原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置及使用方法；由筒體、原油進(jìn)入管、破乳劑進(jìn)入管、水相流出管、油相流出管、填料、泥沙流出管組成；筒體上部為圓筒形，下部為圓錐形，筒體內(nèi)自然放置填充滿填料；原油進(jìn)入管位于筒體圓筒形下部一側(cè)，切線進(jìn)入筒體；破乳劑進(jìn)入管連接在原油進(jìn)入管上；水相流出管位于裝置的頂部正中，該管豎直插入筒體，該管底端封閉,底端至原油進(jìn)入管下沿一段的圓管壁上均勻開(kāi)孔；油相流出管位于裝置的頂部水相流出管旁邊一側(cè)；泥沙流出管，位于筒體最低處，圓錐形筒體下部正中央；本裝置利用流動(dòng)的含泥沙原油乳狀液與親水填料碰撞摩擦的破乳作用，結(jié)合旋流離心分離作用，快速脫除原油中60％以上的水分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置及其使用方法，具體地說(shuō)，涉及一種能夠進(jìn)行含水含泥沙原油脫水除泥沙預(yù)處理的裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從地下采出的原油，是一個(gè)十分復(fù)雜的體系。從相態(tài)方面講，除去大量游離可見(jiàn)的伴生水，得到油相，油相中還含有許多乳化態(tài)水以及少許從地層中裹挾的泥沙，從原油管輸及煉制的需要，都應(yīng)該將原油中的水及泥沙盡可能去除。
[0003]常見(jiàn)的原油預(yù)處理方法有熱沉降、化學(xué)破乳、電場(chǎng)脫水以及這些方法的相互結(jié)合，這些方法一般能夠達(dá)到原油脫水脫鹽去泥沙的作用，然而，采用上述方法完成這一復(fù)雜物系分離的設(shè)備一般比較大，物料分離時(shí)間比較長(zhǎng)，尤其是分離出來(lái)的泥沙不能方便地排出裝置，這些問(wèn)題使得原油預(yù)處理生產(chǎn)運(yùn)行成本高，影響其經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置及其使用方法，能夠快速對(duì)含乳化態(tài)水含泥沙的原油進(jìn)行脫水除泥沙預(yù)處理，使原油中的大部份水和泥沙在短時(shí)間內(nèi)脫除，對(duì)原油管輸及加工等后續(xù)工藝產(chǎn)生有益作用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，由筒體、原油進(jìn)入管、破乳劑進(jìn)入管、水相流出管、油相流出管、填料、泥沙流出管組成。
[0006]筒體是裝置的主 體設(shè)備，上部為圓筒形，下部為圓錐形。筒體內(nèi)自然放置填充滿填料，填料為親水性工業(yè)散裝填料，如金屬或陶瓷制作的拉西環(huán)，鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等常見(jiàn)工業(yè)填料。
[0007]原油進(jìn)入管是含水含泥沙原油進(jìn)入通道，其位于筒體圓筒形下部一側(cè)，切線進(jìn)入筒體，破乳劑進(jìn)入管是破乳劑進(jìn)入裝置的通道，其連接在原油進(jìn)入管上，破乳劑由破乳劑進(jìn)入管經(jīng)原油進(jìn)入管與含水含泥沙原油一同進(jìn)入裝置。
[0008]水相流出管位于裝置的頂部正中，該管豎直插入筒體，插入深度為超過(guò)原油進(jìn)入管下沿以下的長(zhǎng)度不小于水相流出管的管直徑，該管底端封閉，底端至原油進(jìn)入管下沿一段的圓管壁上均勻開(kāi)孔，總開(kāi)孔面積等于水相流出管管截面積，且孔直徑小于填料的最小形體尺寸，防止填料沖出裝置，原油脫出的水相由此分布孔流出裝置。
[0009]油相流出管位于裝置的頂部水相流出管旁邊一側(cè)，是脫水除泥沙后原油的出口通道，其管端設(shè)有攔網(wǎng)，管端攔網(wǎng)尺寸小于管道內(nèi)徑，最小尺寸以達(dá)到筒體內(nèi)所裝填料不能沖出管道為準(zhǔn)。
[0010]泥沙流出管位于筒體最低處，即圓錐形筒體下部正中央，是泥沙流出裝置的出口通道，其管端設(shè)有攔網(wǎng)，作用和配置方式同油相流出管。
[0011]筒體上部圓筒形筒體高根據(jù)原油含水量確定，水分含量較大，則圓筒形筒體高尺寸相對(duì)較小；水分含量較小，則圓筒形筒體高尺寸相對(duì)較大。設(shè)備筒體采用能夠滿足工藝要求的金屬材質(zhì)或非金屬材質(zhì)。
[0012]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0013]上述筒體的圓錐形錐角在10~60度。
[0014]上述水相流出管插入筒體深度為超過(guò)原油進(jìn)入管下沿以下的長(zhǎng)度是水相流出管管直徑的1~2倍。
[0015]上述圓筒形筒體高在圓筒形筒體直徑的0.5~1.5倍之間。
