一种油砂多级分离装置的制作方法

本发明涉及稠油除砂实验，具体属于固-液分离技术领域，主要包含一种油砂多级分离装置。

背景技术：

随着我国能源需求的日益增加，稠油在未来能源格局中必将扮演更重要的角色，为提高采收率，越来越多油田采用出砂开采，一些地层强度较低的储层在开采过程中不可避免的加剧出砂。在开采、集输及加工过程中部分砂沉降堆积，导致管路及设备发生堵塞、磨损、腐蚀、刺漏等，降低处理能力，甚至导致清管器的卡堵，阻碍化学试剂的加入，加剧腐蚀，缩短管道使用寿命，危害集输系统的安全，从而大大增加了维修及维护成本。目前，对于含砂稠油除砂的处理方式主要有沉降法、过滤法、旋流分离法等。实际应用中，单一方式难以达到理想的效果，若能将各种除砂方式组合，并结合稠油掺热水降粘的理论，将大大提高分离效率。由此需要设计一种集降粘、沉降、过滤、旋流分离于一体的油砂多级分离装置，提高分离效率，减少能源浪费。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明结合了掺热水降粘、沉降分离、过滤分离、旋流分离等方法，提供了一种油砂多级分离装置，提高分离效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种油砂多级分离装置，包括第一球阀(1)、储气室(2)、挡板(3)、第一可视窗(4)、进料管(5)、可替换滤网(6)、出气口(7)、旋转刮砂片(8)、油砂入口(9)、电机(10)、第二球阀(11)、第三球阀(12)、第四球阀(13)、静态混合器(14)、增压泵(15)、加热装置(16)、隔片(17)、储水装置(18)、第二可视窗(19)、溢流管(20)、旋流器(21)、1号抽油管(22)、第三可视窗(23)、储砂库(24)、排砂管(25)、第五球阀(26)、底流口(27)、排水管(28)、第六球阀(29)、第七球阀(30)、砂浆出口(31)、沉降罐(32)、油出口(33)、输水管(34)、水泵(35)、2号抽油管(36)。

其中，油砂入口(9)、进料管(5)四周开通孔，改变进料的流向，避免直接冲击，减缓冲蚀，并减小流速，尽可能减少沉降罐(32)中液面的波动，避免油混入底层。

其中，沉降罐(32)、储水装置(18)、储砂库(24)上分别设有第一可视窗(4)、第二可视窗(19)、第三可视窗(23)，以观察油水液面，以控制流速。

其中，储水装置(18)内设有加热装置(16)及隔片(17)，加热装置(16)用于加热水，控制水的温度，降低油的粘度，辅助除砂；隔片(17)用于分隔进、出水，防止重复使用的水中所携带的油混入进水中。

其中，沉降罐(32)顶部设有储气室(2)，收集挥发的油气，避免污染大气；沉降罐(32)底部设有旋转刮砂片(8)，防止砂粘附于沉降罐(32)底部，造成堵塞。

其中，进料管(5)中设有可替换滤网(6)，过滤掉大颗粒砂粒，并用热水清洗过滤所得的砂粒，减小砂粒表面的含油量。

其中，储砂库(24)、储水装置(18)上部均设置有1号抽油管(22)、2号抽油管(36)，将分离后水中积累的油抽出，以回收再分离。

其中，储砂库(24)底部的排砂管(25)设置为斜板式，方便砂流出，储砂库(24)底部设置有排水管(28)，将水回收入储水装置(18)，从而实现水的循环利用。

本发明的优点是，一种油砂多级分离装置涵盖了掺热水降粘、沉降分离、过滤分离、旋流分离等多种处理技术，减少占地面积，可达到高效除砂的目的，且所得砂经过热水清洗，含油率低，可直接掩埋。另外，实验中的热水可循环利用，既环保又节能。

附图说明

图1是一种油砂多级分离装置的结构示意图。

图2是油砂入口局部放大示意图。

图中，1-第一球阀、2-储气室、3-挡板、4-第一可视窗、5-进料管、6-可替换滤网、7-出气口、8-旋转刮砂片、9-油砂入口、10-电机、11-第二球阀、12-第三球阀、13-第四球阀、14-静态混合器、15-增压泵、16-加热装置、17-隔片、18-储水装置、19-第二可视窗、20-溢流管、21-旋流器、22-1号抽油管、23-第三可视窗、24-储砂库、25-排砂管、26-第五球阀、27-底流口、28-排水管、29-第六球阀、30-第七球阀、31-砂浆出口、32-沉降罐、33-油出口、34-输水管、35-水泵、36-2号抽油管。

