[发明专利]利用原油采出液中溶解气自然气浮的油水分离系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于油田地面工程采出液油、气、水分离技术领域，具体涉及一种利用原油采出液中溶解气自然气浮的油水分离系统与方法。

背景技术

先介绍一下石油采出液分离技术领域的几个现有技术。

（1）气浮法油水分离技术

气浮技术作为提高油水分离效率的有效技术，已广泛应用于油田采出水处理中。该技术的主要原理是向含油污水中加入气体，使气体溶解于水相中，而后降压，使溶解气在析出过程形成小气泡并吸附在油珠上，形成油-泡组合体，因该组合体的密度远小于原油，将使带气油珠在水相中的浮升速度大幅度提高，从而加快油水分离。目前，国内外工程上所应用的气浮技术主要采用向水相中加入空气的方法，但这一方法主要存在以下不足：

1）需要设置加气设备、增加工程投资和能耗。

2）主要用于含油污水处理领域，尚未应用到特高含水原油采出液处理领域。

（2）油、气、水三相分离技术

对于液相为高含水原油的油井采出油、气、水混合物，国内外广泛采用三相分离器进行油、气、水分离，主要原理是依靠气液密度差进行气、液重力分离和利用油水的密度差进行油、水重力分离。

这种方法存在的主要不足是：没有考虑利用采出液中含有的溶解气进行油、水气浮分离，没有建立气浮分离机制，油水分离效率低，设备体积大、投资高。

发明内容

本发明针对现行油田采出油、气、水三相分离成本高、效率低的问题，提出一种利用原油采出液中溶解气自然气浮的油水分离系统和方法，解决现行工艺和设备油水分离效率低、工程投资高的问题。

本发明将气浮技术应用于含水超过90%的特高含水原油采出液中来提高油水分离效率，减少油气水分离设备的尺寸，并利用来自油井原油采出液中自身含有的溶解天然气作为气浮介质源，克服现有技术额外设置加气设备进行加气的不足，降低工程投资和运行成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种利用原油采出液中溶解气自然气浮的油水分离系统，包括管式分离器、出液进炉管、脱水加热炉、出炉立管、水平气浮管道、分离容器、堰板；管式分离器的出液进炉管连接脱水加热炉的入口，出炉立管连接在脱水加热炉出口，水平气浮管道连接在出炉立管末端，分离容器连接在水平气浮管道末端，堰板设在分离容器末级管段内尾部端头处，在分离容器底部处位于堰板的前方设置油气出口，位于堰板的后方设置水出口。

进一步讲，水平气浮管道的起点与出炉立管呈90°连接，末点与分离容器呈顶部同标高方式连接，水平气浮管道沿程各点的标高相等。

分离容器采用多级渐扩管径结构形式，以偏心大小头连接各级管段，偏心大小头与各级管段的管顶标高相等。

水平气浮管道的长度，满足规定的加热炉与脱水器之间的防火间距；所确定的水平气浮管道和分离容器连接体的各部分尺寸，确保在其截面上产生至上而下竖直分布的气、油、水层状流动型态。

由分离容器中的堰板高度限定水平气浮管道和分离容器连接体的气液界面。

堰板顶部高度与水平气浮管道中心线高度相同。

一种上述系统进行的原油采出液中溶解气自然气浮的油水分离方法，包括以下过程：

1）将来自油井群的油气水混合物(即采出液)，经生产系统管道进入管式分离器中，使其中的游离天然气分离出去，并通过气出口输至后续油气分离缓冲罐，将脱除游离天然气后的采出液经出液进炉管输至脱水加热炉中加热升温；

2）将脱水加热炉的温度升高，在促使原油粘度降低、有利油水分离的同时，也使含在油相和水相中的溶解气处于开始析出的状态；

3）将开始析出溶解气状态的采出液经脱水加热炉的末端出口输入至出炉立管，使气液混合物在竖直向上流动的过程中，产生油气水三相涡流，使溶解气与液相充分接触，气泡吸附在油珠上，形成密度低于原油的油-泡组合体；

4）使含有油-泡组合体的采出液流出出炉立管进入水平气浮管道，并形成气、油、水分层流动型态，伴随管输压力的逐渐下降，使溶解气不断从液相油珠中析出，持续生成油-泡组合体，油-泡组合体在浮力作用下，利用与水相和油相的密度差从水连续相中快速上升至油水界面，提高油水分离速度；

5）将处于油水逐渐分离状态的采出液经水平气浮管道输至分离容器，利用在分离容器中设置的堰板建立气液界面，使采出液中析出的天然气和分离出来的低含水原油一起从油气出口排出，使水从水出口排出，从而完成通过气浮方法进行快速油水分离的过程。

其中所述的采出液为液相含水90%以上的特高含水原油。