本發(fā)明涉及石油天然氣和污水處理領(lǐng)域分離設(shè)備，具體涉及一種油氣水固的多相分離工藝及多相分離裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國大多數(shù)油田逐步進(jìn)入中后期開采，原油含水率不斷提高，一方面，是采出液及污水處理量急劇增加，集輸系統(tǒng)的一些工藝設(shè)備不能滿足生產(chǎn)要求，原油集輸過程中被加熱原油的含水和總液量增大，導(dǎo)致生產(chǎn)能耗大幅度增加；另一方面，由于三次采油技術(shù)的推廣應(yīng)用以及高稠、高粘原油的開發(fā)，油、氣、水、固分離難度增大，特別是污水處理的難度急劇增加，對(duì)油氣水固的處理設(shè)備提出了更高的要求。此外，隨著油田開發(fā)開采的進(jìn)行，各站場(chǎng)原有的分離器由于其設(shè)計(jì)條件和運(yùn)行參數(shù)不能適應(yīng)實(shí)際變化，難以達(dá)到油、水分離要求。從目前國內(nèi)各油田三相分離器使用情況來看，由于設(shè)計(jì)三相分離器的理論和經(jīng)驗(yàn)明顯不足，加之國情和工廠制造等情況的差異，往往使得三相分離設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)提供的實(shí)際操作參數(shù)不相適應(yīng)，加之來液中固體顆粒在穩(wěn)定段的沉積影響，導(dǎo)致三相分離器的分離效果差，很多三相分離器形同虛設(shè)。另外，從安全管理來看，三相分離器屬于壓力容器，它本身存在聚能效應(yīng)，其失效模式屬于爆炸失效。為了降低安全風(fēng)險(xiǎn)，使其從爆炸失效轉(zhuǎn)化為泄漏失效，既能節(jié)能環(huán)保，又盡可能實(shí)現(xiàn)原有三相分離器的分離效果，因此建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低的油氣水固分離方法成為當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種油氣水固的多相分離工藝及多相分離裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種油氣水固的多相分離工藝，至少包括以下步驟：

步驟1）一級(jí)分離：來液從進(jìn)液管進(jìn)入一級(jí)分離管內(nèi)，經(jīng)快速動(dòng)態(tài)分離后，伴生氣進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后的氣體通過出氣管外輸，經(jīng)一級(jí)分離管分離出來的液體進(jìn)入二級(jí)分離管；

步驟2）二級(jí)分離：經(jīng)一級(jí)分離管分離出來的液體通過連通管一進(jìn)入二級(jí)分離管，二級(jí)分離管再次分離，分離出來的油通過出油管外輸，分離出來的水通過連通管二進(jìn)入液固分離器；

步驟3）液固分離：液固分離器分離出來的固體顆粒從液固分離器底部通過排沙管排出，分離出來的含油污水從液固旋流器頂部經(jīng)連通管三進(jìn)入三級(jí)分離管；

步驟4）三級(jí)分離：三級(jí)分離管對(duì)含油污水進(jìn)一步進(jìn)行深度油水分離，分離出來的油沿連通管四流入氣浮箱，分離出來的污水通過連通管五進(jìn)入旋流器；

步驟5）旋流分離：經(jīng)旋流器旋流分離后，按設(shè)定達(dá)到環(huán)保要求的水通過第一管路送到沉降管進(jìn)行深度沉降，沒達(dá)到環(huán)保要求的水經(jīng)第二管路送至氣浮箱；

步驟6）沉降分離：經(jīng)沉降管沉降分離后的水經(jīng)連通管六匯集至總出水管，經(jīng)沉降管沉降分離后的油通過連通管七進(jìn)入氣浮箱；

步驟7）氣浮處理：氣浮箱的曝氣由壓縮機(jī)經(jīng)進(jìn)氣管路送入，進(jìn)入氣浮箱的含油污水經(jīng)氣浮處理后，水通過出水管路匯集至總出水管，氣浮后的油經(jīng)出油管路與二級(jí)分離管的出油管匯集；

步驟8）循環(huán)分離：氣浮后的油經(jīng)出油管路與二級(jí)分離管的出油管匯集后再次進(jìn)入一級(jí)分離管或二級(jí)分離管內(nèi)循環(huán)分離油水液固。