[0016]本發(fā)明裝置脫水除泥沙原理如下:含水含泥沙原油從原油進(jìn)入管與從破乳劑進(jìn)入管來(lái)的破乳劑一同切線進(jìn)入筒體，獲得沿筒體內(nèi)壁螺旋向下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中原油與親水性填料碰撞摩擦，破乳劑使得乳化的油水界面膜強(qiáng)度下降，容易破裂，原油中的乳液滴碰撞摩擦到親水填料上，乳液滴破裂，離解出的水不斷粘附聚集在親水性填料表面，在旋轉(zhuǎn)離心力和重力的作用下，逐漸趨向圓錐器壁，并沿器壁螺旋向下流向泥沙流出管，在此過(guò)程中，原油中的泥沙與脫出水相運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)一致，逐漸匯集在裝置下部。在筒體中，脫水去泥沙后的原油在筒體上部，其下為水層，泥沙在水層底部并匯集于泥沙流出管處。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置使用方法，該方法為，根據(jù)原油中水分含量，控制流出裝置的水相和油相流量，使油水相界面在原油進(jìn)入管上沿和下沿之間；根據(jù)脫出的泥沙量，間歇或連接地從泥沙流出管排出泥沙。在不影響原油后續(xù)加工工藝的情況下，盡量提高進(jìn)入裝置原油的溫度，將有利于油、水、泥沙的分離作用。由于原油體系的復(fù)雜性，進(jìn)入原油的流速有一個(gè)合適的范圍，應(yīng)根據(jù)具體脫水除泥沙效果優(yōu)化確定，對(duì)于固定的裝置，原油流速由進(jìn)入裝置的流量確定。破乳劑應(yīng)根據(jù)原油種類進(jìn)行選擇，可以是單一破乳劑或復(fù)合破乳劑，用量應(yīng)根據(jù)脫水效果確定，破乳劑的作用是促進(jìn)油水分離。
[0018]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0019]上述進(jìn)入裝置原油的溫度在50°C~200°C之間。
[0020]上述進(jìn)入裝置原油的流速在0.02~2.0米/秒之間。
[0021]上述進(jìn)入裝置的破乳劑為原油質(zhì)量的20~lOOppm。
[0022]本發(fā)明裝置利用流動(dòng)的含泥沙原油乳狀液與親水填料碰撞摩擦的破乳作用，結(jié)合旋流離心分離作用，能夠快速脫除原油中60%以上的水分，分離出來(lái)的泥沙方便地排出裝置，獲得的油相根據(jù)后續(xù)加工需要或者進(jìn)一步深度脫水，或者直接加工；水相可回注油田地層。本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，生產(chǎn)和管理費(fèi)用低。
[0023]本發(fā)明適用于油田采出原油和原油進(jìn)煉廠后的原油脫水除泥沙預(yù)處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中I筒體、2原油進(jìn)入管、3破乳劑進(jìn)入管、4水相流出管、5油相流出管、6填料、7泥沙流出管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對(duì)位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方式來(lái)進(jìn)行描述的，如:上、下、左右等的位置關(guān)系是依據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方向來(lái)確定的。[0026]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0027]如圖1所示，該原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，由筒體1、原油進(jìn)入管2、破乳劑進(jìn)入管3、水相流出管4、油相流出管5、填料6、泥沙流出管7組成。
[0028]筒體I是裝置的主體設(shè)備，上部為圓筒形，下部為圓錐形。筒體內(nèi)自然放置填充滿填料6，填料6為親水性工業(yè)散裝填料，如金屬或陶瓷制作的拉西環(huán)，鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等常見(jiàn)工業(yè)填料。
[0029]原油進(jìn)入管2是含水含泥沙原油進(jìn)入通道，其位于筒體圓筒形下部一側(cè)，切線進(jìn)入筒體I，破乳劑進(jìn)入管3是破乳劑進(jìn)入裝置的通道，其連接在原油進(jìn)入管2上，破乳劑由破乳劑進(jìn)入管3流經(jīng)原油進(jìn)入管2與含水含泥沙原油一同進(jìn)入裝置。
[0030]水相流出管4位于裝置的頂部正中，該管豎直插入筒體,插入深度為超過(guò)原油進(jìn)入管2下沿以下的長(zhǎng)度不小于水相流出管4的管直徑，該管底端封閉，底端至原油進(jìn)入管2下沿一段的圓管壁上均勻開(kāi)孔，總開(kāi)孔面積等于水相流出管4管截面積，且孔直徑小于填料的最小形體尺寸，防止填料沖出裝置，原油脫出的水相由此分布孔流出裝置。
