專利名稱:除垢設備和除垢系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及油氣集輸領域,具體地,涉及一種對原油采出液進行除垢的除垢設備和除垢系統(tǒng)。
背景技術:
在采油系統(tǒng)中,從油井中采出的高含水原油采出液需要經(jīng)過較長的管道進行輸送,由于含水原油采出液中含有各種不同的離子成分,原油采出液通過單井管道輸送至計量站后再輸送到地面的聯(lián)合站的過程中,由于外界溫度、壓力等熱力學參數(shù)的變化,導致原油采出液中的成垢離子(例如Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO廣、S042_等)析出形成鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質而結垢,使得集輸管道和設備(如水套加熱爐)結垢、堵塞?,F(xiàn)在對于集輸管道和設備中的結垢處理方法主要有三種化學除垢法,即在集輸管道和設備中加入化學藥劑,使得原油采出液輸送的過程中不會結垢,其成本較高,加藥不方便,并且達不到徹底除垢的目的,只是阻止集輸管線和設備中結垢,但是后續(xù)的工藝設備和管道中也會結垢,需要定期地停產對管道和設備進行清洗;磁防垢法和電子防垢法,其防垢時間較短,并且不是徹底除垢,而是將結垢地點移動到流程末端的聯(lián)合站內,原油采出液輸送一段距離后仍然會結垢,最終還是需要定期進行化學清洗,影響采油作業(yè)。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種除垢設備和除垢系統(tǒng),該除垢設備能夠對液體(特別是高含水原油采出液)進行除垢,成本較低,操作方便,并且不會影響正常的采油作業(yè)。為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型的一方面提供一種除垢方法,該除垢方法包括使得液體以O. 001m/s"O. 004m/s的流速通過接觸面積為IOm2 30m2的結垢單元。
優(yōu)選地,在所述結垢單元前方設置來液區(qū),并且在所述來液區(qū)中加入結垢促進劑,以加快所述液體結垢。優(yōu)選地,所述結垢促進劑為Na2S04、Na2S2O3、EDTA或者EDTA-Na2。優(yōu)選地,在所述結垢單元后方設置緩沖區(qū),使得所述液體的流速和壓力平緩。優(yōu)選地,所述結垢單元包括多塊波紋板,該多塊波紋板層疊設置。優(yōu)選地,所述多塊波紋板傾斜設置且與水平方向呈45°飛0°的夾角。優(yōu)選地,所述波紋板上形成有多個通孔且相鄰的所述波紋板上的通孔彼此錯開。優(yōu)選地,所述通孔的孔徑為45mnT80mm。優(yōu)選地,所述波紋板由玻璃鋼或者不銹鋼制成。根據(jù)本實用新型的另一方面提供一種除垢設備,其中,該除垢設備包括罐體和結垢單元,所述罐體具有入口和出口,所述結垢單元可拆卸地安裝在所述罐體內且位于所述入口和所述出口之間,液體與所述結垢單元的接觸面積為10nT30m2,液體在所述結垢單元的流速為 O. 001m/s、. 004m/s。優(yōu)選地,所述結垢單元包括多塊波紋板,該多塊波紋板層疊設置。[0016]優(yōu)選地,所述多塊波紋板傾斜設置且與水平方向呈45°飛0°的夾角。優(yōu)選地,所述波紋板上形成有多個通孔且相鄰的所述波紋板上的通孔彼此錯開。優(yōu)選地,所述通孔的孔徑為45mnT80mm。優(yōu)選地,所述波紋板由玻璃鋼或者不銹鋼制成。優(yōu)選地,所述結垢單元還包括框架,所述多塊波紋板容納在所述框架內,所述框架的上端形成有卡合件,該卡合件與設置在所述罐體上的滑軌可滑動地連接。優(yōu)選地,所述框架形成為筒狀,所述框架包括多根橫梁和多個環(huán),所述多根橫梁沿軸向延伸且沿周向間隔設置,所述多個環(huán)沿周向延伸且沿軸向間隔設置。優(yōu)選地,所述框架還包括多個加強筋,該多個加強筋連接在相鄰的所述環(huán)之間。優(yōu)選地,所述罐體內設置有多塊隔板,以將所述罐體內的空間分隔為來液區(qū)、結垢區(qū)和緩沖區(qū),所述入口與所述來液區(qū)連通,所述出口與所述緩沖區(qū)連通,所述結垢區(qū)位于所述來液區(qū)和所述緩沖區(qū)之間且設置有所述結垢單元。優(yōu)選地,所述罐體具有多個放空口,該多個放空口分別與所述結垢區(qū)和所述緩沖區(qū)對應設置。優(yōu)選地,所述罐體包括封頭和主體,所述封頭與所述主體的一端樞轉連接,以打開或封閉所述罐體。優(yōu)選地,所述封頭和所述主體的一端分別設置有相匹配的法蘭,所述法蘭通過螺栓緊固連接。