一種油氣水固的多相分離裝置，包括依次連接的一級(jí)分離管、二級(jí)分離管、液固分離器、三級(jí)分離管、旋流器、沉降管和氣浮箱，所述一級(jí)分離管的進(jìn)口連接有進(jìn)液管，一級(jí)分離管的上出口連接有氣液分離器，一級(jí)分離管的下出口通過連通管一與二級(jí)分離管的進(jìn)口連接，所述二級(jí)分離管的上出口連接出油管，二級(jí)分離管的下出口通過連通管二與液固分離器的進(jìn)口連接，所述液固分離器的上出口通過連通管三連接于三級(jí)分離管的進(jìn)口，液固分離器的下出口連接有排沙管，所述三級(jí)分離管的上出口通過連通管四連接于氣浮箱，三級(jí)分離管的下出口通過連通管五連接于旋流器的進(jìn)口，所述旋流器的出口上連接有第一管路和第二管路，第一管路連接于沉降管的進(jìn)口，第二管路連接于氣浮箱，所述沉降管上設(shè)有兩個(gè)出口，一個(gè)通過連通管六連接于總出水管，另一個(gè)通過連通管七連接于氣浮箱，所述氣浮箱上還連接有出水管路、進(jìn)氣管路和出油管路，所述出水管路連接于總出水管。

所述一級(jí)分離管、二級(jí)分離管和三級(jí)分離管結(jié)構(gòu)相同，都包括從上至下依次排列的三層水平管，且每?jī)蓪铀焦苤g通過多根立管連通，一級(jí)分離管內(nèi)設(shè)有氣液界面儀、溫度檢測(cè)儀和安全閥，二級(jí)分離管和三級(jí)分離管內(nèi)都設(shè)有油水界面儀。

所述排沙管上還設(shè)有固體顆粒收集器。

所述連通管五上還設(shè)有過濾器，過濾器的進(jìn)口端與出口端還并聯(lián)有旁通管路。

所述旋流器出口的第一管路和第二管路上設(shè)有流量計(jì)。

所述沉降管采用s形管或直管，沉降管入口設(shè)有液體緩沖器，出口設(shè)有偏心大小頭，沉降管上還設(shè)有多個(gè)污油集油包。

所述氣浮箱內(nèi)設(shè)有進(jìn)水腔、曝氣管路、水腔和油腔，所述進(jìn)水腔連接于曝氣管路進(jìn)口，所述水腔和油腔分別連接于曝氣管路的出水口和出油口，所述進(jìn)水腔上連接有連通管四、第二管路和連通管七，所述水腔連接出水管路，所述油腔連接出油管路，所述曝氣管路上還設(shè)有曝氣頭，所述進(jìn)氣管路連接于曝氣頭。

所述氣浮箱的形狀采用方形或圓形。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的這種油氣水固的多相分離工藝通過分離管的三級(jí)分離、旋流分離、沉降分離、氣浮處理等實(shí)現(xiàn)了油氣水固的分離，該裝置利用了管道特性、各相介質(zhì)的密度差及動(dòng)態(tài)分離來實(shí)現(xiàn)油氣水固快速分離，突破了傳統(tǒng)需要借助容器才能實(shí)現(xiàn)多相分離的做法，將壓力容器的爆炸失效模式轉(zhuǎn)化為壓力管道的泄漏失效模式，從而大大降低設(shè)備安全管理風(fēng)險(xiǎn)，其流程可以根據(jù)處理要求進(jìn)行隨意組合，同時(shí)還可以縮短制造、安裝周期，降低制造和管理運(yùn)行成本并實(shí)現(xiàn)模塊化、專業(yè)化。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明油氣水固的多相分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、進(jìn)液管；2、一級(jí)分離管；3、氣液分離器；4、氣浮箱；5、連通管一；6、二級(jí)分離管；7、出油管；8、連通管二；9、液固分離器；10、連通管三；11、排沙管；12、固體顆粒收集器；13、進(jìn)氣管路；14、三級(jí)分離管；15、連通管四；16、連通管五；17、過濾器；18、旁通管路；19、出油管路；20、旋流器；21、第一管路；22、第二管路；23、沉降管；24、總出水管；25、連通管六；26、連通管七；27、出水管路。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離工藝，至少包括以下步驟：

