一種油田酸化壓裂液油水分離裝置及工藝，屬于污水、污油處理設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

酸化壓裂是利用酸性水力作用使油層形成裂縫，稱之為油層水力壓裂。用于壓裂的液體叫壓裂液，目前95%的壓裂液采用水基壓裂液，油基壓裂液僅占5%。壓裂液中加入了各種添加劑來提高壓裂液在高溫下的粘度，降低其低溫下的粘度，控制向地層內(nèi)的濾失。油田作業(yè)的過程中會產(chǎn)生且大量的返排廢液，返排廢液中含有大量的有機物添加劑，同時添加劑的成分越來越多，穩(wěn)定性也越來越好，因此酸化、壓裂廢水往往呈現(xiàn)高酸度、高穩(wěn)定性、高codcr和高礦化度等特點，造成了該類返排液處理難度越來越大，普通的藥劑法很難將該類返排液處理達標(biāo)；又由于酸化、壓裂作業(yè)施工點極為分散，以及廢水排放方式為間歇式排放，排放量變化大，該類廢水也不適宜采用常規(guī)的生化法處理。

目前對酸化壓裂返排液中油水分離的處理研究較少，基本方法是加入破乳劑、絮凝劑和凈化劑后進行沉降處理，這會使原油成為老化油，無法再進行煉制。基于以上酸化壓裂液返排液的處理難題和旋流器處理油水分離的優(yōu)勢，本發(fā)明使用旋流器對酸化壓裂返排液進行處理，這套新型油水分離工藝可以改善酸化壓裂返排液性質(zhì)，使油水分離而不改變原油性質(zhì)，回收原油進行處理；對返排液進行初步凈化，減輕后續(xù)工藝處理難度和處理量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種除油效果好、工藝穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、運行費用低，能夠?qū)崿F(xiàn)返排液的現(xiàn)場處理、就地回收的油田酸化壓裂液油水分離裝置及工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種油田酸化壓裂液油水分離裝置，其特征在于：包括酸化壓裂返排液輸送管路、換熱器、破膠裝置、破乳混合裝置、旋流分離裝置及分別與旋流分離裝置出口連接的儲油罐和污水罐；酸化壓裂返排液輸送管路通過換熱器連接破膠裝置下部，破膠裝置的上部連接破乳混合裝置，并通過破乳混合裝置連接旋流分離裝置，旋流分離裝置的溢流口和底流口分別通過管路連接儲油罐和污水罐。

本發(fā)明將油田酸化壓裂液經(jīng)酸化壓裂返排液輸送管路輸送至換熱器，通過換熱器進入破膠裝置內(nèi)，在破膠裝置內(nèi)進行混合，在混合作用下進行破膠降粘。破膠后的壓裂液由破乳混合裝置送至旋流器進行分離過程。經(jīng)旋流、破乳、聚結(jié)分離后，低含油污水從旋流器的底流送入污水罐，分離后的含水污油從旋流器的溢流進入儲油罐，在儲油罐內(nèi)進行破乳脫水，合格后可送至原料油管線進行煉制。其中，旋流分離裝置采用的旋流式油水分離工藝可以改善酸化壓裂返排液性質(zhì)，既保障使油水及時快速分離，又不改變原油性質(zhì)，有利于回收原油進行后續(xù)處理。還可以利用旋流式油水分離器對返排液進行初步凈化，有利于減輕后續(xù)工藝處理難度和處理量，實現(xiàn)了酸化壓裂液的現(xiàn)場分離和就地處理，減輕了運輸以及處理站的工作壓力，處理工藝及裝置操作簡單、能耗低、分離效率高、適用范圍廣，適合在油田及地面工程推廣應(yīng)用。本工藝及裝置具有除油效果好、工藝穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、運行費用低等優(yōu)點，特別適用于遠離集輸處理站的現(xiàn)場，實現(xiàn)了返排液的現(xiàn)場處理、就地回收。

所述的酸化壓裂返排液輸送管路包括泵和返排液控制閥，泵出液口通過返排液控制閥連接換熱器。

所述的破膠裝置包括破膠罐和破膠罐內(nèi)安裝的攪拌器，破膠罐的底部連接破膠試劑輸送管路。破膠試劑的用量和破膠時間根據(jù)壓裂液粘度大小選擇，所用破膠藥劑為fenton試劑，也可以是其他破膠藥劑。

所述的破乳混合裝置包括螺桿泵和靜態(tài)混合器，螺桿泵的入口端連接破膠裝置上部出口和第一破乳劑添加管，螺桿泵的出口端連接靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器的出口端通過混合排出閥連接旋流分離裝置。儲油罐中破乳脫水劑的類型和用量根據(jù)污油類型和含水量來選擇。

