用于油包水乳狀液的油水分離裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于油田化學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于油包水乳狀液的油水分離裝置，利用少量破乳劑和水濕性多孔顆粒實(shí)現(xiàn)油包水乳狀液破乳并實(shí)現(xiàn)油水分離。用于油包水乳狀液的油水分離裝置，包括：乳化水滴聚并裝置、油水重力分異裝置。本發(fā)明能夠在低破乳劑濃度、較低溫度和較短時間內(nèi)使原油含水率降低到1.0％以下，節(jié)能環(huán)保且高效；所使用的水濕性多孔顆粒的原材料普遍，成本低；在油包水乳狀液流經(jīng)聚并裝置的過程中，由于水濕性多孔顆粒的表面因毛細(xì)作用始終為水膜包裹，因此能長時間發(fā)揮效能，且油水分離效率始終維持較高水平，免維護(hù)時間長；整體結(jié)構(gòu)簡單，易于制作和維修，且制作維修成本低；適用于各種類型的油包水型乳狀液，適用范圍廣。
【專利說明】用于油包水乳狀液的油水分離裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田化學(xué)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于油包水乳狀液的油水分離裝置及其方法，利用少量破乳劑和水濕性多孔顆粒實(shí)現(xiàn)油包水乳狀液破乳并實(shí)現(xiàn)油水分離。

【背景技術(shù)】
[0002]在油田開發(fā)尤其是稠油油田開發(fā)過程中所形成的油包水乳狀液，由于具有很高的粘度，會堵塞高滲透區(qū)域，使驅(qū)替壓力增加，從而提高原油采收率。但是由于采出的油包水乳狀液的穩(wěn)定性很強(qiáng)，給破乳帶來了很大的挑戰(zhàn)。目前常用的油水分離方法有:重力分異法、化學(xué)法、熱處理、機(jī)械法和膜過濾等方法，然而這些方法存在成本及能耗較高、分離效率較低、沉降時間較長等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)低成本、低能耗、同時又具有較高分離效率的油包水乳狀液油水分離方法對于稠油開采具有重要的意義。
[0003]對油包水乳狀液的處理需要采取有效的方法來破壞其穩(wěn)定性。為了解決這一問題，有研究人員提出利用CO2來對油包水乳狀液進(jìn)行破乳，取得了不錯的效果，但是操作壓力高達(dá)幾百兆帕，對設(shè)備提出了較高的要求，成本也相應(yīng)增加。而單純利用破乳劑進(jìn)行破乳，要想取得好的破乳效果，則需要增加破乳劑的用量，導(dǎo)致成本急劇增加。因此，開發(fā)出對設(shè)備要求低、方法簡便易行、成本較低的破乳方法，對于油包水乳狀液的處理具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于油包水乳狀液的油水分離裝置及方法，利用較低濃度的破乳劑、水濕性多孔顆粒及重力分異相結(jié)合的方法，用于油包水乳狀液破乳并實(shí)現(xiàn)油水分離的方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]用于油包水乳狀液的油水分離裝置，包括:乳化水滴聚并裝置、油水重力分異裝置。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0008](I)、能夠在低破乳劑濃度、較低溫度和較短時間內(nèi)使原油含水率降低到1.0%以下，節(jié)能環(huán)保且高效；
[0009](2)、所使用的水濕性多孔顆粒的原材料普遍，成本低；
[0010](3)、在油包水乳狀液流經(jīng)聚并裝置的過程中，由于水濕性多孔顆粒的表面因毛細(xì)作用始終為水膜包裹，因此能長時間發(fā)揮效能，且油水分離效率始終維持較高水平，免維護(hù)時間長；
[0011](4)、整體結(jié)構(gòu)簡單，易于制作和維修，且制作維修成本低；
[0012](5)、適用于各種類型的油包水型乳狀液，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為圖1中的分布板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為圖1中水濕性多孔顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為破乳劑濃度對破乳效果的影響結(jié)果；
[0017]圖5為泵入流速、溫度、聚并裝置內(nèi)水濕性多孔顆粒層厚度等因素對破乳效果的影響結(jié)果。
[0018]其中:1、乳化水滴聚并罐，2、導(dǎo)流管，3、離心泵，4、截止閥，5、導(dǎo)流管，6、分布板，7、水濕性多孔顆粒，8、經(jīng)聚并處理后的油水混合液，9、油水重力分異罐，10、導(dǎo)流管，11、截止閥，12、導(dǎo)流管，13、截止閥，14、重力分異后的油相，15、重力分異后的水相，16、分布板篩眼，17、多孔顆粒骨架，18、顆粒骨架間毛細(xì)孔隙，19、顆粒骨架間毛細(xì)孔隙內(nèi)的水相，20、顆粒表面水膜。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，用于油包水乳狀液的油水分離裝置，包括:乳化水滴聚并裝置、油水重力分異裝置；其中，