步驟1）一級(jí)分離：來液從進(jìn)液管1進(jìn)入一級(jí)分離管2內(nèi)，經(jīng)快速動(dòng)態(tài)分離后，伴生氣進(jìn)入氣液分離器3進(jìn)行氣液分離，分離后的氣體通過出氣管4外輸，經(jīng)一級(jí)分離管2分離出來的液體進(jìn)入二級(jí)分離管6；

步驟2）二級(jí)分離：經(jīng)一級(jí)分離管2分離出來的液體通過連通管一5進(jìn)入二級(jí)分離管6，二級(jí)分離管6再次分離，分離出來的油通過出油管7外輸，分離出來的水通過連通管二8進(jìn)入液固分離器9；

步驟3）液固分離：液固分離器9分離出來的固體顆粒從液固分離器9底部通過排沙管11排出，分離出來的含油污水從液固旋流器9頂部經(jīng)連通管三10進(jìn)入三級(jí)分離管14；

步驟4）三級(jí)分離：三級(jí)分離管14對(duì)含油污水進(jìn)一步進(jìn)行深度油水分離，分離出來的油沿連通管四15流入氣浮箱4，分離出來的污水通過連通管五16進(jìn)入旋流器20；

步驟5）旋流分離：經(jīng)旋流器20旋流分離后，按設(shè)定達(dá)到環(huán)保要求的水通過第一管路21送到沉降管23進(jìn)行深度沉降，沒達(dá)到環(huán)保要求的水經(jīng)第二管路22送至氣浮箱4；

步驟6）沉降分離：經(jīng)沉降管23沉降分離后的水經(jīng)連通管六25匯集至總出水管24，經(jīng)沉降管23沉降分離后的油通過連通管七26進(jìn)入氣浮箱4；

步驟7）氣浮處理：氣浮箱4的曝氣由壓縮機(jī)經(jīng)進(jìn)氣管路13送入，進(jìn)入氣浮箱4的含油污水經(jīng)氣浮處理后，水通過出水管路27匯集至總出水管24，氣浮后的油經(jīng)出油管路19與二級(jí)分離管6的出油管7匯集；

步驟8）循環(huán)分離：氣浮后的油經(jīng)出油管路19與二級(jí)分離管6的出油管7匯集后再次進(jìn)入一級(jí)分離管2或二級(jí)分離管6內(nèi)循環(huán)分離油水液固。

本發(fā)明的這種油氣水固的多相分離工藝通過分離管的三級(jí)分離、旋流分離、沉降分離、氣浮處理等實(shí)現(xiàn)了油氣水固的分離，其流程可以根據(jù)處理要求進(jìn)行隨意組合，同時(shí)還可以縮短制造、安裝周期，降低制造和管理運(yùn)行成本并實(shí)現(xiàn)模塊化、專業(yè)化。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離裝置，包括依次連接的一級(jí)分離管2、二級(jí)分離管6、液固分離器9、三級(jí)分離管14、旋流器20、沉降管23和氣浮箱4，所述一級(jí)分離管2的進(jìn)口連接有進(jìn)液管1，一級(jí)分離管2的上出口連接有氣液分離器3，一級(jí)分離管2的下出口通過連通管一5與二級(jí)分離管6的進(jìn)口連接，所述二級(jí)分離管6的上出口連接出油管7，二級(jí)分離管6的下出口通過連通管二8與液固分離器9的進(jìn)口連接，所述液固分離器9的上出口通過連通管三10連接于三級(jí)分離管14的進(jìn)口，液固分離器9的下出口連接有排沙管11，所述三級(jí)分離管14的上出口通過連通管四15連接于氣浮箱4，三級(jí)分離管14的下出口通過連通管五16連接于旋流器20的進(jìn)口，所述旋流器20的出口上連接有第一管路21和第二管路22，第一管路21連接于沉降管23的進(jìn)口，第二管路22連接于氣浮箱4，所述沉降管23上設(shè)有兩個(gè)出口，一個(gè)通過連通管六25連接于總出水管24，另一個(gè)通過連通管七26連接于氣浮箱4，所述氣浮箱4上還連接有出水管路27、進(jìn)氣管路13和出油管路19，所述出水管路27連接于總出水管24。