優(yōu)選地,所述除垢設備還包括安全閥,該安全閥設置在所述罐體的上方。根據(jù)本實用新型的再一方面提供一種除垢系統(tǒng),該除垢系統(tǒng)包括除垢設備,其中,所述除垢設備為根據(jù)上面所述的除垢設備。優(yōu)選地,所述除垢系統(tǒng)還包括旁通閥,該旁通閥與所述除垢設備并聯(lián)。通過上述技術方案,本實用新型的除垢方法是使含有成垢離子的液體(例如原油)流過結垢單元,液體與結垢單元充分接觸且接觸面積達到10πΓ30πι2,液體在結垢單元中流動時流速為O. 001m/s^0. 004m/s,從而增加了鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質與結垢單元的接觸機會以及在結垢單元內停留的時間,使得鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質容易從液體中析出并粘附在結垢單元表面上形成垢質,從而集輸管道和設備中就不會結垢,以達到對液體除垢的目的,并且操作方便,成本較低。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型,但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1是本實用新型的具體實施方式
的除垢設備的結構示意圖;圖2是本實用新型的具體實施方式
的除垢設備的側視圖;圖3是本實用新型的具體實施方式
的結垢單元的主視圖;圖4是本實用新型的具體實施方式
的結垢單元的側視圖;以及圖5是本實用新型的具體實施方式
的除垢系統(tǒng)的原理圖。附圖標記說明[0039]I罐體2結垢單元3入口4出口5波紋板6通孔7框架8卡合件9滑軌10橫梁11環(huán)12加強筋13隔板14來液區(qū)15結垢區(qū)16緩沖區(qū)17 放空口18封頭19 主體20法蘭21 螺栓22安全閥23 旁通閥
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型,并不用于限制本實用新型。如圖1所示,本實用新型的一方面提供一種除垢方法,該除垢方法包括使得液體以O. 001m/s^0. 004m/s的流速通過接觸面積為10nT30m2的結垢單元2。本實用新型的除垢方法是使含有成垢離子的液體(例如原油)流過結垢單元2,液體與結垢單元2充分接觸且接觸面積達到10m2 30m2,液體在結垢單元2中流動時流速為
O.001m/s^0. 004m/s,從而增加了鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質與結垢單元2的接觸機會以及在結垢單元2內停留的時間,使得鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質容易從液體中析出并粘附在結垢單元2的表面上形成垢質,從而輸油管道和設備中就不會結垢,以達到對液體除垢的目的,并且操作方便,成本較低。如圖1所示,為了加快成垢離子的結合速度,優(yōu)選地,在所述結垢單元2前方設置來液區(qū)14,并且在所述來液區(qū)14中加入結垢促進劑,以加快所述液體結垢。液體先流過來液區(qū)14后再流入結垢單元2,來液區(qū)14中的結垢促進劑能夠加快Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、C0廣、SO42-等成垢離子盡量結合形成鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質,從而含有鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質的液體在通過結垢單元2時,鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質能夠作為結垢促進劑的具體實施例,所述結垢促進劑為Na2SO4、Na2S2O3、EDTA或者EDTA-Na2。根據(jù)液體中含有的成垢離子的不同,Na2SO4和Na2S2O3適用于促進鋇鍶硫酸鹽的形成,EDTA和EDTA-Na2適用于促進鈣鎂碳酸鹽的形成,上述結垢促進劑均可通過商購的方式獲得。如圖1所示,為了保證液體通過結垢單元2后保持穩(wěn)定的流速和壓力,優(yōu)選地,在所述結垢單元2后方設置緩沖區(qū)16, 使得所述液體的流速和壓力平緩。由于液體在結垢單元2中形成特定的流速和流動方向,以促進在結垢單元2的表面上結垢。液體在除垢之后需要進行長距離的輸送和加工,因此在結垢單元2后方設置緩沖區(qū)16,使得液體的流速和流動方向能夠恢復平穩(wěn),以保證合適的壓力進行輸送。如圖1所示,本實用新型的另一方面提供一種除垢設備,其中,該除垢設備包括罐體I和結垢單元2,所述罐體I具有入口 3和出口 4,所述結垢單元2可拆卸地安裝在所述罐體I內且位于所述入口 3和所述出口 4之間,液體與所述結垢單元2的接觸面積為10nT30m2,液體在所述結垢單元2的流速為O. OOlm/s^O. 004m/s。含有成垢離子的液體(例如原油)通過入口 3進入罐體I內并且流過結垢單元2,液體與結垢單元2充分接觸且接觸面積達到10πΓ30πι2,液體在結垢單元2中流動時流速為