所述的旋流分離裝置為一級旋流器，一級旋流器的底流口通過一級污水排出管路連接污水罐，一級旋流器的溢流口通過一級污油排出管連接儲油罐，一級污油排出管上設(shè)有一級溢流閥，儲油罐入口端還連接第二破乳劑添加管。

采用的旋流式油水分離工藝可以改善酸化壓裂返排液性質(zhì)，既保障使油水及時快速分離，又不改變原油性質(zhì)，有利于回收原油進行后續(xù)處理。旋流器可為軸流進料、切向進料、單進料口、雙進料口、單椎體或者雙錐體旋流器的一種。

所述的旋流分離裝置包括一級旋流器和二級旋流器，一級旋流器的底流口通過一級污水排出管路分別連接二級旋流器入口和污水罐，二級旋流器的底流口通過二級污水排出管路連接污水罐，一級旋流器的溢流口和二級旋流器的溢流口共同連接儲油罐，儲油罐入口端還連接第二破乳劑添加管。根據(jù)一級底流含油量的高低選擇旋流器底流進入污水罐還是二級旋流器入口。旋流器為軸流進料、切向進料、單進料口、雙進料口、單椎體或者雙錐體旋流器的一種。一級旋流器和二級旋流器可根據(jù)流量要求進行并聯(lián)或者組合撬裝。

所述的一級旋流器的溢流口和二級旋流器溢流口處分別設(shè)有一級污油排出管和二級污油排出管，一級污油排出管和二級污油排出管上分別配裝一級溢流閥和二級溢流閥，一級污油排出管出口連接二級污油排出管。

所述的一級旋流器的溢流口和二級旋流器的溢流口與儲油罐之間設(shè)有破乳罐，破乳罐上部入口通過管路連接一級旋流器的溢流口和二級旋流器的溢流口，破乳罐下部的排水管連接污水罐，破乳罐底部的排油管連接儲油罐。

利用上述的一種油田酸化壓裂液油水分離裝置的分離工藝，其特征在于：包括以下步驟：

泵送酸化壓裂返排液，低含油酸化壓裂液通過酸化壓裂返排液輸送管路輸送至換熱器內(nèi)，通過換熱器將低含油酸化壓裂液溫度提升至40-60℃；

破膠降粘，升溫后的酸化壓裂液進入破膠裝置，向破膠裝置內(nèi)加入破膠藥劑，破膠藥劑與酸化壓裂液混合，進行破膠降粘處理；

破乳混合，破膠降粘處理后的酸化壓裂液進入破乳混合裝置內(nèi)，進行初次破乳，并混合；

油水分離，酸化壓裂液從破乳混合裝置排入旋流分離裝置內(nèi)進行離心式分離，分離成含水量大的酸化壓裂液和含油量大的酸化壓裂液；

含水量大的酸化壓裂液排入污水罐經(jīng)凈化處理后外排或者回注油井；含油量大的酸化壓裂液排入儲油罐，在儲油罐中進行沉降脫水，并判斷含油量大的酸化壓裂液的乳化狀態(tài)，選擇是否加入破乳劑進行二次破乳，合格后外輸至煉油設(shè)施或油品回收站。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：本發(fā)明將油田酸化壓裂液經(jīng)酸化壓裂返排液輸送管路輸送至換熱器，通過換熱器進入破膠裝置內(nèi)，在破膠裝置內(nèi)進行混合，在混合作用下進行破膠降粘。破膠后的壓裂液由破乳混合裝置送至旋流器進行分離過程。經(jīng)旋流、破乳、聚結(jié)分離后，低含油污水從旋流器的底流送入污水罐，分離后的含水污油從旋流器的溢流進入儲油罐，在儲油罐內(nèi)進行破乳脫水，合格后可送至原料油管線進行煉制。其中，旋流分離裝置采用的旋流式油水分離工藝可以改善酸化壓裂返排液性質(zhì)，既保障使油水及時快速分離，又不改變原油性質(zhì)，有利于回收原油進行后續(xù)處理。還可以利用旋流式油水分離器對返排液進行初步凈化，有利于減輕后續(xù)工藝處理難度和處理量，實現(xiàn)了酸化壓裂液的現(xiàn)場分離和就地處理，減輕了運輸以及處理站的工作壓力，處理工藝及裝置操作簡單、能耗低、分離效率高、適用范圍廣，適合在油田及地面工程推廣應(yīng)用。本工藝及裝置具有除油效果好、工藝穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、運行費用低等優(yōu)點，特別適用于遠離集輸處理站的現(xiàn)場，實現(xiàn)了返排液的現(xiàn)場處理、就地回收。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用旋流式油水分離和化學(xué)破乳處理方法的工藝流程和處理裝置的構(gòu)成示意圖。

