驅(qū)原油采出液中含有由聚合物和表面活性劑組成的二元復(fù)合驅(qū)油劑，所述方法包括如下步驟:a)將原油采出液含油污水加入至原料供給裝置；b)使原油采出液含油污水從進(jìn)料口進(jìn)入到微波處理裝置內(nèi)；c)調(diào)節(jié)微波功率，使原油采出液含油污水在微波處理裝置內(nèi)停留一段時(shí)間進(jìn)行微波處理；以及d)使經(jīng)微波處理后的原油采出廢水進(jìn)入熱沉降罐，分離出上層的油。較佳的是，該方法還包括如下步驟:在上述的步驟b)之前，在原油采出液含油污水中添加破乳劑，并且在混合器中加以混合，而后再進(jìn)行上述的步驟b) d)。較佳的是，破乳劑可例如采用ZY-02型、HR型破乳劑、或HR破乳劑與HQ-1陽(yáng)離子破乳劑以7:3(v/v)復(fù)配的破乳劑，ZY-02是以丙二醇聚氧乙烯聚氧丙稀醚、酚醛樹(shù)脂聚氧乙烯聚氧丙稀醚、壬基酚聚氧乙烯聚氧丙稀醚的混合物與丙烯酸和馬來(lái)酸酐化合物在酸性條件下酯化聚合得到的非離子破乳劑，HR型破乳劑是二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)改性的1，3丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚，HQ-1陽(yáng)離子破乳劑是由環(huán)氧氯丙烷與二乙胺、乙二胺反應(yīng)得到的高陽(yáng)離子度的聚季銨鹽破乳劑。較佳的是，該方法還包括如下步驟:e)從熱沉降罐抽取下層溶液，在抽取的溶液中加入氣浮藥劑，并送入氣浮塔；以及f)對(duì)氣浮塔供給空氣，形成氣泡并作用一段時(shí)間，然后萃取出油。較佳的是，氣浮藥劑可以選用聚合氯化鋁或HQ-1陽(yáng)離子破乳劑，HQ-1陽(yáng)離子破乳劑是由環(huán)氧氯丙烷與二乙胺、乙二胺反應(yīng)得到的高陽(yáng)離子度的聚季銨鹽破乳劑。 采用本實(shí)用新型的用于海上油田的原油采出液含油污水的處理設(shè)備和方法，微波作用使得原油復(fù)合驅(qū)含油污水中極性分子運(yùn)動(dòng)程度加劇，壓縮雙電層的程度增大，可對(duì)原油采出液含油污水產(chǎn)生強(qiáng)化破乳作用。微波的強(qiáng)化作用降低了原油復(fù)合驅(qū)含油污水的處理時(shí)間及破乳劑用量。另外，在微波處理的情況下加入破乳劑，能顯著提高脫油率。而在加上氣浮處理后，能進(jìn)一步降低脫后水中的含油量。另外，本實(shí)用新型的用于海上油田的原油采出水的處理設(shè)備和方法能以相對(duì)緊湊的設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，且能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)二元復(fù)合驅(qū)含油污水進(jìn)行高效、可靠地處理。

[0023]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的原油采出液含油污水處理設(shè)備的流程示意圖；以及圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的原油采出液含油污水處理設(shè)備中所采用的微波處理裝置。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備總地由標(biāo)號(hào)100標(biāo)示，其主要包括:由原料罐I和原料泵2組成的原料(即原油采出液含油污水，其中含有由聚合物和表面活性劑組成的二元復(fù)合驅(qū)油劑)供給裝置；由破乳劑罐3和破乳劑注入泵4組成的破乳劑供給裝置；由氣浮藥劑罐5和氣浮藥劑注入泵6組成的氣浮藥劑供給裝置；連接至原料供給裝置和破乳劑供給裝置的混合器7，其接納并混合原料和破乳劑；連接至混合器7的微波處理裝置8，其接納來(lái)自混合器7的原料和破乳劑的混合液，并對(duì)混合液進(jìn)行微波處理；連接至微波處理裝置8的熱沉降罐9，其接納經(jīng)微波處理后的混合液，并使混合液在其中熱沉降，并分離出一部分油；氣浮塔10，該氣浮塔10連接至熱沉降罐9，并接納處理后的混合液以及來(lái)自氣浮藥劑供給裝置的氣浮藥劑；以及氣體供給裝置(例如空氣壓縮機(jī))11，其向所述氣浮塔10的底部供應(yīng)空氣而形成氣泡，以使混合液在氣浮塔內(nèi)得到進(jìn)一步的處理，從而使油和水進(jìn)一步地分離。