洗井水净化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种洗井水净化装置，包括除砂装置和旋流除油器，除砂装置包括多个并列设置的旋流分离器、砂箱和重量传感器，其中：旋流分离器的下端设置有出砂口、上端设置有进水口和出水口，旋流分离器倾斜设置，进水口位于出水口下方、出砂口的上方，出砂口连接至砂箱，进水口连接至入水管；砂箱上设置有冲洗水入口和冲洗水出口，冲洗水出口处设置有流量阀，重量传感器连接至砂箱和流量阀，流量阀根据从重量传感器接收到的重量信号控制自身的开度；旋流除油器上设置有入水口、出油口和净化水出口，出水口通过出水管连接至入水口。本实用新型中的洗井水净化装置成本低、效率高。
【专利说明】洗井水净化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及洗井水处理设备领域，具体而言，涉及一种洗井水净化装置。
【背景技术】
[0002]洗井作业是油田井筒作业生产中重要的生产工序之一。油、水井洗井过程中会产生大量含油、含砂洗井废水，这部分废水往往工序完工后，用车辆运至污水站，由于洗井废水中含有较多泥沙、锈垢、悬浮物等的杂质，直接外排一方面会造成环境的严重污染，另一方面会造成原油和水资源的大量损失。而现有的洗井水回收设备普遍存在设备耗资大、分离效率低、净化后废水固含量、油含量等相关指标远远达不到重复利用的要求等问题；有的洗井水净化装置采用核桃壳、改性纤维球等过滤器，其过滤效果不佳，且增加了反冲洗环节，使得作业辅助时间和运行成本大大提高。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种成本低、效率高的洗井水净化装置。
[0004]因此，本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种洗井水净化装置，包括除砂装置和旋流除油器，所述除砂装置包括多个并列设置的旋流分离器、砂箱和重量传感器，其中:
[0006]所述旋流分离器的下端设置有出砂口、上端设置有进水口和出水口，所述旋流分离器倾斜设置，所述进水口位于所述出水口下方、所述出砂口的上方，所述出砂口连接至所述砂箱，所述进水口连接至入水管；
[0007]所述砂箱上设置有冲洗水入口和冲洗水出口，所述冲洗水出口处设置有流量阀，所述重量传感器连接至所述砂箱和所述流量阀，所述流量阀根据从所述重量传感器接收到的重量信号控制自身的开度；
[0008]所述旋流除油器上设置有入水口、出油口和净化水出口，所述出水口通过出水管连接至所述入水口。
[0009]本实用新型中的洗井水净化装置利用旋流分离器和旋流除油器，基于高效旋流分离原理，采用旋流除砂-旋流除油两级分离流程，实现油井洗井水的除砂除油并循环利用，成本低、效率高。
[0010]还可以在所述净化水出口处设置有第三流量计，用于检测所述净化水出口处的总流量，在所述净化水出口处设置出水流量阀，在所述出油口处设置有出油流量阀，除固后的洗井水进入旋流除油器进行油水分离，根据含油量高低调节出水流量阀及出油流量阀的开度调节除油器的分流比，阀门开度值根据除油器第二流量计及第三流量计进行精确控制。
[0011]所述砂箱倾斜设置，使得所述冲洗水入口的位置高于所述冲洗水出口，可以更好地保证冲洗效果。
[0012]所述的洗井水净化装置还包括设置在所述砂箱下方的储砂舱，用于储存从所述砂箱内排出的杂物，所述储砂箱上设置有卸砂口。
[0013]所述旋流除油器的侧面和上端均设置有排污口。
[0014]所述的洗井水净化装置还包括储水舱，连接至所述净化水出口，从而可以方便洗井水的循环利用。
[0015]所述的洗井水净化装置还包括储油舱，连接至所述出油口，用于收集分离出的油液。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是根据本实用新型实施例的洗井水净化装置的主视图；
