稠油蒸汽驱采中热水的管式膜回收利用系统及锅炉系统的制作方法

1.本实用新型涉及利用蒸汽驱开采稠油技术中采出高温水的循环回收技术领域，特别涉及一种稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统及在油田蒸汽锅炉系统上的应用。


背景技术：

2.从20世纪60年代以来，国内外稠油油藏采用的各种技术开发实践证明，往稠油油层中注入蒸汽的开采方法是最有效的，且成为了如今最为主要的开采方法之一，但在进行稠油蒸汽驱采过程中，会产生大量的高温采出水，其中含有油、悬浮物、有机质、金属离子、硅酸盐等杂质，需要去除后再进一步软化，才能进蒸汽锅炉循环回用。
3.目前油田针对上述采出水的传统处理工艺包括破乳、气浮隔油、加药沉淀、各类多介质过滤器过滤等过程，工艺复杂，每次都需要添加大量化学药剂，处理成本居高不下，出水水质容易产生较大波动，且很难充分去除水中的硅酸盐。由于蒸汽锅炉用水采用循环利用的方式，金属离子、硅酸盐、残留化学药剂等浓度不断增加，导致锅炉管线、注汽管线结垢现象十分普遍，降低锅炉传热效率，增大了生产成本，还可能产生巨大的安全隐患，已严重影响到油田生产的正常进行。另外，传统工艺水处理的过程中会将采出的高温水冷却回收利用，输送到锅炉中重新加热，导致能源浪费。
4.因此，如何解决稠油蒸汽驱采过程中的采出水处理以及降低能源浪费成为了目前需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统及锅炉应用，通过将耐高温管式膜过滤装置安装到油田采出水的处理系统中，利用耐高温管式微滤膜的性能进行油田采出水的及时处理，在不经过冷却的情况下对水进行处理，净化处理出高温度的可循环利用的水，通过本实用新型设计的技术方案：一是、相对于现有技术中的化学药物沉降处理法大大节省了成本，提高了水处理效率；二是、通过使用耐高温管式膜能够保证采出水不降温的情况下进行净化直接投入蒸汽锅炉中使用，节省了锅炉对冷水加热的大量能源，大大降低了油田采出水的处理成本；三是、通过耐高温管式过滤装置能够将采出水中硅酸盐进行过滤，从而避免了回收水对锅炉的损害。
6.本实用新型的稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统，包括通过输送管道依次相连接的粗过滤装置、循环池、抽液泵和耐高温管式膜过滤装置；且所述耐高温管式膜过滤装置的污水出口通过回流管与所述循环池相连接，所述耐高温管式膜过滤装置的净水出口与储水罐相连接；还包括控制装置、排污池和清洗装置，所述粗过滤装置和所述循环池分别通过排污管与所述排污池相连接，所述清洗装置通过三通阀与所述抽液泵和所述耐高温管式膜过滤装置之间的输送管道相连接，所述清洗装置的入水口与所述净水出口相连接；所述输送管道、所述回流管道、所述过滤装置、所述循环池、所述高温管式膜过滤装置和所述储水罐上均设置有保温装置。
7.本实用新型技术方案的进一步优化，所述清洗装置包括通过输水管相并联的药洗罐和冲洗罐；所述粗过滤装置和所述循环池内分别设置有搅拌器。
8.本实用新型技术方案的进一步优化，所述循环池内设置有温度计和液位计；所述耐高温管式膜过滤装置的净水出口处设置有流量计，所述温度计、所述液位计和所述流量计分别与所述控制装置电链接。
9.本实用新型技术方案的进一步优化，所述输送管道与各装置以及输送管道之间的连接接口处的密封圈均为四氟垫圈或者氟橡胶。
10.本实用新型技术方案的进一步优化，过滤状态时，所述耐高温管式膜过滤装置入水口处的压力为0.22
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0.31mpa，当压力大于0.31mpa时，在所述控制装置的控制下所述抽液泵关闭；当压力小于0.22mpa时，所述抽液泵启动。
11.本实用新型技术方案的进一步优化，所述净水出口处的产水流量为 1.2
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2.7m3/h，当所述净水出口处的产量小于1.2m3/h时关闭所述抽液泵，启动清洗装置或者往循环池内注入油田采出水。
12.本实用新型技术方案的进一步优化，所述粗过滤装置的过滤精度为不大于 0.3mm；所述耐高温管式膜过滤装置的过滤精度为20
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30nm。
13.本实用新型技术方案的进一步优化，所述耐高温管式膜过滤装置由耐高温管式微滤膜制成，且在单个管式膜的前段设置有防护垫，所述防护垫用以防止管膜脱壳漏油。
14.本实用新型技术方案的进一步优化，所述耐高温管式膜过滤装置中的单个管式膜净水出的口直径不小于所述单个管式膜直径的2/3。
