[实用新型]一种油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油井采出液的预脱水处理装置，尤其涉及一种油井采出液预脱水用轴向入口静态水力旋流器。

背景技术

油井采出液是由原油、伴生气、地层水、砂子和机械杂质等组成的混合物，其中地层水在采出液中占据着较大的比例。油井采出液经井口节流阀、井口除砂器后相继进入一级或两级三相分离器、电脱水(盐)器，进行脱气、脱水(盐)等处理，待原油含水率达标(＜0.5％)后外输。为确保电脱水(盐)器处理后的原油含水率低于0.5％，一般要求进入电脱水(盐)器的原油含水率不高于15％，这就相应需要在一级或两级三相分离器中除去采出液中大部分的水。然而，随着国内外大部分油田逐渐进入开采的中后期，油井采出液中的含水率逐渐升高，部分油田往往超过90％(少部分油井甚至高达到95％以上)，因此为了保证原油产量甚至增产上量而不得不举升出相应足够量的采出液。这就致使在开发初期建设的三相分离器等设施往往不足以处理如此大量的高含水采出液，导致进入电脱水(盐)器的原油含水率大幅增加(可达30％左右)，不仅增加了电脱水(盐)器的工作负荷，有时甚至使得电脱水(盐)器无法正常工作，从而难以保证外输原油的品质；与此同时，三相分离器排出污水的含油量升高，增加了后续采油污水的处理难度。

为了应对上述油井采出液含水率升高带来的一系列问题，生产单位采取过改进三相分离器的结构、扩大三相分离器容积和增加重力沉降罐等一系列措施，并取得了一些效果，但是同时也增加了生产成本，影响了总体开发经济效益的进一步提高。对于甲板空间和承载能力有限的已有海上固定导管架式采油平台或浮动式生产系统(FPS或FPSO)而言，依靠单元处理设备简单扩容的措施往往难以有效实施；而对于深水油田开发用张力腿平台(TLP)和单柱式平台(Spar)等而言，要求上部油气集输工艺流程必须选用紧凑高效型多相分离设备来减轻上部荷重，而主要基于重力分离的常规油气集输流程因水力停留时间长、分离效率低恰恰在这方面难以满足要求。因此，研制开发紧凑高效型油井采出液预脱水设备势在必行。

在业已得到应用的诸多油井采出液分离技术中，基于静态液-液水力旋流器的旋流分离技术具有结构简单、占地少、分离效率高等优点，自20世纪80年代问世以来得到了国内外石油公司的高度青睐并逐渐在石油开采行业迅速推广。但客观而言，传统静态液-液水力旋流器采用的切向入口结构导致其存在要求入口压力较高、最小分割粒径较大、单体处理能力较低、流量波动适应能力较差等不足，限制了该类设备的进一步推广使用。为克服传统切入式水力旋流器的不足，人们对其进行了大量改进研究，所采用的技术路线不外乎分为如下几类：一是改进旋流管的外形结构，例如袁惠新在专利CN1318425A中介绍了一种旋流加速腔母线采用对称曲线的水力旋流器，虽然有助于减小湍流程度、提高分离效率，但存在曲线方程不具有普遍适用性、需要根据不同的旋流管直径或底流口直径设计不同的曲线方程、压降损失较高(0.5MPa左右)等不足。二是改进溢流管的结构，采用不同形状的溢流管或在溢流管外面添加导流结构以减轻或消除短路流的问题，例如王振波等在专利CN2438508Y中介绍的一种带螺旋曲面溢流管的水力旋流器，所用溢流管上部为螺旋结构、底部外壁为双曲面结构，虽然有助于减轻溢流跑粗现象、强化二次分离，但存在溢流管结构过于复杂、螺旋结构和双曲面结构微小的变化就会对流场产生较大扰动等不足；周先桃等在专利CN2522174Y中介绍的水力旋流器在溢流管外壁加装导流螺旋，虽然可使短路流得到大幅的减弱，但存在引入复杂结构、在水力旋流器内部流场产生新问题等不足；三是采用多场协同分离机理，如美国犹他大学的Jan D.Miller教授在专利US4279743中介绍的将旋流离心分离和气浮选分离相结合的充气式水力旋流器(Air-Sparged Hydrocyclone，ASH)，虽然分离效率有一定程度提高，但存在微细气泡粒径过大、注气不均匀、气泡与油滴粘附不充分、气柱阻碍油相排出等不足。