本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于超親油超疏水石墨烯復(fù)合泡沫的多級油水分離裝置。

背景技術(shù)：

我國大部分油田已步入中后期，為提高原油采收率，降低開采難度，通常需要向油井內(nèi)注入大量水，據(jù)統(tǒng)計(jì)部分油井采出液中含水率超過90％。因此，油水分離逐漸發(fā)展成為石油工程領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

目前，普遍采用三相分離器進(jìn)行油水分離作業(yè)，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混合液腐蝕性強(qiáng)等因素，部分關(guān)鍵部件易損傷失效，如進(jìn)出口波紋板脫落，進(jìn)出口散液板脫落等。進(jìn)而導(dǎo)致停工減產(chǎn)，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何簡單高效的針對管道輸送的油水混合液直接開展連續(xù)油水分離作業(yè)成為亟待解決的問題。

石墨烯復(fù)合泡沫因其高孔隙率、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、超親油超疏水等優(yōu)勢在油水分離領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。因此，基于超親油超疏水石墨烯復(fù)合泡沫設(shè)計(jì)新型油水分離裝置具有重要意義，而現(xiàn)有基于石墨烯復(fù)合泡沫的低壓油水分離裝置對于高壓井口油水采出液難以開展連續(xù)的油水分離作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于石墨烯復(fù)合泡沫的油水分離裝置。

為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：基于石墨烯復(fù)合泡沫的油水分離裝置，包括順次連接的至少一級油水分離模塊和電動(dòng)抽液泵，油水分離模塊持續(xù)對混合液進(jìn)行油相和水相的分離作業(yè)，電動(dòng)抽液泵用于提高液相輸送動(dòng)力；

所述的油水分離模塊包括殼體、與殼體連通的用于流入油水混合液的進(jìn)液管，保證油水混合液中分布在上層的油相順利流入殼體內(nèi)、與殼體連通的用于輸送分離后水相的輸水管，且進(jìn)液管下部與輸水管連通，分布在下層的水相通過進(jìn)液管下部流入輸水管，進(jìn)入下一級油水分離模塊或由最末級油水分離模塊的輸水管流出、與殼體連通的用于輸送分離后油相的輸油管，以及為油水分離模塊提供動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)；

所述的動(dòng)力系統(tǒng)包括與外置電源連接提供動(dòng)力的電機(jī)、傳遞動(dòng)力的皮帶及通過皮帶傳動(dòng)與電機(jī)連接的轉(zhuǎn)向器、與轉(zhuǎn)向器連接的活塞桿，活塞桿末端設(shè)置有活塞，且活塞同軸設(shè)置于殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)向器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，并通過活塞桿帶動(dòng)活塞在殼體內(nèi)沿豎直方向進(jìn)行周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而周期性的將石墨烯復(fù)合泡沫中吸收的油相通過出油口擠入輸油管；

所述的殼體上部與其同軸設(shè)置有濾油網(wǎng)，殼體側(cè)壁濾油網(wǎng)上方設(shè)置有與輸油管連通的出油口，活塞與濾油網(wǎng)配合，將石墨烯復(fù)合泡沫中吸收的油相通過出油口擠入輸油管，殼體內(nèi)部濾油網(wǎng)與活塞之間設(shè)置有石墨烯復(fù)合泡沫，石墨烯復(fù)合泡沫用于吸收從進(jìn)液管流入的油水混合液中分布在上層的油相，殼體用于容納并保護(hù)石墨烯復(fù)合泡沫，殼體底部設(shè)置有出水口及出水口周圈防止活塞滑落的活塞擋板，且殼體通過出水口與輸水管連通，未被吸收的油相通過出水口流入輸水管，進(jìn)入下一級油水分離模塊或由最末級油水分離模塊的輸水管流出，殼體頂部及濾油網(wǎng)中心分別設(shè)置有配合活塞桿穿過的通孔；

所述的進(jìn)液管連通于殼體側(cè)壁下部覆蓋有石墨烯復(fù)合泡沫的區(qū)域，且進(jìn)液管與殼體之間設(shè)置有通油網(wǎng)，不阻礙油水混合液流入的前提下將石墨烯復(fù)合泡沫限制于殼體內(nèi)；

所述的電動(dòng)抽液泵分別連接于最末級油水分離模塊的輸水管和輸油管。

第一級油水分離模塊的進(jìn)液管連接至外置油水混合液輸送管路，后面每一級油水分離模塊的進(jìn)液管均連接至其前一級油水分離模塊的輸水管，各級油水分離模塊的輸油管順次連通。