圖2為本發(fā)明采用兩級旋流式油水分離和化學(xué)破乳處理方法的工藝流程和處理裝置的構(gòu)成示意圖。

圖3為本發(fā)明采用兩級旋流式油水分離和機械破乳處理方法的工藝流程和處理裝置的構(gòu)成示意圖。

其中，1、泵101、返排液控制閥2、換熱器3、破膠罐4、計量泵5、單向閥6、螺桿泵7、靜態(tài)混合器701、混合排出閥8、一級旋流器801、一級溢流閥802、一級污油排出管803、一級污水排出管路9、儲油罐10、污水罐11、攪拌器12、二級旋流器1201、二級溢流閥1202、二級污油排出管1203、二級污水排出管路13、破乳罐14、第一破乳劑添加管15、第二破乳劑添加管16、破膠試劑輸送管17、排水管18、排油管。

具體實施方式

圖1是本發(fā)明的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1~3對本發(fā)明做進一步說明。

實施例1：

參照附圖1：一種油田酸化壓裂液油水分離裝置，包括酸化壓裂返排液輸送管路、換熱器2、破膠裝置、破乳混合裝置、旋流分離裝置及分別與旋流分離裝置出口連接的儲油罐9和污水罐10；酸化壓裂返排液輸送管路通過換熱器2連接破膠裝置下部，破膠裝置的上部連接破乳混合裝置，并通過破乳混合裝置連接旋流分離裝置，旋流分離裝置的溢流口和底流口分別通過管路連接儲油罐9和污水罐10。

酸化壓裂返排液輸送管路包括泵1和返排液控制閥101，泵1出液口通過返排液控制閥101連接換熱器2。破膠裝置包括破膠罐3和破膠罐3內(nèi)安裝的攪拌器11，破膠罐3的底部連接破膠試劑輸送管路。破膠試劑輸送管路包括計量泵4，計量泵4通過破膠試劑輸送管16連接破膠罐3的底部，破膠試劑輸送管16上設(shè)有單向閥5。

破乳混合裝置包括螺桿泵6和靜態(tài)混合器7，螺桿泵6的入口端連接破膠裝置上部出口和第一破乳劑添加管14，螺桿泵6的出口端連接靜態(tài)混合器7，靜態(tài)混合器7的出口端通過混合排出閥701連接旋流分離裝置。

如圖1，旋流分離裝置為一級旋流器8，一級旋流器8的底流口通過一級污水排出管路803連接污水罐10，一級旋流器8的溢流口通過一級污油排出管802連接儲油罐9，一級污油排出管802上設(shè)有一級溢流閥801，儲油罐9入口端還連接第二破乳劑添加管15。

利用上述的一種油田酸化壓裂液油水分離裝置的分離工藝，其特征在于：包括以下步驟：

泵送酸化壓裂返排液，低含油酸化壓裂液通過酸化壓裂返排液輸送管路輸送至換熱器2內(nèi)，通過換熱器2將低含油酸化壓裂液溫度提升至40-60℃；

破膠降粘，升溫后的酸化壓裂液進入破膠裝置，向破膠裝置內(nèi)加入破膠藥劑，破膠藥劑與酸化壓裂液混合，進行破膠降粘處理；

破乳混合，破膠降粘處理后的酸化壓裂液進入破乳混合裝置內(nèi)，進行初次破乳，并混合；

油水分離，酸化壓裂液從破乳混合裝置排入旋流分離裝置內(nèi)進行離心式分離，分離成含水量大的酸化壓裂液和含油量大的酸化壓裂液；

含水量大的酸化壓裂液排入污水罐10經(jīng)凈化處理后外排或者回注油井；含油量大的酸化壓裂液排入儲油罐9，在儲油罐9中進行沉降脫水，并判斷含油量大的酸化壓裂液的乳化狀態(tài)，選擇是否加入破乳劑進行二次破乳，合格后外輸至煉油設(shè)施或油品回收站。