O.001m/s^0. 004m/s,從而增加了鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質與結垢單元2的接觸機會以及在結垢單元2內停留的時間,使得鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質容易從液體中析出并粘附在結垢單元2的表面上形成垢質,極大減少了液體中含有的鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質,液體通過出口 4流出后進入輸油管道中進行輸送,從而輸油管道和設備中就不會結垢,以達到對液體除垢的目的,并且操作方便,成本較低。結垢單元2上形成一定量的垢質之后,可以將結垢單元2從罐體I內拆卸下來進行化學除垢后循環(huán)使用,或者直接更換新的除垢單兀2。結垢單元2可以形成為包括填充在罐體I內的鋼絲、金屬網(wǎng)、篩孔板等的結構,以獲得足夠大的與液體的接觸面積和保證液體在結垢單元中的流速,從而提高結垢物質析出的量,達到除垢的目的。作為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式,如圖3和圖4所示,所述結垢單元2包括多塊波紋板5,該多塊波紋板5層疊設置。波紋板5的表面積較大,將多塊波紋板5層疊設置可以獲得足夠大的接觸面積,為結垢物質提供足夠的粘附場所,使得它們能夠充分析出而進行除垢。如圖4所示,為了減緩液體 的流速和增加液體與波紋板5的接觸面積,優(yōu)選地,所述多塊波紋板5傾斜設置且與水平方向呈45°飛0°的夾角。液體在波紋板5之間的通道流動,由于波紋板5以與水平方向形成45°飛0°的夾角的方式傾斜設置,從而增加了液體與波紋板5的表面接觸的機會,并且減緩了液體在波紋板5之間流動的速度,從而增加了液體通過波紋板5的時間,提高了結垢物質在波紋板5上析出的概率,提高除垢效果。波紋板5的結構簡單,易于化學除垢后循環(huán)使用,降低了成本。為了進一步增加液體與波紋板5的接觸面積,如圖4所示,優(yōu)選地,所述波紋板5上形成有多個通孔6且相鄰的所述波紋板5上的通孔6彼此錯開。在波紋板5之間形成的通道流動的液體可以通過波紋板5上的通孔6進入相鄰的通道,由于相鄰的波紋板5上的通孔6彼此錯開,從而液體流過通孔6后會與相鄰的波紋板5直接接觸,從而進一步提高液體與波紋板5的接觸面積,增加除垢效果。作為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式,所述通孔6的孔徑為45mnT80mm。通孔6可以采用各種形狀和尺寸,孔徑為45mnT80mm的通孔6使得在除垢單元2中液體的流速能夠保持在預定范圍內,提高除垢效果。波紋板5可以采用各種不會與液體產生化學反應的材料制造,優(yōu)選地,所述波紋板5由玻璃鋼或者不銹鋼制成。玻璃鋼或者不銹鋼的耐腐蝕性能較好,不容易被腐蝕,并且其成分穩(wěn)定,不會與液體發(fā)生化學反應,適于制作用于除垢的波紋板5。如圖1和圖3所示,為了方便波紋板5的安裝,優(yōu)選地,所述結垢單元2還包括框架7,所述多塊波紋板5容納在所述框架7內,多塊波紋板5能夠按照預定的方式安裝,并且安裝方便,結構穩(wěn)定。如圖2和圖3所示,為了方便結垢單元2的拆卸,所述框架7的上端形成有卡合件8,該卡合件8與設置在所述罐體I上的滑軌9可滑動地連接,卡合件8可以形成為T形的形狀,滑軌9可以為對稱設置的兩根槽鋼,卡合件8的兩個端部容納在槽鋼中,從而將框架7安裝在罐體I內??ê霞?可以在滑軌9內滑動,從而實現(xiàn)結垢單元2的拆裝,以方便更換結垢單元2??蚣?可以形成為各種合適的形狀,只要能夠方便地將波紋板5穩(wěn)定地放置在框架7內即可,如圖1和圖3所示,優(yōu)選地,所述框架7形成為筒狀,所述框架7包括多根橫梁10和多個環(huán)11,所述多根橫梁10沿軸向延伸且沿周向間隔設置,所述多個環(huán)11沿周向延伸且沿軸向間隔設置??蚣?形成大致為圓形的截面的筒狀,但是框架7的上部和下部均形成為平面,以便于安裝和制造,同時也更加適應于波紋板5的放置。框架7的多根橫梁10沿罐體I的軸向延伸并且沿罐體I的周向間隔分布,形成框架7的骨架。環(huán)11圍繞多根橫梁10設置并且與橫梁連接,形成密封的環(huán)狀將橫梁之間連接起來,并且多個環(huán)11沿軸向間隔設置,以保證橫梁10的連接牢固,最后形成籠狀的結構。