[0031]油相流出管5位于裝置的頂部水相流出管旁邊一側(cè)，是脫水除泥沙后原油的出口通道，其管端設(shè)有攔網(wǎng)，管端攔網(wǎng)尺寸小于管道內(nèi)徑，最小尺寸以達(dá)到筒體內(nèi)所裝填料不能沖出管道為準(zhǔn)。
[0032]泥沙流出管7位于筒體最低處，即圓錐形筒體下部正中央，是泥沙流出裝置的出口通道，其管端設(shè)有攔網(wǎng)，作用和配置方式同油相流出管。
[0033]筒體I上部圓筒形筒體高根據(jù)原油含水量確定，水分含量較大，則圓筒形筒體高尺寸相對(duì)較??；水分含量較小，則圓筒形筒體高尺寸相對(duì)較大。設(shè)備筒體采用能夠滿足工藝要求的金屬材質(zhì)或非金屬材質(zhì)。
[0034]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0035]上述筒體I的圓錐形錐角在10~60度。
[0036]上述水相流出管4插入筒體深度為超過(guò)原油進(jìn)入管2下沿以下的長(zhǎng)度是水相流出管4管直徑的I~2倍。
[0037]上述圓筒形筒體高在圓筒形筒體直徑的0.5~1.5倍之間。
[0038]實(shí)施例1和實(shí)施例2采用的原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下:上部圓筒形筒體直徑50厘米，高30厘米，圓錐形筒體的圓錐角為30度，內(nèi)裝填料采用Φ12陶瓷矩鞍環(huán)。原油進(jìn)入管2管徑10厘米，水相流出管4管徑5厘米。水相流出管4插入筒體1，其超過(guò)原油進(jìn)入管2下沿以下的長(zhǎng)度是10厘米，此段管上所開(kāi)分布孔直徑0.5厘米。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]從油田地層采出含乳化水30%的克拉瑪依九區(qū)稠油進(jìn)入裝置流量為20千克/分鐘，1%的FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)進(jìn)入裝置流量為0.1千克/分鐘，原油進(jìn)入溫度95°C。底流從泥沙流出管7連續(xù)排出含泥沙水，控制其流量為0.2千克/分鐘，調(diào)節(jié)流出裝置的水相流量，使流出的水相剛好不含可見(jiàn)油狀物，此時(shí)油水相界面在原油進(jìn)入管2上沿和下沿之間，其流量為5.5千克/分鐘。檢測(cè)油相流出管5流出油相水分含量2.02%，脫水率93.3%。`
[0041]實(shí)施例2:
[0042]從油田地層采出含乳化水18%的克拉瑪依石西原油進(jìn)入裝置流量為20千克/分鐘，1%的FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)進(jìn)入裝置流量為0.1千克/分鐘，原油進(jìn)入溫度85°C。底流從泥沙流出管7連續(xù)排出含泥沙水，控制其流量為0.1千克/分鐘，調(diào)節(jié)流出裝置的水相流量，使流出的水相剛好不含可見(jiàn)油狀物，此時(shí)油水相界面在原油進(jìn)入管2上沿和下沿之間，其流量為3.4千克/分鐘。檢測(cè)油相流出管5流出油相水分含量0.90%，脫水率95.0%。
[0043]實(shí)施例3和實(shí)施例4采用的原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置設(shè)備結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下:上部圓筒形筒體直徑50厘米，高120厘米，圓錐形筒體的圓錐角為30度，內(nèi)裝填料采用Φ25的304不銹鋼階梯環(huán)。原油進(jìn)入管2管徑5厘米，水相流出管4管徑3厘米，水相流出管4插入筒體1，其超過(guò)原油進(jìn)入管2下沿以下的長(zhǎng)度是5厘米，此段管上所開(kāi)分布孔直徑0.5厘米。
[0044]實(shí)施例3:
[0045]煉廠原油罐區(qū)含乳化水1.0 %的克拉瑪依九區(qū)稠油進(jìn)入裝置流量為40千克/分鐘，1%的FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)進(jìn)入裝置流量為0.1千克/分鐘，原油進(jìn)入溫度135°C。調(diào)節(jié)流出裝置的水相流量，使流出的水相剛好不含可見(jiàn)油狀物，此時(shí)油水相界面在原油進(jìn)入管2上沿和下沿之間，其流量為0.4千克/分鐘，每24小時(shí)由泥沙流出管7排出一次含泥沙水，至水清后關(guān)閉。檢測(cè)油相流出管5流出油相水分含量0.32%，脫水率68.0%。
[0046]實(shí)施例4:
