一种强化式负压气提装置及其气提方法

技术领域

本发明涉及油田开发及采出水处理技术领域，具体涉及一种强化式负压气提装置及其气提方法。

背景技术

油田采出液往往有一定量的伴生气，对于碳酸盐岩缝洞型油藏采出液，其伴生气常含硫化氢、有机硫等有毒气体。伴生气会造成采出液物化性质不稳定，而含硫化氢的伴生气更使地面集输系统存在安全隐患，且由于硫化氢是酸性气体，其溶于水中往往造成水体pH值呈酸性，给水质改性处理提出了严峻的挑战。负压气提技术是在负压条件下降低气相组分在采出液中的溶解度，通过气提气与来料在气提塔中逆流接触，脱除来料中部分组分。气提气的混入会破坏来料中原有的气液平衡而建立一种新的气液平衡状态，而气提塔在负压条件会进一步降低来料中组分的分压，而使部分组分更多、更快的解析出来被气提气带走，从而脱除来料中部分组分，达到稳定的目的。

由于负压气提工艺的上述优点，该技术现已广泛的应用于国内外各大油田的采出液脱气及稳定领域。但基于传统负压气提工艺的负压气提塔，气液体积比达1:1，对气提气需求量大，造成气提气利用效率低；且由于气提塔高达数十米，现有的布气结构使气泡很难在气提塔内分布均匀，从而导致传质效率差；同时，由于来料需从靠近塔顶的部位进塔，管输至入塔部位会产生压降，导致溶解气析出，进一步造成管线中出现流态改变或偏流的情况，最终导致气提塔出现晃动，存在一定的安全隐患。

专利CN108753348A公开了一种原油负压气提脱硫方法，包括：(1)使脱硫与稳定塔建立负压环境；(2)将干气由脱硫与稳定塔中部以下的位置输入脱硫与稳定塔，在脱硫与稳定塔中干气自下而上流动；(3)将待处理原油由脱硫与稳定塔中部以上的位置输入脱硫与稳定塔，在脱硫与稳定塔中待处理原油自上而下流动；(4)干气与待处理原油接触之后的产物依次经增压、冷却和气液分离处理。该方法在脱硫同时也起到原油稳定的作用，降低可挥发性硫化物在储运、加工等过程中的危害，还减少原油在储运过程中的挥发损耗，减少能源损失。该方法所需的干气使用量仍然较高，干气利用率低。

专利CN203451486U公开了一种负压气提脱硫装置，具有塔式结构，在塔的顶部开设有一开口，该开口与抽气装置相连，以建立塔内负压，该装置还包括：抽气管道，设置在该开口处，作为汽提气的出口；用于使原油流入塔内的原油进口管道，连接在该塔的上部的侧壁上；用于将干气自下而上供应至塔内的干气进口管道，连接在该塔的中部的侧壁上；以及用于将处理后的原油从塔内排出的原油出口管道，连接在该塔的底部。该负压气提脱硫装置在脱除硫化氢同时也起到原油稳定的作用，同时还能降低干气的所需量。该装置是通过在气提塔内设置特殊的塔板，增加干气与原油接触的时间，来减少干气的使用量，但是这种方式并不稳定，干气的通入速度以及原油的通入速度均会影响干气与原油的接触时间；并且原油的进入气提塔之前未做处理，存在原油流态改变或偏流导致的塔身晃动问题。

因此，亟需设计一种强化式负压气提装置及其气提方法，降低气提气的使用量，提高气提气与原油的传质效率，避免塔身晃动。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种强化式负压气提装置及其气提方法，使采出水在进入气提塔之前均匀溶气，改进塔板结构，提升传质效率，同时避免了塔身晃动问题，提升气提装置的稳定性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种强化式负压气提装置，包括气提塔，所述气提塔的上部侧壁连接进液管道，所述气提塔的下部侧壁连接进气管道；所述气提塔的顶部连接排气管道，所述气提塔的底部侧壁连接排液管道；所述进气管道旁通引气管道，所述引气管道连接所述进液管道；所述引气管道与所述进液管道的连接处设置动态气液混合器，所述进液管道在待处理采出水进入所述动态气液混合器之后设置静态气液混合器。

进一步地，所述动态气液混合器包括外环和内环，所述外环与所述引气管道连通，所述内环与所述进液管道连通，所述外环与所述内环之间设置连通所述外环与所述内环的若干连接管。