如圖1所示,為了提高框架7的結構穩(wěn)定性,優(yōu)選地,所述框架7還包括多個加強筋12,該多個加強筋12連接在相鄰的所述環(huán)11之間。加強筋12相交設置,以加強相鄰的環(huán)11的連接穩(wěn)定性,使得整個框架7的穩(wěn)定性提高。如圖1所示,為了加快成垢離子的結合速度以及保證液體通過結垢單元2后保持穩(wěn)定的流速和壓力,優(yōu)選地,所述罐體I內設置有多塊隔板13,以將所述罐體I內的空間分隔為來液區(qū)14、結垢區(qū)15和緩沖區(qū)16,所述入口 3與所述來液區(qū)14連通,所述出口 4與所述緩沖區(qū)16連通,所述結垢區(qū)15位于所述來液區(qū)14和所述緩沖區(qū)16之間且設置有所述結垢單元2。液體先從入口 3流入管體I內,流經(jīng)來液區(qū)14后再流入結垢區(qū)15,來液區(qū)14中加入結垢促進劑,結垢促進劑能夠加快Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、C032-、S042_等成垢離子盡量結合形成鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質,從而含有鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質的液體在通過結垢區(qū)15時,鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質能夠盡可能多地粘附在結垢單元2的表面上,進一步減少液體中含有的成垢離子,提高除垢效果。由于液體在結垢區(qū)15中形成特定的流速和流動方向,以促進 在結垢單元2的表面上結垢。液體在除垢之后需要進行長距離的輸送和加工,因此在結垢區(qū)15后方設置緩沖區(qū)16,使得液體的流速和流動方向能夠恢復平穩(wěn),以保證合適的壓力進行輸送。如圖1所示,優(yōu)選地,所述罐體I具有多個放空口 17,該多個放空口 17分別與所述結垢區(qū)15和所述緩沖區(qū)16對應設置。在更換結垢單元2時,可以通過放空口 17將罐體I內的液體放空后再進行更換。如圖1和圖2所示,為了方便更換結垢單元2,優(yōu)選地,所述罐體I包括封頭18和主體19,所述封頭18與所述主體19的一端樞轉連接,以打開或封閉所述罐體I。封頭18通過轉軸樞轉連接在主體19上,并且封頭18上設置有相應的手柄,通過推動手柄使得封頭18圍繞轉軸轉動,從而打開罐體1,可以將結垢單元2從罐體I內拆卸出來進行更換,然后裝上新的結垢單元2后將罐體I封閉,從而完成對除垢設備的維護。更換下來的結垢單元2可以通過化學除垢后循環(huán)使用,以節(jié)約成本。整個維護過程操作簡單,省時省力,成本較低。如圖1和圖2所示,為了保證封頭18和主體19之間的連接密封性,優(yōu)選地,所述封頭18和所述主體19的一端分別設置有相匹配的法蘭20,所述法蘭20通過螺栓21緊固連接。封頭18和主體19之間通過法蘭20連接,并且法蘭20之間可以設置密封墊,以提高密封性,防止罐體I內的液體泄漏。另外,法蘭20之間通過螺栓21緊固,以方便拆卸。如圖1所示,為了保證罐體I內的壓力在安全范圍內,優(yōu)選地,所述除垢設備還包括安全閥22,該安全閥22設置在所述罐體I的上方。當罐體I內壓力超標時,可以通過安全閥22釋放壓力,以降低罐體I內的壓力。如圖5所示,本實用新型的再一方面提供一種除垢系統(tǒng),該除垢系統(tǒng)包括除垢設備,其特征在于,所述除垢設備為根據(jù)上面所述的除垢設備。含有成垢離子的液體(如高含水原油采出液)流入除垢設備內,使得鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質從液體中析出并粘附在除垢設備內形成垢質,極大減少了液體中含有的鋇鍶硫酸鹽、鈣鎂碳酸鹽等物質,從而輸油管道和設備中就不會結垢,以達到對液體除垢的目的,并且操作方便,成本較低。為了在對除垢設備進行維護時不影響正常的原油輸送,如圖5所示,優(yōu)選地,所述除垢系統(tǒng)還包括旁通閥23,該旁通閥23與所述除垢設備并聯(lián)。在對除垢設備進行維護時,即更換除垢單元或者清洗除垢設備時,關閉除垢設備入口 3和出口 4處的閥門,打開旁通閥23,使得液體不流入除垢設備內,而通過旁通閥23的旁通管道輸送,從而不需要停產進行檢修,不影響正常的生產。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式,但是,本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié),在本實用新型的技術構思范圍內,可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。