水力旋流器用于高含水原油預(yù)分離試驗(yàn)研究_倪玲英

1、水力旋流器用于高含水原油預(yù)分離試驗(yàn)研究倪玲英(石油大學(xué)(華東石油工程系,山東東營257062摘要:水力旋流器是一種新型、高效的油水分離裝置。通過試驗(yàn)證明用水力旋流器對高含水原油進(jìn)行油水分離是行之有效,處理后的溢流口中油的綜合含水率可降至50%左右,能滿足外輸要求;從底流口排出水中含油可控制在2000ppm以內(nèi),若適當(dāng)放寬底流口出水的含油要求,控制溢流口的分流比,可大大降低溢流口中的含水率。關(guān)鍵詞:高含水原油;水力旋流器;油水分離;分流比;含油;試驗(yàn)中圖分類號:T Q028.4+6文獻(xiàn)標(biāo)碼:A文章編號:1005-8265(200001-0016-03隨著原油含水量的逐年上升,我國大部分油田油水分

2、離能力均感不足且擴(kuò)容困難而不能滿足生產(chǎn)需要。水力旋流器用于高含水原油預(yù)分離,它與傳統(tǒng)的游離水脫除器、重力沉降等設(shè)備相比,它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、沒有運(yùn)動(dòng)部件、分離效率高(一般在95%99%和處理時(shí)間短(僅為幾秒鐘等特點(diǎn),所以水力旋流器是一種新型、高效、節(jié)能的分離設(shè)備。在國內(nèi)油田,水力旋流器用于高含水原油還處于試驗(yàn)研究階段。本文根據(jù)國內(nèi)外資料所提供的最優(yōu)參數(shù)范圍及在總結(jié)幾年來水力旋流器用于除油實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制造了一臺試驗(yàn)用水力旋流器,進(jìn)行高含水原油分離試驗(yàn)研究,現(xiàn)將基本情況介紹如下:1試驗(yàn)用水力旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1對污水除油水力旋流器與高含水原油預(yù)分離水力旋流器的油水分離情況作

3、一比較,見表1:表1污水除油水力旋流器與預(yù)分離水力旋流器的比較預(yù)分離水力旋流器除油水力旋流器目的從混合液中脫除大量水以滿足外輸要求污水除油以滿足環(huán)保對排放的要求溢流產(chǎn)出的原油要除去的油底流含油污水凈化水入口含油濃度Ci小于50%小于5%以下底流口含油濃度Cd小于2000ppm小于30mg/L 溢流量(1.22.0Ci.Q i(1.23.0Ci.Q i 溢流含水量應(yīng)小于40%體積一般關(guān)系不大溢流的處理進(jìn)一步處理送回上游處理底流的處理進(jìn)一步除油向外排放相位水是連續(xù)相,油是分散相工作原理混合液進(jìn)入水力旋流器,形成旋流流場,由于油水密度差,產(chǎn)生不同的離心力而實(shí)現(xiàn)油水分離1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)(1從相

4、位角度和工作原理上看,可以使除油水力旋流器來處理高含水原油,通過改變幾何尺寸,以滿足實(shí)際工況的需要。但基本結(jié)構(gòu)仍為四段式:大圓柱段、大錐段、小錐段及小圓柱尾管,和進(jìn)口、溢流口、底流口組成。(2隨著油田的持續(xù)開發(fā),產(chǎn)出原油的含水率正逐年上升,我國大部分油田已進(jìn)入中、高含水期開發(fā)階16過濾與分離Filter&Separ ato r2000V o l.10No.1a收稿日期:1999-12-07作者簡介:倪玲英(1964-,女,石油大學(xué)(華東講師,從事教學(xué)和液-液分離水力旋流器的科研工作,電話段,綜合含水指數(shù)已達(dá)到或超過90%,用于含油10%的油水混合液分離,水力

5、旋流器的操作參數(shù)分流比F 因與油水混合物的含油濃度Ci 有關(guān)(一般為F=(1.22.0Ci,如分流比取15%,即至少有占總流量15%以上的液體從溢流口排出,小于85%的液體從底流口排出。從而可根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)及能量、質(zhì)量守恒原理來確定溢流口直徑與底流口直徑的比值。(3依據(jù)目前的研究結(jié)果,最小的名義直徑是28m m ,用于污水除油,小直徑的旋流管比大直徑的旋流管更有效,而用于含油量較大的油水預(yù)分離用旋流管,其直徑可適當(dāng)增加。(4處理液含油濃度的大小,決定了混合物粘度的高低,從而確定錐角的大小?？傊?本試驗(yàn)用的高含水原油預(yù)分離XLQ 60型水力旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定,是基于理論、經(jīng)驗(yàn)和參閱國內(nèi)外最新資料

6、所提供的最優(yōu)參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。2試驗(yàn)情況2.1試驗(yàn)設(shè)備、參數(shù)及儀器(1XLQ 50型水力旋流器設(shè)計(jì)壓力1.0M Pa;進(jìn)口與底流口的壓差(0.20.6MPa;工作壓力(0.41.0M Pa ;處理流量范圍(3.06.0m 3/h 進(jìn)口油水混合液含油率10%左右;處理后油中綜合含水率50%左右;處理后污水含油小于2000ppm 。(250DL 7型離心泵揚(yáng)程H =93.1m ;流量Q=9m 3/h;功率N =4.56KN ;轉(zhuǎn)速n =1450r /min 。(3含油濃度及原油含水測定儀(4LC B 40型橢圓齒輪流量計(jì)(5721分光光度儀2.2試驗(yàn)用原油的物性原油密度920kg /m 3;