更进一步地，所述内环中设置布气网格，所述布气网格由疏水疏油的材质制成。

更进一步地，所述连接管沿所述内环的轴线环形阵列分布。

更进一步地，所述连接管的轴线与所述内环的径向平行。

进一步地，所述静态气液混合器包括静态混合管道和若干螺旋式叶片，所述静态混合管道与所述进液管道接通，所述螺旋式叶片沿所述静态混合管道线性设置。

进一步地，所述气提塔内的下部设置与所述进气管道连通的曝气装置，所述曝气装置上方设置若干塔板，所述塔板呈阶梯状交替悬挂在所述气提塔内壁上。

更进一步地，所述塔板上设置若干通气孔。

更进一步地，所述塔板的悬端设置溢流引流板。

更进一步地，所述溢流引流板为弧形，所述溢流引流板的上下两端背向所述塔板的悬端弯折。

进一步地，所述进液管道上设置进液阀门，所述进气管道上设置进气阀门，所述引气管道上设置引气阀门，所述排气管道上设置排气阀门，所述排液管道上设置排液阀门。

本发明还提供一种气提方法，使用上述的强化式负压气提装置，具体步骤为：

S1、将所述气提塔连接负压机，启动负压机，将所述气提塔内的气压调整为-15KPa至-30KPa；

S2、打开所述进液阀门、所述进气阀门和所述引气阀门，将待处理的采出水从所述进液管道进入所述气提塔内；将气提气进入所述进气管道，其中部分气提气通过所述引气管道进入所述动态气液混合器与待处理的采出水混合，其余部分的气提气通过所述进气管道进入所述气提塔内；

S3、打开所述排气阀门和所述排液阀门，并保持所述气提塔内的气压为-15KPa至-30KPa，气提气与待处理的采出水接触后，产生的气体从所述排气管道排出，处理后的采出水从所述排液管道排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明通过通过在待处理的采出水的进液管道上设置动态气液混合器和静态气液混合器，在所述进液管道与所述进气管道之间设置引气管道，一部分气提气可以通过引气管道与采出水混合，使采出水在进入气提塔之前就溶入大量的微气泡，降低采出水中伴生气的溶解度，进而采出水在进入气提塔时，流态不易发生变化，避免了流态变化导致的塔身晃动；同时采出水进入气提塔之后，只需要较少的气提气即可分离出采出水中的伴生气，气提气与采出水的体积比为1：2，即可达到采出水的处理要求。

2.本发明将塔板呈阶梯式交替悬挂在气提塔的内壁上，所述塔板的悬端设置溢流引流板，所述溢流引流板背向所述塔板的悬端弯折为弧形，增加了采出水的引流路径，增加了采出水和气提气的接触时间，提高了气提气与采出水的传质效率，进一步减少了气提气的使用量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中所述动态气液混合器的结构示意图。

图3为本发明中所述静态气液混合器的结构示意图。

附图标记说明：

1-气提塔，2-进液管道，3-进气管道，4-排气管道，5-排液管道，6-引气管道，7-动态气液混合器，701-外环，702-内环，703-连接管，704-布气网格，8-静态气液混合器，801-静态混合管道，802-螺旋式叶片，9-曝气装置，10-塔板，11-溢流引流板，12-进液阀门，13-进气阀门，14-引气阀门，15-排气阀门，16-排液阀门。

具体实施方式

下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种强化式负压气提装置，包括气提塔1，所述气提塔1的上部侧壁连接进液管道2，所述气提塔1的下部侧壁连接进气管道3；所述气提塔1的顶部连接排气管道4，所述气提塔1的底部侧壁连接排液管道5；所述进气管道3旁通引气管道6，所述引气管道6连接所述进液管道2；所述引气管道6与所述进液管道2的连接处设置动态气液混合器7，所述进液管道2在待处理采出水进入所述动态气液混合器7之后设置静态气液混合器8。

优选地，如图2所示，所述动态气液混合器7包括外环701和内环702，所述外环701与所述引气管道6连通，所述内环702与所述进液管道2连通，所述外环701与所述内环702之间设置连通所述外环701与所述内环702的若干连接管703。