[0017]图2是图1中洗井水净化装置的俯视图；
[0018]图3是图1中洗井水净化装置的左视图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例的洗井水净化装置，包括除砂装置和旋流除油器3，所述除砂装置包括多个并列设置的旋流分离器2、砂箱I和重量传感器，其中:
[0021]所述旋流分离器2的下端设置有出砂口 31、上端设置有进水口 32和出水口 33，所述旋流分离器2倾斜设置，所述进水口 32位于所述出水口 33下方、所述出砂口 31的上方，所述出砂口 31连接至所述砂箱1，所述进水口 32连接至入水管20 ；
[0022]所述砂箱I上设置有冲洗水入口 8和冲洗水出口 21，所述冲洗水出口 21处设置有流量阀22，所述重量传感器连接至所述砂箱I和所述流量阀22，所述流量阀22根据从所述重量传感器接收到的重量信号控制自身的开度；
[0023]所述旋流除油器3上设置有入水口 34、出油口 19和净化水出口 35，所述出水口 33通过出水管36连接至所述入水口 34。
[0024]本实用新型中的洗井水净化装置利用旋流分离器2和旋流除油器3，基于高效旋流分离原理，采用旋流除砂-旋流除油两级分离流程，实现油井洗井水的除砂除油并循环利用，成本低、效率高。
[0025]其中，重量传感器可以设置承重平台39上，将砂箱I的重量信号转换为4?20mA的电信号发送至流量阀22以控制其开度，从而根据洗井水含砂量的多少自动调节除砂装置的排砂量，实现除砂器的自适应操作。
[0026]自适应工作原理为，当洗井水含砂量升高时，旋流分离器2底流排砂量增多，砂箱I重量增加，承重平台8承重量增加，重量传感器传出的电信号增大，控制流量阀22开度增大，旋流分离器2的底流流量增加，从而使更多的泥砂经旋流分离器2的底流排出；洗井水含砂量降低时，旋流分离器2底流排砂量降低，砂箱I重量减小，承重平台8承重量降低，重量传感器传出的电信号减小，控制流量阀22开度减小，旋流分离器2的底流流量降低，从而使更多的清液经旋流分离器2的溢流排出，如此可实现在油田洗井来液固含量波动较大的场合自动调节旋流分离器2的分流比，使旋流分离器2始终运行于高效工作区域，大幅增加除砂器的操作弹性。可以在所述入水管20上设置第一流量计(图中未示出)，用于检测所述入水管20上的总流量；所述出水管36上设置有第二流量计12，用于检测所述出水管36上的总流量，旋流分离器2的分流比可由第一流量计、第二流量计12的示数求得。
[0027]本实用新型中使用固定旋流除油器3属于现有技术中已有的设备，其原理简介如下:
[0028]油水两相流进入旋流器后在导向叶片流道内进行油水的分离，油相浓度在叶片流道上部和中部基本保持不变，而在叶片流道出口附近有较大程度的增加。这与导向叶片内的流场变化规律是相似的，也是叶片中直线段作用的结果。而在流道出口附近油相在离心力作用下开始发生偏移，在旋转过程中向中心偏移，形成了叶片流道内侧油相浓度高而外侧浓度低的分布状况。所以导向叶片在对流体进行旋转加速的同时，也对油水分离起到了一定的作用，促进了油水分离过程的产生。
[0029]旋流除油器内部核心设备主要由2?8个直径为50?150mm的旋流管组成
[0030](I)截面1:柱段旋流腔
[0031]柱段旋流腔位于叶片出口以下，柱锥交界面以上部分的一段环形空间。
[0032](2)截面2:锥段分离空间上部
[0033]锥段是进行旋流分离的主要空间，其空间形式是一段倒置的锥形管状。锥段是主要分离空间，轴向速度影响到流体在旋流器内的滞留时间，速度太大势必减小分散相在流场的滞留时间，不利于分离。
[0034](3)截面3:锥段分离空间下部