所述的出油口通過輸油支管與輸油管連通。

所述的所述的進(jìn)液管下部和出水口均順次通過輸水支管及異徑管與輸水管連通，且出水口連接至輸水支管頂部。

本發(fā)明提供了一種基于超親油超疏水石墨烯復(fù)合泡沫的油水分離裝置，用于將油井采出的高壓油水混合液直接進(jìn)行油水分離。有效避免了三相分離器中部分關(guān)鍵部件的損傷失效威脅，顯著降低了停工檢修造成的經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約了成本。通過石墨烯復(fù)合泡沫的超親油超疏水性能代替高耗能的機(jī)械式油水分離作業(yè)，實(shí)現(xiàn)高效、綠色、安全的實(shí)現(xiàn)油水分離。在開展油水分離作業(yè)時(shí)，將高壓油水混合液直接通入油水分離模塊持續(xù)進(jìn)行多級分離，顯著提高了油相和水相的分離程度，提高了原油產(chǎn)量，減少了含油污水的排放。

附圖說明

圖1為油水分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為濾油網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為多級油水分離模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、油水分離模塊，2、進(jìn)液管，3、石墨烯復(fù)合泡沫，4、活塞桿，5、殼體，6、電機(jī)，7、皮帶，8、換向器，9、輸油管，10、輸油支管，11、濾油網(wǎng)，12、輸水管，13、異徑管，14、輸水支管，15、出水口，16、活塞擋板，17、活塞，18、通油網(wǎng)，19、電動(dòng)抽液泵，20、出油口，21、通孔。

具體實(shí)施方式

如圖所示，基于石墨烯復(fù)合泡沫的油水分離裝置，包括順次連接的至少一級油水分離模塊1和電動(dòng)抽液泵19；

所述的油水分離模塊1包括殼體5、與殼體5連通的用于流入油水混合液的進(jìn)液管2、與殼體5連通的用于輸送分離后水相的輸水管12，且進(jìn)液管2下部與輸水管12連通、與殼體5連通的用于輸送分離后油相的輸油管9，以及為油水分離模塊1提供動(dòng)力的動(dòng)力系統(tǒng)；

所述的動(dòng)力系統(tǒng)包括與外置電源連接的電機(jī)6、皮帶7及通過皮帶7傳動(dòng)與電機(jī)6連接的轉(zhuǎn)向器8、與轉(zhuǎn)向器8連接的活塞桿4，活塞桿4末端設(shè)置有活塞17，且活塞17同軸設(shè)置于殼體5內(nèi)部；

所述的殼體5上部與其同軸設(shè)置有濾油網(wǎng)11，殼體5側(cè)壁濾油網(wǎng)11上方設(shè)置有與輸油管9連通的出油口20，殼體5內(nèi)部濾油網(wǎng)11與活塞17之間設(shè)置有石墨烯復(fù)合泡沫3，殼體5底部設(shè)置有出水口15及出水口15周圈的活塞擋板16，且殼體5通過出水口15與輸水管12連通，殼體5頂部及濾油網(wǎng)11中心分別設(shè)置有配合活塞桿4穿過的通孔21；

所述的進(jìn)液管2連通于殼體5側(cè)壁下部覆蓋有石墨烯復(fù)合泡沫3的區(qū)域，且進(jìn)液管2與殼體5之間設(shè)置有通油網(wǎng)18；

所述的電動(dòng)抽液泵19分別連接于最末級油水分離模塊1的輸水管12和輸油管9。

第一級油水分離模塊1的進(jìn)液管2連接至外置油水混合液輸送管路，后面每一級油水分離模塊1的進(jìn)液管2均連接至其前一級油水分離模塊1的輸水管12，各級油水分離模塊1的輸油管9順次連通。

所述的出油口20通過輸油支管10與輸油管9連通。

所述的所述的進(jìn)液管2下部和出水口15均順次通過輸水支管14及異徑管13與輸水管12連通，且出水口15連接至輸水支管14頂部。

由外置油水混合液輸送管路流入進(jìn)液管2的高壓油水混合液，由于密度差異，油相主要分布于上層，水相主要分布于下層。開展油水分離作業(yè)時(shí)，啟動(dòng)電源，電機(jī)6通過皮帶7帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器8運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過活塞桿4帶動(dòng)活塞17沿豎直方向進(jìn)行周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞17下行時(shí)，分布在上層的油相通過通油網(wǎng)18流入殼體5，與石墨烯復(fù)合泡沫3接觸并被迅速吸收，當(dāng)活塞17上行時(shí)，活塞17與濾油網(wǎng)11配合，使石墨烯復(fù)合泡沫3被活塞17和濾油網(wǎng)11擠壓，將石墨烯復(fù)合泡沫3中吸收的油相通過出油口20擠入輸油管9，并在電動(dòng)抽液泵19的作用下由輸油管9流出。分布在下層的水相及未被吸收的油相通過進(jìn)液管2下部或出水口15流入輸水管12，進(jìn)入下一級油水分離模塊1或由最末級油水分離模塊1的輸水管12流出，實(shí)現(xiàn)高效、綠色、安全的實(shí)現(xiàn)油水分離。