15.根据上述技术方案涉及的稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统在油田蒸汽锅炉系统上的应用。
附图说明
16.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。
17.图1是本实用新型稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统的流程示意图。
18.图2是本实用新型中单个管式膜前端的拆分结构示意图。
19.图3是本实用新型图2中防护垫的侧视结构示意图。
20.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
21.标号说明：1
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管式膜；11
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通道管；2
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防护垫；21
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通孔；22
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保护管。
具体实施方式
22.下面将结合附图1
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3对本实用新型作进一步说明。
23.如图1所示，本实用新型的稠油蒸汽驱采中高温水的回收利用系统，包括通过输送管道依次相连接的粗过滤装置、循环池、抽液泵和耐高温管式膜过滤装置；且耐高温管式膜过滤装置的污水出口通过回流管与所述循环池相连接，可以将没有通过过滤的油田采出水输送到循环池中进行下一次的过滤；耐高温管式膜过滤装置的净水出口与储水罐相连接，将过滤的净水直接输送到储水罐进行下一步的重复利用，在粗过滤装置和循环池内分别设置有搅拌器。
24.还包括控制装置、排污池和清洗装置，粗过滤装置和循环池分别通过排污管与所
述排污池相连接，未通过粗过滤装置的大颗粒杂质会直接排放到排污池内进行进一步的处理，由于过整个过滤的过程中循环池和高温管式膜过滤装置之间是循环过滤的，所述循环池中的油、悬浮物、有机质、金属离子、硅酸盐等杂质的浓度达到一定值之后(可以通过过滤膜的净水出口中的出水了来间接判断循环池中的溶液浓度)，将会对循环池内的杂质进行清理排出到排除池中用以集中处理；清洗装置通过三通阀与抽液泵和耐高温管式膜过滤装置之间的输送管道相连接，清洗装置的入水口与净水出口相连接，当耐高温管式膜过滤装置的净水出口的出水速度低于一定值的时候，将会暂停循环池内的水过滤，打开清洗装置的输送通道对耐高温管式膜过滤装置进行清洗。
25.本实用新型技术方案的水循环利用系统，主要是用在稠油开采领域，且是对刚采出的油田水进行处理，因为由于之前往地下注入的蒸汽，开采时的油水及其他杂质的混合物的温度会达到90度左右的问题，对该温度的采出水进行直接处理，能够净化出高温水，将高温水可以直接输送到锅炉中使用，从而大大的降低了再次加热的能源损耗，为了在过滤过程中最小限度的降低热能损耗，本实用新型在输送管道、回流管道、过滤装置、循环池、高温管式膜过滤装置和储水罐上均设置有保温装置，具体的可以用保温海绵，通过实验证明在采用保温装置在整个过滤过程中能够降低3
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5％的热能损耗。
26.本实用新型技术方案中优选的，为了更好的对高温管式膜过滤装置进行清洗，清洗装置设置成了相互并联的药洗罐和冲洗罐，在使用的过程中一般采用三步冲洗法，一是用净水冲洗罐冲洗一遍管式膜，将粘在支撑架和膜上的固体颗粒物质冲洗掉；二是关闭冲洗罐，打开药洗罐，冲洗管式膜上的油污、有机物质和金属离子等；药洗罐中可以盛放化学药物、洗涤剂等清洗物质。
27.在进行油田采出水循环过滤的过程中为了更好的把控过滤过程中各环节的参数，达到安全保质的过滤效果，在循环池内设置有温度计和液位计；耐高温管式膜过滤装置的净水出口处设置有流量计，温度计、液位计和流量计分别与控制装置电链接，根据循环池内的液位计数值，可以及时向循环池内注入新的采出水，而且当温度出现下降等变化时及时排查系统问题，另外通过在管式膜净水出口处设置流量计，能够实时监控高温管式膜过滤装置的过滤速率，及时对过滤膜进行清洗和间接监测循环池内采出水的浓度。
28.由于油田采出水中含有大量的烃类和烯类物质，对硅胶等有很大的腐蚀作用，所以在管路结构以及管式膜垫中使用硅胶垫容易被腐蚀，而最终出现胶皮脱落导致整个系统发生堵塞，所以本法明在输送管道与各装置以及输送管道之间的连接接口处的密封圈均为四氟垫圈或者氟橡胶，这样能够大大降低维护成本，提高水的过滤效率。
