含聚污水注气式旋流除油技术实验研究

摘要

聚合物驱油在提高油田采收率、增加原油产量的同时，给油田地面生产工艺带来一系列难题。含聚原油采出液的复杂物性导致无论是原油脱水还是污水处理，难度都大大增加。含聚污水处理已成为目前油田地面生产中遇到的主要难题之一。 针对含聚污水除油过程，在调研分析含聚污水特性以及国内外含聚污水处理技术的基础上，实验室内分别开展了含聚污水的旋流除油和注气式旋流装置除油技术实验研究，重点研究了物性参数、结构参数、操作参数对两种装置除油性能的影响。 首先，在对油田含聚污水化学性质进行分析测定基础上，开展了含聚污水旋流除油实验，重点研究物性参数（含聚浓度、乳化程度、含油浓度）、结构参数（导叶角度、尾管长度、溢流嘴直径）、操作参数（入口流量、溢流比）对旋流分离器分离性能的影响。结果表明，在一定的范围内，旋流分离器适合处理乳化程度高、含油量较高的含聚污水；对于实验用旋流分离器结构，最佳的结构参数是导叶15°、尾管长度960mm、溢流嘴直径6mm，当入口流量为4.3m3/h、溢流率为15%~20%时分离器处于稳定的高效率分离区；综合分离效率和压降，溢流率15%是较为理想的操作参数。实验条件下旋流分离器最高分离效率可达到84.4%。 其次，在旋流分离器入口和旋流腔处增设气浮装置开展注气式旋流装置除油实验。在相同的物性参数、结构参数和操作参数情况下，与未注气旋流分离器的分离性能进行了对比，重点分析了注气位置、注气面积以及气液比对注气式旋流分离器除油性能的影响。结果表明：注气式旋流器能够显著改善对含聚污水的除油效果，具有较宽的操作弹性和更高的分离效率；在相同工况条件下，注气式旋流分离器较常规旋流分离器油水分离效率提高5%~10%左右，导叶附近A截面单排孔注气最高分离效率可达到87.3%，远离导叶出口的B截面单排孔注气最高分离效率也可达到85.6%，均高于未注气情况下的分离效率；对于气液比对分离效率的影响试验中，在A截面单排孔注气情况下，最佳的结构参数为导叶15°、尾管长度960mm、溢流嘴直径8mm，操作参数在入口流量为4.2m3/h、溢流比为15%、气液比为9%时分离效率可达到最大值。 最后，本文分析总结了上述实验结果，为实际的工业生产提供了一定的参考价值。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题的研究目的与意义

1.2 油田含聚污水处理

1.2.1 油田含聚污水性质

1.3 国内外注气式旋流分离技术处理现状及研究进展

1.4 注气式旋流分离技术理论基础

1.4.1 旋流器内流体运动类型

1.4.2 油-气聚合杂质的受力分析

1.5 论文主要研究内容与方法

第二章 实验装置及实验方法

2.1 实验方案

2.1.1 实验工艺流程

2.1.2 实验装置结构及参数

2.2 测量仪器及测量方法

2.2.1 测量仪器

2.2.2 实验测量方法

2.3 实验物性参数及分离性能参数

2.3.1 实验样品油密度与温度的关系

2.3.2 试验样品油粘度与温度的关系

2.3.3 含油浓度的测定

2.3.4分离性能的评估

2.4 本章小结

第三章 含聚污水预处理实验研究

3.1旋流分离器在预处理情况下的分离性能

3.1.1 乳化剂浓度对分离性能的影响

3.1.2 破乳剂用量对分离性能的影响

3.2注气式旋流分离器在预处理情况下的分离性能

3.2.1 乳化剂浓度对分离性能的影响

3.2.2 破乳剂用量对分离性能的影响

3.3本章小结

第四章 含聚污水旋流分离实验研究

4.1 物性参数对旋流分离器分离性能的影响

4.1.1 入口含聚浓度对分离性能的影响

4.1.2 入口含油浓度对分离性能的影响

4.2 结构参数对旋流分离器分离性能影响

4.2.1 导叶角度对分离性能的影响

4.2.2 尾管长度对分离性能的影响

4.2.3 溢流嘴直径对分离性能的影响

4.3 操作参数对旋流分离器分离性能影响

4.3.1 入口流量对分离效率的影响

4.3.2 入口流量与压力降的关系

4.3.3 溢流比对分离效率的影响

4.3.4 溢流比与压力降的关系

4.4 本章小结

第五章 含聚污水注气式旋流除油实验研究

5.1 物性参数对气浮旋-流耦合装置分离性能的影响

5.1.1 入口含聚浓度对分离性能的影响

5.1.2 入口含油浓度对分离性能的影响

5.2 结构参数对注气式旋流器分离性能的影响

5.2.1 注气位置对分离性能的影响

5.2.2导叶角度对分离性能的影响

5.2.3尾管长度对分离性能的影响

5.2.4溢流嘴直径对分离性能的影响

5.3 操作参数对注气式旋流器分离性能的影响

5.3.1 入口流量对分离效率的影响

5.3.2 入口流量与压力降的关系

5.3.3 溢流比对分离效率的影响

5.3.4 溢流比与压力降的关系

5.3.5 注气方式对分离效率的影响

5.3.6 注气量对分离效率的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