另外，為了控制溫度，可以設(shè)置用于微波處理裝置8的第一水循環(huán)系統(tǒng)，以及用于原料罐I的第二水循環(huán)系統(tǒng)。圖2示出了本實(shí)用新型的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備中所采用的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的微波處理裝置8，其主要包括:微波源81 ;微波傳輸系統(tǒng)，其具有連接至微波源81的耦合器82、連接至耦合器82的調(diào)配器83、以及連接至調(diào)配器83的饋能管84 ;連接至所述微波傳輸系統(tǒng)的罐式微波反應(yīng)器85，其接納待處理的原料和破乳劑的混合液，并在其中對(duì)它們進(jìn)行微波處理；以及控制箱86，其控制整個(gè)微波處理裝置的工作參數(shù)，例如溫度和功率等。微波源81例如采用850W的磁控管，用來(lái)產(chǎn)生微波。在耦合器82上設(shè)置有反射波端口 821和入射波端口 822。在調(diào)配器83上設(shè)置有調(diào)配螺釘831、832和833。在處理罐85的上部設(shè)置有進(jìn)料口 851和出料口 852，在處理罐85的下部設(shè)置有卸料口 853。在控制箱86上設(shè)置有顯示儀表和控制開(kāi)關(guān)，例如陽(yáng)極電流表861、高壓開(kāi)關(guān)862、低壓開(kāi)關(guān)863、指示燈864和進(jìn)料/出料溫度顯示(圖中未示出)等?？刂葡?6可提供水流自保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)。作為一種變化形式，還可以對(duì)微波處理裝置設(shè)置脈沖裝置，從而提供脈沖的微波作用。再有，可以在微波處理裝置的出口設(shè)置溫度和壓力監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控流出的原油采出廢水的溫度和壓力。按照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的對(duì)原油采出液含油污水的處理總地來(lái)說(shuō)是將微波應(yīng)用于采用了聚合物和表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)油劑的海上采出液含油污水處理工藝，這是一種全新的工藝。微波是頻率在300MHz 300GHz及波長(zhǎng)在0.1cm IOOcm范圍內(nèi)的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻射和無(wú)線電波之間。本申請(qǐng)的申請(qǐng)人對(duì)微波強(qiáng)化原油復(fù)合驅(qū)含油污水的設(shè)備和方法進(jìn)行了研究，所采用的基本的實(shí)驗(yàn)條件例如是:初始油含量2500mg/L，表面活性劑和聚合物濃度均為800mg/L，破乳劑加量100mg/L，溫度45°C。[0032]以下將結(jié)合圖1來(lái)描述采用上述設(shè)備對(duì)原油采出廢水，特別是對(duì)海上油田采出液含油污水進(jìn)行處理的方法。應(yīng)該注意的是，雖然在圖1中示出了關(guān)于應(yīng)用破乳劑和氣浮藥劑的裝置和步驟，但應(yīng)該理解，本實(shí)用新型可以有四種實(shí)現(xiàn)方式，一是單獨(dú)用微波處理裝置來(lái)處理原油采出廢水，二是用微波與化學(xué)藥劑(破乳劑)相結(jié)合的方式來(lái)處理原油采出廢水，三是用微波和氣浮法相結(jié)合的方式來(lái)處理原油采出廢水，四是用微波、化學(xué)藥劑和氣浮法三者相結(jié)合的方式來(lái)處理原油采出廢水。所謂“微波處理”和“化學(xué)藥劑處理”，顧名思義就是用微波和化學(xué)藥劑來(lái)進(jìn)行處理?！皻飧》ā笔侵冈谠筒沙鰪U水中采用物理方法形成大量微小氣泡，氣泡可以提供大量有效表面積，增大表面活性劑和油滴的接觸機(jī)會(huì)，微小油滴經(jīng)絮凝后，相互凝結(jié)形成大的絮體，其整體密度小于水，隨著氣泡的上升逐漸上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)油水的分離。