一种聚驱生产水管式预处理设备和方法

本发明涉及一种油田生产水加药混合絮凝和低剪切动态涡流分离技术，尤其涉及一种聚驱生产水管式预处理设备和方法，可广泛用于油田生产水处理领域。

背景技术：

1、油田的生产污水是工业污水的主要来源之一，聚合物驱是提升高含水期及特高含水期陆相沉积油田采收率的最佳措施。聚合物驱油剂部分返出后，导致生产水中分散油滴粒径小且油水界面膜稳定性增强、排斥力增大，油水分离难度显著增大。为使处理后污水达到回注水质标准，在水处理系统加入絮凝剂，将小油滴絮凝形成大尺寸絮体提高油水分离效率，确保出水达标的措施已经广泛应用在聚驱油田生产水处理工艺中。

2、为发挥絮凝剂作用，需要采用混合絮凝设备完成药剂和聚驱生产水的充分混合，并促进絮凝，然而现有混合絮凝设备尺寸大、作用时间长，大部分油田不得不直接将药剂注入管道内，通过增加要药剂用量来抵消混合效果差的问题。

3、现有技术中：

4、专利申请号为cn 109896669 a的《混合絮凝气浮一体机》、申请号为cn103159392a的《一种污泥处理系统重混合絮凝装置》、申请号为cn 217498935 u的《气浮絮凝反应紊流装置》、申请公布号为217437840u的《一种改良型絮凝反应装置》等专利均在常规的混合、絮凝罐内利用电机驱动搅拌桨完成药剂和连续相的混合以及促进絮凝。这一类混合絮凝装置与方法没有脱离常规的搅拌混合、絮凝方法，混合絮凝设备不仅尺寸大，且为动设备，运行成本高。

5、申请公布号为cn 114212853 a的《一种脉动式加药混合絮凝沉淀装置》利用竹节状管在混凝管内产生脉冲，通过脉冲实现药剂和连续介质的混合和絮凝。申请公布号为cn113772793a的《一种混合絮凝装置及混合絮凝方法》在螺旋管内完成混合，在扩张管内进行絮凝，混合管长达6.8m，絮凝管直径达2.m，设备尺寸大，较长的螺旋管对于易产生粘性絮体的污水而言，易污堵。另外，没有提供混合和絮凝的最佳水力条件，工艺尺寸依靠经验给出，推广应用难度大。

6、絮凝剂作用下形成的絮体易再次破碎乳化、聚驱采出液中油水界面张量小的特性也导致大油滴易破碎乳化，油田现有的生产工艺中均将分离和混合絮凝作为两个独立单元进行调控。因此混合絮凝单元和分离单元间会存在压力、流量等调节阀，絮凝后的油、水、絮体混合物经过这些阀门后，在阀门的节流剪切作用下，必然导致絮体和大油滴的破碎乳化，进而降低药剂效果，增加了分离难度。

7、综上可知，机械搅拌加药混合絮凝设备体积、需要动力源，运行和维护成本高，而水力混合絮凝设备没有明确的水力条件计算方法，依靠经验值确定的混合设备尺寸推广难度大。在应用上，当前油田生产水处理工艺，没有统筹考虑加药混合絮凝和分离设备，已经很难解决聚驱油田带来的新问题。

8、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种聚驱生产水管式预处理设备和方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的聚驱生产水管式预处理设备，包括管式水力混合絮凝器7，所述管式水力混合絮凝器7的入口管路上依次设有入口流量调节阀1、入口流量计2和入口压力变送器3，所述管式水力混合絮凝器7的出口管路上设有水力混合絮凝器出口压力变送器9和分离器入口取样口10，所述管式水力混合絮凝器7的前段设有加药组件；

4、所述管式水力混合絮凝器7的入口管路与聚驱生产水连接，出口管路经过低剪切动态涡流分离器15分离后分两支：

5、一支去污油回收单元，并在管路上设有排油口压力变送器16、排油口流量调节阀17；

6、另一支去生产水深度处理单元，并在管路上设有水出口流量计11、水出口压力变送器12、水出口流量调节阀13、水出口取样口14。

7、上述的聚驱生产水管式预处理设备实现聚驱生产水预处理的方法，包括：

8、进入管式水力混合絮凝器7的聚驱生产水，经过混合尾涡板18后形成速度梯度为1430s-1的强不稳定卡门涡街，药剂自混合尾涡板18后的第一涡街处注入，利用强不稳定涡街在5di距离内完成快速混合；