具體的，低含油酸化壓裂液由泵1泵送，通過換熱器2輸送至破膠罐3，換熱器2把酸化壓裂液的溫度提升為40-60℃。破膠藥劑由計量泵4經(jīng)單向閥5從破膠罐3底部泵入，在破膠罐3中與酸化壓裂液在攪拌器11的作用下混合進行破膠降粘處理。壓裂液經(jīng)破膠降粘后由螺桿泵6從破膠罐中抽出，經(jīng)過靜態(tài)混合器7送至一級旋流器8；其中在螺桿泵6的前段管線加入破乳劑，破乳劑與處理液通過螺桿泵6、靜態(tài)混合器7進行充分混合作用。在一級旋流器8內(nèi)經(jīng)過離心分離，含油量大的酸化壓裂液在集聚旋流器中心，由溢流管排出送至儲油罐9，在儲油罐9中進行沉降脫水，如果乳化嚴(yán)重則加入破乳劑，根據(jù)外輸要求，合格后外輸至煉油設(shè)施或油品回收站。含水量大的酸化壓裂液被甩到旋流器邊壁，由底流管排出送至污水罐10，經(jīng)后續(xù)處理后外排或者回注油井。根據(jù)壓裂液粘度大小選擇破膠試劑的用量和破膠時間，所用破膠藥劑為fenton試劑，也可以是其他破膠藥劑。

實施例2

參照附圖2：旋流分離裝置包括一級旋流器8和二級旋流器12，一級旋流器8的底流口通過一級污水排出管路803分別連接二級旋流器12入口和污水罐10，二級旋流器12的底流口通過二級污水排出管路1203連接污水罐10，一級旋流器8的溢流口和二級旋流器12的溢流口共同連接儲油罐9，儲油罐9入口端還連接第二破乳劑添加管15。一級旋流器8的溢流口和二級旋流器12溢流口處分別設(shè)有一級污油排出管802和二級污油排出管1202，一級污油排出管802和二級污油排出管1202上分別配裝一級溢流閥801和二級溢流閥1201，一級污油排出管802出口連接二級污油排出管1202。

當(dāng)處理高含油酸化壓裂液時采用兩級旋流分離流程。高含油酸化壓裂液由泵1泵送，通過換熱器2輸送至破膠罐3中，換熱器2可把酸化壓裂液的溫度提升為40-60℃。破膠藥劑由計量泵4經(jīng)單向閥5從破膠罐3底部泵入，在破膠罐3中與酸化壓裂液在攪拌器11的作用下混合進行破膠降粘處理。壓裂液經(jīng)破膠降粘后由螺桿泵6從破膠罐中抽出，經(jīng)過靜態(tài)混合器7送至一級旋流器8；其中在螺桿泵6的前段管線加入破乳劑，破乳劑與處理液通過螺桿泵6、靜態(tài)混合器7進行充分混合作用，再輸送至一級旋流器8，從一級旋流器8底流排出的低含油酸化壓裂液送入二級旋流器12繼續(xù)進行油水離心分離，二級旋流器12的溢流和一級旋流器8溢流并線后輸送至儲油罐9，二級旋流器12的底流送至污水罐10，經(jīng)后續(xù)處理后外排或者回注油井。其他設(shè)置和工作原理與實施例1相同。

實施例3

參照附圖3：一級旋流器8的溢流口和二級旋流器12的溢流口與儲油罐9之間設(shè)有破乳罐13，破乳罐13上部入口通過管路連接一級旋流器8的溢流口和二級旋流器12的溢流口，破乳罐13下部的排水管17連接污水罐10，破乳罐13底部的排油管18連接儲油罐9。

化學(xué)藥劑的加入不利于后續(xù)原油的破乳脫水時，本發(fā)明采用兩級旋流分離和機械破乳的方式。高含油酸化壓裂液由泵1泵送，通過換熱器2輸送至破膠罐3中，換熱器2可把酸化壓裂液的溫度提升為40-60℃。破膠藥劑由計量泵4經(jīng)單向閥5從破膠罐3底部泵入，在破膠罐3中與酸化壓裂液在攪拌器11的作用下混合進行破膠降粘處理。壓裂液經(jīng)破膠降粘后由螺桿泵6從破膠罐中抽出，經(jīng)過靜態(tài)混合器7送至一級旋流器8；其中在螺桿泵6的前段管線加入破乳劑，破乳劑與處理液通過螺桿泵6、靜態(tài)混合器7進行充分混合作用，再輸送至一級旋流器8，從一級旋流器8底流排出的低含油酸化壓裂液送入二級旋流器12繼續(xù)進行油水離心分離，二級旋流器12的溢流和一級旋流器8溢流并線后輸送至破乳罐13，破乳罐13中設(shè)置規(guī)整填料或者多層斜板對乳化原油進行機械破乳，在破乳罐13中停留20-60分鐘后，上層含油送至儲油罐9，下層污水送至污水罐10，二級旋流器12的底流送至污水罐10，污水經(jīng)后續(xù)處理后外排或者回注油井。其他設(shè)置和工作原理與實施例2相同。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。