7、原油粘度(78.62120.00×10-6m 2/s 。2.3試驗(yàn)臺基本流程設(shè)計(jì)將現(xiàn)場的原油與自來水按一定比例加入循環(huán)池中,經(jīng)加熱及攪拌器混合基本均勻后經(jīng)離心泵加壓進(jìn)入水力旋流器,進(jìn)行油水分離,分離完成后,污水自底流口管線排出進(jìn)入水箱,油經(jīng)溢流口管線也進(jìn)入水箱,重新混合,這樣便形成了一個(gè)循環(huán),在污水入口、底流口和溢流口處設(shè)有分支取樣口,實(shí)驗(yàn)過程中隨時(shí)可以取樣分析,如圖1 所示。圖1試驗(yàn)流程圖2.4試驗(yàn)方法對水力旋流器用于處理高含水原油其分離效果測量,采用取樣化驗(yàn)的方法,測定水中含油、油中含水和水力旋流管前后的壓差、進(jìn)口流量、分流比等操作系數(shù),對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論。2.5試驗(yàn)部分

8、數(shù)據(jù)見表2表2用水力旋流器分離高含水原油的試驗(yàn)數(shù)據(jù)(試驗(yàn)時(shí)間1999年5月日期進(jìn)口壓力M Pa溢流壓力M Pa底流壓力M Pa進(jìn)口流量m 3/h溢流流量m 3/h底流流量m 3/h分流比%進(jìn)口含油濃度%溢流含油濃度%底流含油濃度ppm 分離效率%備注14日0.850.010.55 3.40.5 2.914.77.249.7140098.10.860.010.52 4.20.9 3.321.511.552.5175098.50.810.020.42 4.50.6 3.913.37.849.9145098.10.730.010.38 4.30.7 3.416.310.562.8200098.10.

9、580.010.25 4.00.5 3.511.9 6.050.2145097.6可行性研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)17日0.760.010.35 4.50.3 4.27.8 5.569.3315094.30.770.100.40 4.60.9 3.720.2 5.426.135099.40.770.030.37 4.60.5 4.110.8 5.449.1115097.8分離性能好壞評價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)20日0.680.050.35 4.10.6 3.514.68.051.4120097.90.680.010.42 4.2 1.5 2.735.719.748.8950095.20.680.000.54 4.2 2.

10、4 1.857.119.433.7880095.5含油濃度影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)22日0.810.010.49 4.10.8 3.319.58.341.775099.10.790.030.41 4.40.6 3.813.68.561.0210097.5 分流比影響172000V o l.10No.1過濾與分離Filter &Separator 3結(jié)論到目前為止,用水力旋流器處理高含水原油的試驗(yàn)工作還很有限,很難得出定量意義的結(jié)論,但通過試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論:(1預(yù)分水水力旋流器用于處理高含水原油是行之有效的。分離效率高,處理后的溢流口中油的綜合含水率(不包括游離水可降至50%左右,從底

11、流口排出水中含油可控制在2000ppm 以內(nèi)。(2用水力旋流器處理高含水原油,其處理效果的好壞不單只是用分離效率這個(gè)指標(biāo)來衡量,其考核指標(biāo)的確定,除了要考慮底流水中含油盡可能低以滿足后續(xù)除油工藝的要求的同時(shí),還要考慮高含水原油預(yù)分離后,油中含水盡可能少要以滿足外輸?shù)囊蟆?3操作參數(shù)分流比F 在很大程度上影響分離效果。在一定的進(jìn)口含油濃度Ci 下,分流比F 越大,則底流口中水的含油就越低,而油中含水則就高。若適當(dāng)放寬底流口出水的含油的要求,控制分流比F,可大大降低溢流口中的含水率;同樣,若適當(dāng)放寬溢流口的含水要求,增加分流比F,可大大降低底流口中的含油量。(4進(jìn)口含油濃度對底流口污水的含油濃度

12、也有影響,如果進(jìn)口含油量不超過10%,則適當(dāng)調(diào)整操作參數(shù),底流口污水的含油可容易控制在2000ppm 之內(nèi);但是,進(jìn)口含油濃度一旦達(dá)到某值后,即使增加分流比,底流含油濃度還是居高不下,這暗示著旋流器的口徑應(yīng)與入口含油濃度相匹配。責(zé)任編輯:黃龍生Experimental Research on Water -laden Crude Oil Separation by HydrocycloneN I L ing -ying(Univer sity Of P etr oleum ,S hangdong camp us ,Dongy ing 257062,China Abstract :Hydr oc

13、y clone is a new -style oil w ater separ ate the high w atercut crude o il.After sep-aratio n,the w ater content in the separ ated oil can be reduced to about 50percent,w hich is suitable for oil production,and the oil concentration in the w aste water can be co ntrolled below 2000ppm ,ex -periments

14、 sho wed that if w e increase the diam eter of the w ater ex it pro perly ,and adjust the split ra-tio at the sam e tim e,the w ater content in the separated o il can be fur ther r educed.Keywords :high w atercut crude oil;hy drocyclone;oil w ater separation;split ratio;oil co ncentra-tion ;ex periment .中國分離機(jī)械行業(yè)協(xié)會三屆三次理事會在滬召開中國通用機(jī)械分離機(jī)械行業(yè)協(xié)會三屆三次理事會代表會議于1999年12月68日在上海召開,有二十個(gè)理事單位廿八名代表參加了會議。會議由上?；C(jī)械廠廠長、協(xié)會理事長陸來芳同志主持。合肥通用機(jī)械研究所總工程師、協(xié)會副事長尚傳璧同志致開幕詞。會議期間,全體代表聽取了協(xié)會秘書長鄭芳順同志所作的1999年協(xié)會工作報(bào)告以及傳達(dá)中通協(xié)會1999年11月杭州會議精神,聽取了協(xié)會統(tǒng)計(jì)負(fù)責(zé)人唐