优选地，所述内环702中设置布气网格704，所述布气网格704由疏水疏油的材质制成，减少采出水通过所述布气网格704时的阻力。

待处理的采出水从所述进液管道2进入所述内环702内，气提气从所述引气管道6进入所述外环701内，本发明中的气提气为干气或者氮气，之后气提气从所述连接管703进入所述内环702内与采出水混合，采出水经过所述布气网格704后，所述布气网格704破坏了所述采出水的表面张力，同时气提气被所述布气网格704分割为微气泡，采出水与气提气能够充分混合，气提气在采出水内形成微气泡。

优选地，所述连接管703的数量可根据实际需要进行调整，所述连接管703沿所述内环702的轴线环形阵列分布，所述连接管703的轴线与所述内环的径向平行。

进一步地，如图3所示，所述静态气液混合器8包括静态混合管道801和若干螺旋式叶片802，所述静态混合管道801与所述进液管道2接通，所述螺旋式叶片802沿所述静态混合管道801线性设置。

含有微气泡的采出水经过所述静态气液混合器8时，通过所述螺旋式叶片802的搅拌作用，采出水内的微气泡分布更加均匀。

另外，所述气提塔1内的下部设置与所述进气管道3连通的曝气装置9，所述曝气装置9上方设置若干塔板10，所述塔板10呈阶梯状交替悬挂在所述气提塔1的内壁上。

优选地，所述塔板10上设置若干通气孔，采出水可以通过所述通气孔进入下一层塔板。所述塔板10的悬端设置溢流引流板11，所述采出水的流入速度过大导致所述通气孔无法满足采出水的流动时，部分采出水溢出从所述溢流引流板流向下一层塔板。

优选地，所述溢流引流板11为弧形，所述溢流引流板11的上下两端背向所述塔板10的悬端弯折，弧形的溢流引流板11一方面缓冲了采出水流向下一层塔板的冲击力，另一方面增加了采出水的流动路径，增加了采出水与气提气的接触时间，提高传质效率。

优选地，所述进液管道2上设置进液阀门12，所述进气管道3上设置进气阀门13，所述引气管道6上设置引气阀门14，所述排气管道4上设置排气阀门15，所述排液管道5上设置排液阀门16。

本发明还提供一种气提方法，使用上述的强化式负压气提装置，具体步骤为：

S1、将所述气提塔1连接负压机，启动负压机，将所述气提塔1内的气压调整为-15KPa至-30KPa；

S2、打开所述进液阀门12、所述进气阀门13和所述引气阀门14，将待处理的采出水从所述进液管道2进入所述气提塔1内；将气提气进入所述进气管道3，其中部分气提气通过所述引气管道6进入所述动态气液混合器7与待处理的采出水混合，其余部分的气提气通过所述进气管道3进入所述气提塔1内；

S3、打开所述排气阀门15和所述排液阀门16，并保持所述气提塔1内的气压为-15KPa至-30KPa，气提气与待处理的采出水接触后，产生的气体从所述排气管道4排出，处理后的采出水从所述排液管道5排出。

本发明的工作原理为：采出水从进液管道2进入，依次经过动态气液混合器7和静态气液混合器8，进入气提塔1。当采出水进入动态气液混合器7内时，从引气管道6进入动态气液混合器7的气提气与采出水混合，之后采出水和气提气经过布气网格704，气提气在采出水中形成若干微气泡，然后随着采出水进入静态气液混合器8进行充分混合，使微气泡在采出水中更加均匀的分布；富含微气泡的采出水从进液管道2进入气提塔1内，在负压条件下，溶有大量微气泡的采出水溶解度降低，采出水中的气体(包括采出水本身携带的酸气、气提气、引流溶气)从采出水中析出或被析出的微气泡带出；析出微气泡的同时，采出水经由塔板10与溢流引流板11逐层向塔底流动；气提气自进气管道3进入气提塔1，并通过曝气装置9在塔底分散开来；自塔顶层层溢流而下的采出水，与自下而上的气提气充分接触，使采出水中的气体充分析出。采出水在塔底汇集，经排液阀门16控制，从排液管道5流出，析出的气体以及气提气从气提塔1顶部的排气管道4排出。

经实验表明，本发明中气提气与采出水的体积比为1：2时，即可分离出采出水中的硫化氢，使采出水的硫化氢含量满足要求，相比现有技术，气提气的利用率提高了50％。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。