本發(fā)明的這種油氣水固的多相分離裝置利用了管道特性、各相介質(zhì)的密度差及動(dòng)態(tài)分離來實(shí)現(xiàn)油氣水固快速分離，突破了傳統(tǒng)需要借助容器才能實(shí)現(xiàn)多相分離的做法，將壓力容器的爆炸失效模式轉(zhuǎn)化為壓力管道的泄漏失效模式，從而大大降低設(shè)備安全管理風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)施例3：

在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離裝置，為了保證分離效果及安全，所述一級(jí)分離管2、二級(jí)分離管6和三級(jí)分離管14結(jié)構(gòu)相同，都包括從上至下依次排列的三層水平管，且每?jī)蓪铀焦苤g通過多根立管連通，一級(jí)分離管2內(nèi)設(shè)有氣液界面儀、溫度檢測(cè)儀和安全閥，二級(jí)分離管6和三級(jí)分離管14內(nèi)都設(shè)有油水界面儀，所述一級(jí)分離管2、二級(jí)分離管6和三級(jí)分離管14的進(jìn)口都設(shè)于三層水平管一端的中部，上出口和下出口分別設(shè)于三層水平管另一端的上部和下部，這種分離管結(jié)構(gòu)能夠有效進(jìn)行氣液及液液的分離。

實(shí)施例4：

在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離裝置，所述排沙管11上還設(shè)有固體顆粒收集器12。

所述排沙管11上還設(shè)有固體顆粒收集器12，從液固分離器9分離出來的固體顆粒可以收集到固體顆粒收集器12進(jìn)行處理。

進(jìn)一步的，所述連通管五16上還設(shè)有過濾器17，過濾器17的進(jìn)口端與出口端還并聯(lián)有旁通管路18，從三級(jí)分離管14分離出來的污水通過連通管五16上的過濾器17進(jìn)行過濾后再進(jìn)入旋流器20，減少雜質(zhì)，當(dāng)過濾器17出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過旁通管路18保證分離作業(yè)順利進(jìn)行。

實(shí)施例5：

在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離裝置，為了便于監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋分離狀態(tài)，所述旋流器20出口的第一管路21和第二管路22上設(shè)有流量計(jì)。

進(jìn)一步的，所述沉降管23采用s形管或直管，沉降管23入口設(shè)有液體緩沖器，減小管線內(nèi)的流速，避免管內(nèi)液體流速過快分離不徹底，出口設(shè)有偏心大小頭，減緩液體流速，沉降管23上還設(shè)有多個(gè)污油集油包，進(jìn)入沉降管23的含油污水中的污油匯集于污油集油包，便于處理。

實(shí)施例6：

在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的油氣水固的多相分離裝置，所述氣浮箱4內(nèi)設(shè)有進(jìn)水腔、曝氣管路、水腔和油腔，所述進(jìn)水腔連接于曝氣管路進(jìn)口，所述水腔和油腔分別連接于曝氣管路的出水口和出油口，所述進(jìn)水腔上連接有連通管四15、第二管路22和連通管七26，所述水腔連接出水管路27，所述油腔連接出油管路19，所述曝氣管路上還設(shè)有曝氣頭，所述進(jìn)氣管路13連接于曝氣頭。含油污水通過連通管四15、第二管路22和連通管七26進(jìn)入氣浮箱4內(nèi)的進(jìn)水腔，進(jìn)水腔內(nèi)設(shè)有液位控制器，進(jìn)行高低液位的控制，保證設(shè)備進(jìn)入曝氣管路，曝氣管路上還設(shè)有曝氣頭，空氣或惰性氣體通過曝氣頭進(jìn)入曝氣管路，通過氣浮原理對(duì)含油污水進(jìn)行分離，最終水油分離，水相進(jìn)入氣浮箱4內(nèi)的水腔，油相進(jìn)入氣浮箱4內(nèi)的油腔，水腔內(nèi)的水通過出水管路27連通至總出水管24，油腔內(nèi)的油經(jīng)出油管路19與二級(jí)分離管6的出油管7匯集后外輸或再次進(jìn)入一級(jí)分離管2或二級(jí)分離管6內(nèi)循環(huán)分離。

所述氣浮箱4的形狀采用方形或圓形。

以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。