在該工藝過(guò)程中最好加入氣浮藥劑以增強(qiáng)絮凝效果。對(duì)原油采出液含油污水的微波處理的具體步驟是:a)將原油采出液含油污水加入至原料罐1，最好將其加熱到一定溫度(例如45。。)；b)使原料采出液含油污水從進(jìn)料口 851進(jìn)入到罐式微波反應(yīng)器85內(nèi)；c)調(diào)節(jié)微波功率，使原油采出液含油污水在罐式微波反應(yīng)器85內(nèi)停留一段時(shí)間進(jìn)行微波處理；以及d)使經(jīng)微波處理后的原油采出廢水進(jìn)入熱沉降罐9，分離出上層的油。對(duì)原油采出液含油污水附加化學(xué)藥劑處理的步驟包括:在上述的步驟b)之前，在原油采出液含油污水中添加破乳劑，并且最好在混合器7中加以混合，而后再進(jìn)行上述的步驟b) d)。其中，破乳劑可例如采用ZY-02型、HR型破乳劑、或HR破乳劑與HQ-1陽(yáng)離子破乳劑以7:3(v/v)復(fù)配的破乳劑。ZY-02是以丙二醇聚氧乙烯聚氧丙稀醚、酚醛樹(shù)脂聚氧乙烯聚氧丙稀醚、壬基酚聚氧乙烯聚氧丙稀醚的混合物與丙烯酸和馬來(lái)酸酐化合物在酸性條件下酯化聚合得到的非離子破乳劑。HR型破乳劑是二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)改性的1，3丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚。HQ-1陽(yáng)離子破乳劑是由環(huán)氧氯丙烷與二乙胺、乙二胺反應(yīng)得到的高陽(yáng)離子度的聚季銨鹽破乳劑，對(duì)原油采出液含油污水附加氣浮處理的步驟包括:e)從熱沉降罐9抽取下層溶液，在抽取的溶液中加入氣浮藥劑，并送入氣浮塔10 ;以及f)對(duì)氣浮塔10供給空氣，形成氣泡并作用一段時(shí)間，然后萃取出油。其中，氣浮藥劑可以選用聚合氯化鋁或HQ-ι陽(yáng)離子破乳劑。將上述的HQ-1陽(yáng)離子破乳劑用作氣浮藥劑尤其是能避免產(chǎn)生淤泥堵塞管道。申請(qǐng)人:借助上述的設(shè)備和方法進(jìn)行原油采出液含油污水處理的研究結(jié)果如下。隨著微波功率的增加，原油復(fù)合驅(qū)含油污水脫油率先升高后上升趨勢(shì)變緩。重要的是，微波強(qiáng)化可以顯著縮短含有復(fù)合驅(qū)油劑的原油采出液含油污水的沉降時(shí)間。針對(duì)混合原油復(fù)合驅(qū)含油污水在微波功率300W條件下微波處理3分鐘然后沉降，達(dá)到相近的脫油率比不加微波減少沉降時(shí)間約60分鐘。采用微波方法強(qiáng)化處理之后，達(dá)到相同脫油率，采用微波強(qiáng)化采出液含油污水破乳所需加入的破乳劑濃度，低于同等條件下不加微波所需的破乳劑加量，即微波強(qiáng)化作用可以減少加入的破乳劑量。另外，在進(jìn)行氣浮處理時(shí)，加入氣浮藥劑后的脫油率明顯提高，隨著氣浮時(shí)間的延長(zhǎng)，脫油率上升。但隨著氣浮時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，脫油率上升的趨勢(shì)變緩，因此適宜的氣浮時(shí)間為20分鐘。海上油氣平臺(tái)由于操作空間的限制，對(duì)原油采出液含油污水的處理在達(dá)到較高破乳效果的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)快速化和設(shè)備的小型化。微波可加速原油采出廢水的破乳過(guò)程，氣浮法可顯著提高原油采出廢水的處理效果，降低脫后水中含油量。將微波與氣浮組合進(jìn)行處理的結(jié)果表明隨著氣浮藥劑(例如HQ-1)濃度的增加，原油采出廢水脫油率上升?？傊⒉ㄗ饔檬沟迷蛷?fù)合驅(qū)含油污水中極性分子運(yùn)動(dòng)程度加劇，壓縮雙電層的程度增大，可對(duì)原油采出液含油污水產(chǎn)生強(qiáng)化破乳作用。適宜的微波條件為:微波功率300W，微波時(shí)間3分鐘。微波強(qiáng)化作用降低了原油復(fù)合驅(qū)含油污水的處理時(shí)間及破乳劑用量。另外，在微波處理的情況下加入破乳劑，能顯著提高脫油率。而在加上氣浮處理后，能進(jìn)一步降低脫后水中的含油量。