具体实施方式

图1所示为一种油砂多级分离装置的结构示意图，以含砂稠油进行油砂分离为例，其工作过程为：

1.过滤、沉降分离实验：实验开始前关闭各球阀，将储水装置(18)中水加热到一定温度，开启各球阀及水泵(35)，将热水通过输水管(34)输入沉降罐(32)的进料管(5)内，油砂通过油砂入口(9)流入，在进料管(5)上部热水不断冲洗经可替换滤网(6)过滤所得的大砂粒，并定期清理及更换可替换滤网(6)。除去大砂粒的含砂油及热水混合后，经进料管(5)四周的通孔，改变流向，缓慢流进沉降罐(32)，尽可能的减小流速，从而减小液体流动对液面波动的影响。在沉降罐(32)中，利用油、水、砂密度的差异实现初步分离，水、砂等的重质成分沉积在沉降罐(32)的底部，从砂浆出口(31)排出，流进储砂库(24)。轻质相的含砂油悬浮在沉降罐(32)顶部，漫过挡板(3)从油出口(33)排出。挥发的油蒸气通过出气口(7)排出，在储气室(2)中储存，并定时进行处理。另外，可通过第一可视窗(4)观察油水液面，决定第三球阀(12)、第七球阀(30)的开闭。

2.旋流分离实验：从油出口(33)排出的油中仍含有部分细小砂粒，需进一步分离。因此，将从油出口(33)排出的含砂油与储水装置(18)输送的热水，经静态混合器(14)混合均匀，减小粘度并减少油对砂粒的包裹，然后将混合均匀的油水砂通过增压泵(15)增压后，高速流入旋流器(21)，在离心力作用下，密度较小的油滴从顶部溢流管(20)流出，密度较大的砂粒及水滴在旋流器(21)边壁处汇集，从底流口(27)流出，与砂浆出口(31)所得的砂浆一起储存在储砂库(24)。在储砂库(24)中，水从排水管(28)流出，回流入储水装置(18)中，实现水的回收利用，砂从排砂管(25)流出。在储砂库(24)、储水装置(18)上设置有1号抽油管(22)、第三可视窗(23)及第二可视窗(19)、2号抽油管(36)，通过第三可视窗(23)观察油水液面，确定第五球阀(26)、第六球阀(29)的开闭。当第二可视窗(19)、第三可视窗(23)中出现油液面时，分别用1号抽油管(22)、2号抽油管(36)抽出储砂库(24)、储水装置(18)中的油，从而实现连续除砂。另外，可根据处理量的大小使用单个或多个旋流器(21)。

技术特征：

1.一种油砂多级分离装置，其特征在于：包括第一球阀(1)、储气室(2)、挡板(3)、第一可视窗(4)、进料管(5)、可替换滤网(6)、出气口(7)、旋转刮砂片(8)、油砂入口(9)、电机(10)、第二球阀(11)、第三球阀(12)、第四球阀(13)、静态混合器(14)、增压泵(15)、加热装置(16)、隔片(17)、储水装置(18)、第二可视窗(19)、溢流管(20)、旋流器(21)、1号抽油管(22)、第三可视窗(23)、储砂库(24)、排砂管(25)、第五球阀(26)、底流口(27)、排水管(28)、第六球阀(29)、第七球阀(30)、砂浆出口(31)、沉降罐(32)、油出口(33)、输水管(34)、水泵(35)、2号抽油管(36)。

2.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：所述的油砂入口(9)、进料管(5)四周开通孔，改变进料的流向，避免直接冲击，减缓冲蚀及液面波动。

3.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：沉降罐(32)、储水装置(18)、储砂库(24)上分别设有第一可视窗(4)、第二可视窗(19)、第三可视窗(23)。

4.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：储砂库(24)、储水装置(18)、上分别设有1号抽油管(22)、2号抽油管(36)。

5.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：所述沉降罐(32)顶部设有储气室(2)，收集挥发的油气，沉降罐(32)底部设有旋转刮砂片(8)，防止砂粘附于沉降罐(32)底部，造成堵塞。

6.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：所述进料管(5)中设有可替换滤网(6)，可过滤掉大颗粒砂粒，并用热水清洗过滤所得的砂粒，减小砂粒表面的含油量。

7.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：所述储砂库(24)底部的排砂管(25)设置为斜板式，方便砂流出，储砂库(24)底部设置有排水管(28)，将水回收入储水装置(18)，从而实现水的循环利用。

8.根据权利要求1所述的一种油砂多级分离装置，其特征在于：所述装置将掺热水降粘、过滤分离、沉降分离、旋流分离一体化，减小占地面积，达到高效除砂。

技术总结
本发明公开一种油砂多级分离装置，该装置集掺热水降粘、沉降分离、过滤分离、旋流分离等多种处理技术于一体，从而高效除砂。本发明提供的油砂多级分离主要通过掺热水对含砂油进行降粘，并达到冲洗砂的目的。通过滤网过滤掉油中的大砂粒，经多孔进料管改变混合物流向，减缓冲蚀，然后流入沉降罐。通过沉降罐沉降分离后，水、砂在刮砂片作用下从底部砂浆出口流出。含砂油漫过挡板后从油出口排出，并与热水混合后流进旋流器，进一步分离，最终油从溢流管流出，砂粒及水从底流口流入储砂库。在储砂库中，水经排水管回流入储水装置中，实现水的回收利用，砂从排砂管流出。该装置可克服油砂分离不彻底的缺陷，节能降耗，提高分离效率。

技术研发人员：宋扬;敬加强;罗佳琪;杨航
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.01.12
技术公布日：2021.06.01