[0020]乳化水滴聚并裝置，包括:乳化水滴聚并罐1，乳化水滴聚并罐I下部為圓錐殼體、上部為圓柱殼體，圓柱殼體的頂端未封閉；
[0021]在圓錐殼體的底部設(shè)有接入口，接入口與導(dǎo)流管2連接，導(dǎo)流管2上設(shè)有離心泵3和截止閥4 ；
[0022]圓柱殼體的中上部設(shè)有一開口，該開口與導(dǎo)流管5相連；
[0023]圓柱殼體與圓錐殼體交界處設(shè)有分布板6，分布板6上設(shè)有均勻分布的篩眼16，分布板6能承受一定重量，分布板6上裝填一定厚度的水濕性多孔顆粒7，篩眼16的直徑小于水濕性多孔顆粒7的直徑，如圖2所示；
[0024]水濕性多孔顆粒7為強(qiáng)水濕性材料，多孔顆粒7的直徑介于0.1?5mm ;多孔顆粒7的內(nèi)部含大量形狀各異、相互貫通且與顆粒外部相連通的毛細(xì)孔隙18，毛細(xì)孔隙18的尺寸介于I?1000 μ m ;多孔顆粒7在裝填進(jìn)乳化水滴聚并罐I之前，其內(nèi)部孔隙完全為水相19飽和，并在顆粒表面形成一層水膜20，如圖3所示。
[0025]油水重力分異裝置，包括:油水重力分異罐9，油水重力分異罐9上部為圓柱殼體、下部為圓錐殼體；在圓柱殼體的中上部設(shè)有一開口，該開口與導(dǎo)流管10相連，導(dǎo)流管10上設(shè)有截止閥11 ;在圓錐殼體的底部設(shè)有一接口，該接口連接導(dǎo)流管12，導(dǎo)流管12上連接有截止閥13 ；
[0026]導(dǎo)流管5伸入油水重力分異罐9內(nèi)。
[0027]上述用于油包水乳狀液的油水分離裝置的作用原理如下:
[0028]在室溫下，將破乳劑和油包水乳狀液按照50_200mg/L的比例混合攪拌均勻，待放置30-120分鐘后，在離心泵3的作用下，沿導(dǎo)流管2，經(jīng)截止閥4進(jìn)入乳化水滴聚并罐1，然后通過分布板6流經(jīng)水濕性多孔顆粒層7 ;乳化水滴在通過多孔顆粒7之間的空隙時，受到擠壓并與多孔顆粒表面水膜聚并，在多孔顆粒表面成大的水滴，實(shí)現(xiàn)油水初步分離；初步分離后的油水混合液8經(jīng)導(dǎo)流管5流出乳化水滴聚并裝置，進(jìn)入油水重力分異罐9，放置0-12小時后，油水因密度差異發(fā)生重力分異，重力分異后的油相14通過導(dǎo)流管10流出，重力分異后的水相15通過導(dǎo)流管12流出，完成油水分離。
[0029]以下實(shí)施例中:乳化水滴聚并罐圓柱殼體的內(nèi)徑為4.25cm，分別裝填厚度為
6.8cm(短管)和14.0cm(長管)的水濕性多孔顆粒。將22°C下密度和礦化度分別為1019Kg/m3和28020mg/L的模擬地層礦化水以及密度和粘度分別為964.2Kg/m3和1202mPa.s的原油按照1:4的質(zhì)量比充分?jǐn)嚢璧玫接桶闋钜?，加入不同濃度的破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚并攪拌均勻，然后泵入具有不同顆粒厚度的破乳裝置，測量處理后的原油含水質(zhì)量百分比，計(jì)算破乳效率——破乳前乳狀液中的水與破乳后分離得到的水的質(zhì)量之t匕，分析破乳劑濃度、溫度、流速、聚并罐內(nèi)多孔顆粒層厚度等因素對破乳效果的影響。
[0030]實(shí)施例1
[0031]取100g油包水乳狀液，等分成五份，分別按照0、50、100、190、300mg/L的濃度加入破乳劑并充分?jǐn)嚢?，?0°C條件下平衡4個小時，依靠破乳劑和重力分異作用進(jìn)行油水分離，破乳效率分別為:0,27.50%, 39.71%, 54.72%和 63.25%。
[0032]實(shí)施例2
[0033]取5000g油包水乳狀液，等分成五份，分別按照0、50、100、190、300mg/L的濃度加入破乳劑并充分?jǐn)嚢?，?1°C條件下以2mL/min的流速泵入裝填厚度為6.8cm的短管聚并裝置，從聚并裝置流出后在油水重力裝置中平衡4小時后，油水進(jìn)一步發(fā)生分離，測得破乳效率分別為:13.48%,82.19%，85.11%，91.34%,96.59%。
[0034]實(shí)施例3
[0035]配置與實(shí)施例2相同的五種破乳劑濃度的油包水乳狀液，以2mL/min的流速泵入裝填厚度為14.0cm的長管聚并裝置，從聚并裝置流出后在油水重力裝置中平衡4小時后，測得破乳效率分別為:22.88%,87.66%,90.06%,94.25%,99.39%。
[0036]實(shí)施例4
[0037]取3000g油包水乳狀液，按照190mg/L的濃度加入破乳劑并充分?jǐn)嚢?，?1°C條件下分別以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入裝填厚度為6.8cm的短管聚并裝置,從聚并裝置流出后在油水重力裝置中平衡4小時后，測得破乳效率分別為:92.25%,88.28%,85.82%。