[0047]煉廠原油罐區(qū)含乳化水0.8%的克拉瑪依石西原油進(jìn)入裝置流量為40千克/分鐘，1%的FC9301破乳劑(洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)備研究所產(chǎn)品)進(jìn)入裝置流量為0.1千克/分鐘，原油進(jìn)入溫度100°C。調(diào)節(jié)流出裝置的水相流量，使流出的水相剛好不含可見(jiàn)油狀物，此時(shí)油水相界面在原油進(jìn)入管2上沿和下沿之間，其流量為0.3千克/分鐘，每24小時(shí)由泥沙流出管7排出一次含泥沙水， 至水清后關(guān)閉。檢測(cè)油相流出管5流出油相水分含量0.28%，脫水率65.0%。
【權(quán)利要求】
1.一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，該裝置由筒體、原油進(jìn)入管、破乳劑進(jìn)入管、水相流出管、油相流出管、填料、泥沙流出管組成；其特征在于: 所述的筒體是裝置的主體設(shè)備，上部為圓筒形，下部為圓錐形，筒體內(nèi)自然放置填充滿填料； 所述的原油進(jìn)入管是含水含泥沙原油進(jìn)入通道，其位于筒體圓筒形下部一側(cè)，切線進(jìn)入筒體； 所述的破乳劑進(jìn)入管是破乳劑進(jìn)入裝置的通道，其連接在原油進(jìn)入管上，破乳劑由原油進(jìn)入管與含水含泥沙原油一同進(jìn)入裝置； 所述的水相流出管位于裝置的頂部正中，該管豎直插入筒體，該管底端封閉，底端至原油進(jìn)入管下沿一段的圓管壁上均勻開(kāi)孔，原油脫出的水相由此分布孔流出裝置； 所述的油相流出管位于裝置的頂部水相流出管旁邊一側(cè)，是脫水除泥沙后原油的出口通道； 所述的泥沙流出管，其位于筒體最低處，即圓錐形筒體下部正中央，是泥沙流出裝置的出口通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的筒體上部圓筒形筒體高其尺寸在圓筒形筒體直徑的0.5~1.5倍之間，圓錐形筒體的圓錐角在10~60度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一 種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:筒體內(nèi)填料為親水性工業(yè)散裝填料金屬或陶瓷制作的拉西環(huán)，鮑爾環(huán)或階梯環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的水相流出管插入筒體深度為超過(guò)原油進(jìn)入管下沿以下的長(zhǎng)度是水相流出管管直徑的I~2倍，圓管壁上總開(kāi)孔面積等于水相流出管管截面積且孔直徑小于填料的最小形體尺寸，防止填料沖出裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的油相流出管管端設(shè)有攔網(wǎng)，防止填料沖出，管端攔網(wǎng)尺寸不大于管道內(nèi)徑，最小尺寸以達(dá)到筒體內(nèi)所裝填料不能沖出管道為準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的泥沙流出管管端設(shè)有攔網(wǎng)，作用和配置方式同油相流出管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置，其特征在于:所述的設(shè)備筒體采用能夠滿足工藝要求的金屬材質(zhì)或非金屬材質(zhì)。
8.—種權(quán)利要求1所述的原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置的使用方法，其特征在于:根據(jù)原油中水分含量，控制流出裝置的水相和油相流量，使油水相界面在原油進(jìn)入管上沿和下沿之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置的使用方法，其特征在于:根據(jù)脫出的泥沙量，間歇或連接地從泥沙流出管排出泥沙。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置的使用方法，其特征在于:所述的由原油進(jìn)入管進(jìn)入裝置的原油溫度在50°C~200°C之間，流速在0.02~2.0米/秒之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種原油脫水除泥沙預(yù)處理裝置的使用方法，其特征在于:所述的由破乳劑進(jìn)入管進(jìn)入`裝置的破乳劑占作用原油質(zhì)量的20~lOOppm。
【文檔編號(hào)】B01D17/05GK103666538SQ201210323302
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】劉江華, 聶春梅, 陳曉東 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司