9、药剂注入聚驱生产水，并混合后经絮凝尾涡板21后形成速度梯度为900s-1的较弱不稳定卡门涡街，促进絮凝，提升絮体的密实度；

10、含絮体的聚驱生产水直接进入低剪切动态涡流分离器15，确保易破碎絮体的完整性，以提高分离效率，并快速完成絮体的分离；

11、分离后水相和油相分别进入生产水深度处理单元和污油回收单元，分别在出水管线和排油管线上设置水出口流量调节阀13和排油口流量调节阀17用于调节排水量和排油量；

12、低剪切动态涡流分离器15入口管线、水出口管线以及排油管线上分别设置有取样口，用于取样分析来液水质和处理后的水质。

13、与现有技术相比，本发明所提供的聚驱生产水管式预处理设备和方法，基于水力混合絮凝及低剪切动态涡流分离，统筹考虑加药混合絮凝与快速分离，从工艺和分离设备的选用上避免了絮体和大油滴的破碎乳化；其中混合絮凝设备可以实现聚驱采出水和药剂的快速混合、高效絮凝，且具有防止粘稠絮体污堵的特性。

技术特征：

1.一种聚驱生产水管式预处理设备，其特征在于，包括管式水力混合絮凝器(7)，所述管式水力混合絮凝器(7)的入口管路上依次设有入口流量调节阀(1)、入口流量计(2)和入口压力变送器(3)，所述管式水力混合絮凝器(7)的出口管路上设有水力混合絮凝器出口压力变送器(9)和分离器入口取样口(10)，所述管式水力混合絮凝器(7)的前段设有加药组件；

2.根据权利要求1所述的聚驱生产水管式预处理设备，其特征在于，所述加药组件包括依次连接的药剂注入压力变送器(4)、单向阀(5)、药剂入口开关阀(6)和隔膜计量泵(8)。

3.根据权利要求2所述的聚驱生产水管式预处理设备，其特征在于，所述管式水力混合絮凝器(7)包括自入口依次连接的注药管段、混合管段(20)和絮凝尾涡板间隔管(22)；

4.根据权利要求3所述的聚驱生产水管式预处理设备，其特征在于，所述混合尾涡板(18)外径与混合管段(20)内径di相同，shm为混合尾涡板在轴向投影的中空区面积：

5.根据权利要求4所述的聚驱生产水管式预处理设备，其特征在于，所述混合尾涡板(18)沿流动方向倾斜10°，所述絮凝尾涡板(21)沿流动方向倾斜30°。

6.一种权利要求1至5任一项所述的聚驱生产水管式预处理设备实现聚驱生产水预处理的方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的聚驱生产水预处理的方法，其特征在于，所述管式水力混合絮凝器(7)和低剪切动态涡流分离器(15)间不设置任何调节阀。

8.根据权利要求7所述的聚驱生产水预处理的方法，其特征在于，在所述管式水力混合絮凝器(7)和低剪切动态涡流分离器(15)内完成加药混合、絮凝及分离过程，总水力停留时间不超过20s。

技术总结
本发明公开了一种聚驱生产水管式预处理设备和方法，包括管式水力混合絮凝器，管式水力混合絮凝器的出口管路上设有水力混合絮凝器出口压力变送器和分离器入口取样口，管式水力混合絮凝器的前段设有加药组件；管式水力混合絮凝器的出口管路经过低剪切动态涡流分离器处理后去污油回收单元和生产水深度处理单元；管式水力混合絮凝器包括自入口依次连接的注药管段、混合管段和絮凝尾涡板间隔管；注药管段的入口端内部设有混合尾涡板、侧壁设有药剂注入管，絮凝尾涡板间隔管两端内部分别设有絮凝尾涡板。统筹考虑加药混合絮凝与快速分离，从工艺和分离设备的选用上避免了絮体和大油滴的破碎乳化。

技术研发人员：姬宜朋,陈家庆,蔡小垒,丁国栋,石熠,胡建龙,刘美丽
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5