[0035]该截面位于主要分离空间锥段的下部。上行流速度大于下行流速度，有一轴向速度“缓变区”，“缓变区”说明流场中的对应区域存在着强湍流和回流所形成的二次涡流，它对轴向速度有一定的影响。
[0036](4)截面4:尾管段
[0037]该截面位于旋流器尾管段处。轴流式旋流器的尾管是加长的，其主要作用是稳定从锥管流入的流体，使其平缓的处流。
[0038]油滴在进入水力旋流器后，将随液流作螺旋运动。油滴一方面受离心力、向心浮力和液体阻力作用，产生径向离心沉降速度，力图向中央沉降；另一方面，由于液流在离心力的作用下有向器壁的径向分速，又可能将油滴带向边壁。因此，油滴由边壁向中央的迁移过程可以看作油水混合物的分离过程。
[0039]通过实验得出，在油水混合液刚开始进入旋流器腔体时，分离作用不明显，随着流体充满腔体，油水两相开始分离，并且逐渐形成了重相分布在外围，轻相分布在中心的布局，形成油核，分层明显。
[0040]在本实用新型中，还可以在所述净化水出口 35处设置有第三流量计15，用于检测所述净化水出口 35处的总流量，在所述净化水出口 35处设置出水流量阀13，在所述出油口19处设置有出油流量阀18，除固后的洗井水进入旋流除油器3进行油水分离，根据含油量高低调节出水流量阀13及出油流量阀18的开度调节除油器的分流比，阀门开度值根据除油器第二流量计12及第三流量计15进行精确控制。
[0041 ] 所述砂箱I倾斜设置，使得所述冲洗水入口 8的位置高于所述冲洗水出口 21，可以更好地保证冲洗效果。
[0042]所述的洗井水净化装置还包括设置在所述砂箱I下方的储砂舱2，用于储存从所述砂箱I内排出的杂物，所述储砂箱I上设置有卸砂口 24。
[0043]所述旋流除油器3的侧面和上端均设置有排污口 17。
[0044]所述的洗井水净化装置还包括储水舱5，连接至所述净化水出口 35，从而可以方便洗井水的循环利用。
[0045]所述的洗井水净化装置还包括储油舱，连接至所述出油口 19，用于收集分离出的油液。
[0046]自油、水井来的洗井水进入旋流除砂器2进行除砂处理，除下的泥沙进入砂箱I并定期排入储砂舱7进行无害化处理；然后含油洗井水进入旋流除油器3进行油水分离，分离后所得污油排入储油舱6进行回收，净化后的洗井水可用于附近的下一洗井过程，进行多井次重复利用。
[0047]本实用新型中的洗井水净化装置流程简单、设备体积小、分离效率高、流程密闭、洗井液损失少；工作过程中不需外加动力装置，可充分利用井口来液压力；可撬装化或集成为单体设备，实际作业过程中，可附加固定于现有洗井装备上；分离后的洗井液可重复利用，处理后的污油和泥砂可分别进行回收和无害化处理，大大减轻对环境造成的二次污染。
[0048]图1至图3中,4为底座,9为阀门，10为污油排污阀，11、17为排污管，14为净化水出口管，16为污水排污阀，23为卸砂阀,25为油舱排污阀,26为油舱排污口，27为水舱排污口，28为水舱排污阀，29为储水舱出口，30为净化水出口阀。
[0049]本实用新型中的洗井水净化装置工作过程如下:关闭砂箱冲洗水入口 8处的阀门9、污油排污阀10、污水排污阀16、流量阀22、卸砂阀23、油舱排污阀25、水舱排污阀28及净化水出口阀30，开启出水流量阀13及出油流量阀18。油井洗井水由入水管20进入旋流除砂器2进行固液分离，分离后的泥沙排入砂箱I。除固后的洗井水进入旋流除油器3进行油水分离，根据含油量高低调节出水流量阀13及出油流量阀18的开度调节除油器的分流t匕，阀门开度值根据第二流量计12及第三流量计15进行精确控制，分离后的污油经除油器油出油口 19排入储油舱6，净化后的洗井水经除油器净化水出口管14排入储水舱5。定期开启卸砂阀23，对除下的泥沙进行无害化处理；定期开启油舱排污口 26回收分离所得的污油；定期开启净化水出口阀30，将净化后的洗井水用于附近的下一洗井过程。