29.经过本技术方案的实施试验验证，在过滤状态时，耐高温管式膜过滤装置入水口处的压力为0.22
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0.31mpa，当压力大于0.31mpa时，膜容易被损坏，从而需要在控制装置的控制下将抽液泵关闭；当压力小于0.22mpa时，抽液泵启动，继续从循环池内抽出采出水进行过滤。
30.在具体实施的过程中，净水出口处的产水流量为1.2
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2.7m3/h，当净水出口处的产量小于1.2m3/h时，可以说明两种情况：一是循环池内采出水的浓度过高，需要排污或者注入新的油田采出水，二是管式膜发生了堵塞或者油污粘附较为严重，需要进行清洗，所以此时需要关闭所述抽液泵，启动清洗装置或或者结合液位计的数值进行油田采出水的注入，或者进行排污后再注入新的油田采出水。在本实用新型的稠油蒸汽驱采中高温水的回收利
用系统中主要是采用两次过滤，第一步粗过滤是过滤掉油田采水中的大颗粒物质，然后再在循环池内进行循环过滤，具体的粗过滤装置的过滤精度为不大于0.3mm，优选的0.2mm和0.28mm；耐高温管式膜过滤装置的过滤精度为20
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30nm，本实用新型技术方案中采用的过滤膜为通过技术cn201610836315.9生产出的膜或者是天津海普尔膜科技有限公司生产的大型管式膜组件，耐高温管式膜过滤装置由耐高温管式微滤膜制成。
31.本实用新型技术方案结合油田中实际实验操作的问题，还对上述高温管式膜过滤装置中的管式膜做了改进，具体的在且在单个管式膜1的前段设置有防护垫 2，防护垫2用以防止管膜脱壳漏油，防护垫2可以为不锈钢材料或者铜材料制成，该防护垫2包括本体，本体上开设有与管式膜1中通道管11相匹配的通孔 21，且每个通孔21在与管式膜相接触的一侧延伸有0.5
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2mm的保护管22，该设计主要是保护管式膜支撑架的端部，防止膜管脱壳事情的发生，在使用该系统进行油田采出水循环过滤的过程中由于产水量过大，超出预期，管式膜出水侧不能及时排出，产生背压，从而常使膜管脱壳，浓水倒流入产水侧，通过盖设计能够防止倒流，同时本实用新型技术方案还将耐高温管式膜过滤装置中的单个管式膜净水出的口进行了扩大，具体的为净水口出口的直径不小于那个管式膜直径的 2/3。
32.本实用新型技术方案主要是应用在油田蒸汽锅炉的水回收利用上，因为在稠油蒸汽驱开采的过程中需要大量的蒸汽灌入到地下，然后将地层深处的油融化之后一起输出，在此过程中需要大量的水进行加热，需要水资源的同时还需要大量的燃料，所以通过该系统能够直接将油井内采出水的高温水过滤重复利用，在不伤害过滤的条件下，大大节约了燃料，该系统中输入的采出水温度在80
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90度之间，输出的水温在75度左右，将输出的净水直接输送到锅炉中将会节约加入燃料，同时也提高了蒸汽的输出效率。
33.具体的本实用新型技术方案的在油田稠油蒸汽驱开采过程中具体实施流程为：将油田采出的高温油水混合物先通过粗过滤装置内的搅拌器进行搅拌(采出之后的油提取过程由于是现有技术再次不做赘述)，然后通过粗过滤装置通入到循环池内，在粗过滤装置上设置有排污口，能够通过控制法随时将粗过滤的大颗粒杂质排放到排污池内，循环池内的采出水通过抽液泵输送到高温管式膜过滤装置进行过滤，同时通过监控高温管式膜过滤装置处的水压来控制抽液泵抽水的速率，使高温管式膜过滤装置处的水压保持在0.22
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0.31mpa，在高温管式膜过滤装置中过滤的净化水会通过净水口排出到储水罐中或者直接输送到锅炉中，同时一部分水可以输送到冲洗罐中，未通过过滤膜的采出水会重新输送到循环池内，通过搅拌之后再重新过滤；在此过程中会不断的监控循环池内的采出水含量和液体浓度，当达到一定浓度时进行排污，同时也会定期的抽检净水出口中过滤水的水质，以监控过滤效果以及过滤装置中有无故障发生；当循环池内水的浓度在正常范围内时，如果净水出口的净水过滤量较低时，启动清洗装置(这个周期一般为 13
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15天)，采用三步法进行对耐高温管式膜过滤装置进行清洗。
34.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。