雖然以上結(jié)合較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原油采出液含油污水的處理設(shè)備和方法進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該可以在文中所述內(nèi)容的基礎(chǔ)上作出各種等同的改動(dòng)和變型。例如，原料供給裝置、破乳劑供給裝置和氣浮藥劑供給裝置的構(gòu)成是可以變化的，并不限于容器和傳送泵的形式；除了空氣壓縮機(jī)以外，還可以采用葉輪等其它形式的氣體供給裝置，等等。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所述權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種用于海上油田的原油采出液含油污水處理設(shè)備，所述原油采出液含油污水中含有由聚合物和表面活性劑組成的二元復(fù)合驅(qū)油劑，其特征在于，所述設(shè)備包括:原料供給裝置；微波處理裝置(8)，所述微波處理裝置接納原油采出液含油污水，并對(duì)其進(jìn)行微波處理；連接至微波處理裝置的熱沉降罐(9)，其接納經(jīng)微波處理后的原油采出廢水，并使原油采出廢水在其中熱沉降，并分離出油。
2.如權(quán)利要求1所述的原油采出液含油污水處理設(shè)備，其特征在于，還包括:破乳劑供給裝置；以及連接至所述原料供給裝置和所述破乳劑供給裝置的混合器(7)，所述混合器接納并混合原油采出液含油污水和破乳劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的原油采出液含油污水處理設(shè)備，其特征在于，還包括:氣浮藥劑供給裝置，所述氣浮藥劑供給裝置向經(jīng)所述微波處理器(8)處理的原油采出水供給氣浮藥劑；氣浮塔(10)，所述氣浮塔連接至所述熱沉降罐(9)，并接納處理后的原油采出廢水以及來(lái)自氣浮藥劑供給裝置的氣浮藥劑；以及氣體供給裝置(11)，所述氣體供給裝置向所述氣浮塔的底部供應(yīng)空氣而形成氣泡。
4.如權(quán)利要求1所述的原油采出液含油污水處理設(shè)備，其特征在于，所述微波處理裝置(8)包括:微波源(81);微波傳輸系統(tǒng)，其具有連接至微波源的耦合器(82)、連接至耦合器的調(diào)配器(83)、以及連接至調(diào)配器的饋能管(84);連接至所述微波傳輸系統(tǒng)的罐式微波反應(yīng)器(85)，其接納待處理的原料和破乳劑的混合液，并在其中對(duì)它們進(jìn)行微波處理；以及控制箱(86)，其控制整個(gè)微波處理裝置的工作參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的原油采出液含油污水處理設(shè)備，其特征在于，所述微波處理裝置(8)設(shè)置有脈沖裝置，從而提供脈沖的微波作用。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于海上油田的復(fù)合驅(qū)原油采出液的水處理設(shè)備，原油采出液含油污水中含有由聚合物和表面活性劑組成的二元復(fù)合驅(qū)油劑，設(shè)備包括原料供給裝置；微波處理裝置，該微波處理裝置接納原油采出液含油污水，并對(duì)其進(jìn)行微波處理；連接至微波處理裝置的熱沉降罐，其接納經(jīng)微波處理后的原油采出廢水，并使原油采出廢水在其中熱沉降，并分離出油。最好還包括破乳劑供給裝置、氣浮藥劑供給裝置、氣浮塔和氣體供給裝置。借助上述設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海上油田原油采出液含油污水的微波強(qiáng)化、化學(xué)藥劑和/或氣泡法的處理。本實(shí)用新型的處理設(shè)備能以相對(duì)緊湊的設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，且能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)二元復(fù)合驅(qū)含油污水進(jìn)行高效、可靠地處理。
文檔編號(hào)C02F1/30GK203048718SQ20122060876
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李振泉, 徐心茹, 宋新旺, 楊敬一, 張繼超, 郭蘭磊, 祝仰文, 王紅艷 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院, 華東理工大學(xué)