[0050]清洗过程:关闭出油流量阀18、污油排污阀10、污水排污阀16，开启除油器净化水出口阀13，由洗井水入水管20进水清洗，待除油器净化水出口管14出水洁净后关闭除油器净化水出口阀13 ;开启污油排污阀10，待除油器污油排污管11出水洁净后关闭除油器污油排污阀10 ;开启除油器污水排污阀16，待除油器污水排污管17出水洁净后，洗井水入水管20停止进水；开启砂箱冲洗水入口 8处的阀门9、流量阀22，由冲洗水入口 8进水清洗砂箱，待冲洗水出口 21出水洁净后停止进水。清洗完毕后，清空储水舱5、储油舱6、储砂舱7，全开流量阀22、出油流量阀18、污油排污阀10、出水流量阀13、除油器污水排污阀16。
[0051]综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种洗井水净化装置，其特征在于，包括除砂装置和旋流除油器(3)，所述除砂装置包括多个并列设置的旋流分离器(2)、砂箱(I)和重量传感器，其中: 所述旋流分离器(2)的下端设置有出砂口(31)、上端设置有进水口(32)和出水口(33)，所述旋流分离器(2)倾斜设置，所述进水口(32)位于所述出水口(33)下方、所述出砂口(31)的上方，所述出砂口(31)连接至所述砂箱(I)，所述进水口(32)连接至入水管(20)； 所述砂箱(I)上设置有冲洗水入口(8)和冲洗水出口(21)，所述冲洗水出口(21)处设置有流量阀(22)，所述重量传感器连接至所述砂箱(I)和所述流量阀(22)，所述流量阀(22)根据从所述重量传感器接收到的重量信号控制自身的开度； 所述旋流除油器(3)上设置有入水口(34)、出油口(19)和净化水出口(35)，所述出水口(33)通过出水管(36)连接至所述入水口(34)。
2.根据权利要求1所述的洗井水净化装置，其特征在于:所述入水管(20)上设置有第一流量计，用于检测所述入水管(20)上的总流量；所述出水管(36)上设置有第二流量计(12)，用于检测所述出水管(36)上的总流量；所述净化水出口(35)处设置有第三流量计(15)，用于检测所述净化水出口(35)处的总流量。
3.根据权利要求1所述的洗井水净化装置，其特征在于，所述净化水出口(35)处设置有出水流量阀(13)，所述出油口(19)处设置有出油流量阀(18)。
4.根据权利要求1所述的洗井水净化装置，其特征在于，所述砂箱(I)倾斜设置，使得所述冲洗水入口(8)的位置高于所述冲洗水出口(21)。
5.根据权利要求1所述的洗井水净化装置，其特征在于，还包括设置在所述砂箱(I)下方的储砂舱(2)，用于储存从所述砂箱(I)内排出的杂物，所述储砂箱(I)上设置有卸砂口(24)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的洗井水净化装置，其特征在于，还包括储水舱(5)，连接至所述净化水出口(35)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的洗井水净化装置，其特征在于，还包括储油舱，连接至所述出油口(19)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的洗井水净化装置，其特征在于，所述旋流除油器(3)的侧面和上端均设置有排污口 (17)。
【文档编号】C02F9/02GK204125251SQ201420580690
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】张世林, 田胜敏, 王振波, 孙治谦, 黄德辉, 姚展华, 陶立达, 马田力 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司