[0038]實(shí)施例5
[0039]取3000g油包水乳狀液，按照190mg/L的濃度加入破乳劑并充分?jǐn)嚢?，?0°C條件下分別以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入裝填厚度為6.8cm的短管聚并裝置,從聚并裝置流出后在油水重力裝置中平衡4小時后，測得破乳效率分別為:98.25%,93.23%,91.33%。
[0040]實(shí)施例6
[0041]取3000g油包水乳狀液，按照190mg/L的濃度加入破乳劑并充分?jǐn)嚢?，?1 °C條件下分別以0.1、0.5、2mL/min的流速泵入裝填厚度為14.0cm的短管聚并裝置，從聚并裝置流出后在油水重力裝置中平衡4小時后，測得破乳效率分別為:99.07%，96.50%，94.25%。
[0042]根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究了破乳劑濃度、溫度、流速、聚并裝置內(nèi)多孔顆粒層厚度等因素對破乳效果的影響(見圖4和圖5)。首先考察了破乳劑濃度對破乳效果的影響，僅在油包水乳狀液中加入破乳劑，不經(jīng)過本破乳裝置處理，在70°C的高溫下，隨著破乳劑濃度的增加，破乳效率增加，但仍有1/3以上的水存在于油相不能分離，如附圖4所示。同時，由附圖4分析可知，加入破乳劑后，即使在較低破乳劑濃度的條件下，通過本裝置的處理，破乳效率提高到90%以上，破乳后原油的含水量由原來的20%降低到0.2%?2%之間，破乳效果顯著。
[0043]由圖4和圖5綜合分析可知，對于聚并裝置內(nèi)裝置相同多孔顆粒層厚度的情況，隨著泵入流速的降低、破乳劑濃度的增加和實(shí)驗(yàn)溫度的增加，破乳效果都在一定程度上提高。對于相同的泵入流速，隨著多孔顆粒層厚度、實(shí)驗(yàn)溫度和破乳劑濃度的增加，破乳效果也將增加。
[0044]根據(jù)上述結(jié)果，可以采取減緩泵入速度、增加聚并裝置內(nèi)多孔顆粒層厚度的方式來提高裝置的破乳效率。
【權(quán)利要求】
1.一種用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，包括:乳化水滴聚并裝置、油水重力分異裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，乳化水滴聚并裝置，包括:乳化水滴聚并罐，乳化水滴聚并罐下部為圓錐殼體、上部為圓柱殼體，圓柱殼體的頂端未封閉；在圓錐殼體的底部設(shè)有接入口，接入口與導(dǎo)流管連接，導(dǎo)流管上設(shè)有離心泵和截止閥；圓柱殼體的中上部設(shè)有一開口，該開口與導(dǎo)流管相連；圓柱殼體與圓錐殼體交界處設(shè)有分布板，分布板上裝填一定厚度的水濕性多孔顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，分布板上設(shè)有均勻分布的篩眼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，篩眼的直徑小于水濕性多孔顆粒的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，水濕性多孔顆粒為強(qiáng)水濕性材料，多孔顆粒的直徑介于0.1?5mm ;多孔顆粒的內(nèi)部含大量形狀各異、相互貫通且與顆粒外部相連通的毛細(xì)孔隙，毛細(xì)孔隙的尺寸介于I?1000 μ m;多孔顆粒在裝填進(jìn)乳化水滴聚并罐之前，其內(nèi)部孔隙完全為水相飽和，并在顆粒表面形成一層水膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，油水重力分異裝置，包括:油水重力分異罐，導(dǎo)流管伸入油水重力分異罐內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，油水重力分異罐上部為圓柱殼體、下部為圓錐殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，在圓柱殼體的中上部設(shè)有一開口，該開口與導(dǎo)流管相連，導(dǎo)流管上設(shè)有截止閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，在圓錐殼體的底部設(shè)有一接口，該接口連接導(dǎo)流管，導(dǎo)流管上連接有截止閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的用于油包水乳狀液的油水分離裝置，其特征在于，油水重力分異罐圓柱殼體的頂端未封閉。
【文檔編號】B01D17/05GK104190112SQ201410378055
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】董明哲, 李亞軍, 宮厚健 申請人:中國石油大學(xué)(華東)