另外需要說明的是,在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合,為了避免不必要的重復,本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外,本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本實用新型的思想,其 同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種除垢設備,其特征在于,該除垢設備包括罐體(I)和結垢單元(2),所述罐體(I)具有入口(3)和出口(4),所述結垢單元(2)可拆卸地安裝在所述罐體(I)內且位于所述入口(3)和所述出口(4)之間,液體與所述結垢單元(2)的接觸面積為10nT30m2,液體在所述結垢單元(2)的流速為O. OOlm/s^O. 004m/s。
2.根據(jù)權利要求1所述的除垢設備,其特征在于,所述結垢單元(2)包括多塊波紋板(5),該多塊波紋板(5)層疊設置。
3.根據(jù)權利要求2所述的除垢設備,其特征在于,所述多塊波紋板(5)傾斜設置且與水平方向呈45° 60°的夾角。
4.根據(jù)權利要求3所述的除垢設備,其特征在于,所述波紋板(5)上形成有多個通孔(6)且相鄰的所述波紋板(5)上的通孔(6)彼此錯開。
5.根據(jù)權利要求4所述的除垢設備,其特征在于,所述通孔(6)的孔徑為45mnT80mm。
6.根據(jù)權利要求2所述的除垢設備,其特征在于,所述波紋板(5)由玻璃鋼或者不銹鋼制成。
7.根據(jù)權利要求1所述的除垢設備,其特征在于,所述結垢單元(2)還包括框架(7),所述多塊波紋板(5 )容納在所述框架(7 )內,所述框架(7 )的上端形成有卡合件(8 ),該卡合件(8)與設置在所述罐體(I)上的滑軌(9)可滑動地連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的除垢設備,其特征在于,所述框架(7)形成為筒狀,所述框架(7)包括多根橫梁(10)和多個環(huán)(11),所述多根橫梁(10)沿軸向延伸且沿周向間隔設置,所述多個環(huán)(11)沿周向延伸且沿軸向間隔設置。
9.根據(jù)權利要求1所述的除垢設備,其特征在于,所述罐體(I)內設置有多塊隔板(13),以將所述罐體(I)內的空間分隔為來液區(qū)(14)、結垢區(qū)(15)和緩沖區(qū)(16),所述入口(3)與所述來液區(qū)(14)連通,所述出口(4)與所述緩沖區(qū)(16)連通,所述結垢區(qū)(15)位于所述來液區(qū)(14)和所述緩沖區(qū)(16)之間且設置有所述結垢單元(2)。
10.根據(jù)權利要求1所述的除垢設備,其特征在于,所述罐體(I)包括封頭(18)和主體(19),所述封頭(18)與所述主體(19)的一端樞轉連接,以打開或封閉所述罐體(I )。
11.根據(jù)權利要求10所述的除垢設備,其特征在于,所述封頭(18)和所述主體(19)的一端分別設置有相匹配的法蘭(20),所述法蘭(20)通過螺栓(21)緊固連接。
12.—種除垢系統(tǒng),該除垢系統(tǒng)包括除垢設備,其特征在于,所述除垢設備為根據(jù)權利要求1-11中任意一項所述的除垢設備。
13.根據(jù)權利要求12所述的除垢系統(tǒng),其特征在于,所述除垢系統(tǒng)還包括旁通閥(23),該旁通閥(23)與所述除垢設備并聯(lián)。
專利摘要本實用新型公開了一種除垢設備,其中,該除垢設備包括罐體(1)和結垢單元(2),所述罐體(1)具有入口(3)和出口(4),所述結垢單元(2)可拆卸地安裝在所述罐體(1)內且位于所述入口(3)和所述出口(4)之間,液體與所述結垢單元(2)的接觸面積為10m2~30m2,液體在所述結垢單元(2)的流速為0.001m/s~0.004m/s。本實用新型還公開了一種除垢系統(tǒng)。該除垢設備能夠對液體(特別是高含水原油采出液)進行除垢,成本較低,操作方便,并且不會影響正常的采油作業(yè)。
文檔編號C10G75/04GK202898350SQ201220603799
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權日2012年11月15日
發(fā)明者尹先清, 范鳳英, 付家新, 吳龍海, 陳武, 韓煒, 曹方啟, 張子玉, 何理 申請人:長江大學, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司臨盤采油廠