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液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展

编辑:管理员    发布时间:2016/6/22 16:11:16

液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展

    从20世纪90年代开始,我国大部分油田开采进入中后期,产出液中含水率逐年增加,部分井液的含水率已达到95%以上,给目前已有的产出液处理工艺带来新的挑战.为了节约成本,提高效率,降低对已有产出液处理工艺的压力,经常需要进行油水预分离,即把原油含水率尽量降低到能进电脱罐、污水含油率降到几千毫克每升以便进行污水处理,因此,国内外研究者开始寻求级数少、重量轻、占用空间小的油气水高效处理方法,以便实现海上油气、特别是深海油气的经济开采.液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

针对油水分离技术的新需求,国内的工作主要集中于重力沉降罐、多杯等流型油水分离器以及水力旋流分离器等.通过研究油水分离器内部挡板、入口结构等来优化内部流场以提高沉降效率;采用具有聚结作用的板、聚结材料等辅助油滴聚结以提高油水重力沉降效率。多杯等流型油水分离器研究的机构主要有某大学,这种分离器主要基于重力分离原理,利用多个竖直累加的杯状分离空间将油水混合液分离,分离后的水通过贯穿杯底的柱状通道回注地层进行油水预分.水力旋流分离器的研究主要用于污水处理。虽然国内在油水分离技术领域的研究工作取得了一些成果,但核心技术部件在工业实践过程中应用较少,还没有获得广泛的应用及可观的社会效益.究其原因,其一是多数工作仍处于借鉴国外已有的成熟研究工作,无论从理论基础还是工艺环节方面仍未能真正实现我国自主研发,因此在经济成本及社会认可方面仍有待提高.其二,已有的油水分离技术仍然面临如稠油开采、井下分离、及深水作业等难题无法攻克,因此给使用和推广工作造成一定困难.其三,传统的旋流分离技术仍旧面临压降巨大,流场非均匀,分离效率较低等无法回避的弊端.因此,迫切需要研制新型油水分离技术,以解决深水平台、深海海底及采油井下等不同环境下油水分离存在的技术难题.

1深水平台多相分离

大家知道,与陆地油气开发不同,海洋油气开发首先必须克服海洋环境(海水、海浪、海流、海床等)给生产活动带来的影响,平台上使用的油水分离系统就是其中的关键技术问题之一因为油水处理系统极为庞大,需要占用平台上大部分有效空间,对同样的油水处理量,若能减小分离器的体积,则对使用空间极为缺乏的平台,就具有极为重要的意义.特别上述庞大的分离器及其附属系统具有很大的重量(数百吨到数千吨),而平台上的有效载荷对平台的造价也有很大影响.据国外专家估计,3km水深的油气开采平台上增加1 kg有效载荷,则平台的造价就需要增加一万美金.可见,将现有的陆上油水分离技术直接应用到深海平台显得很不经济.因此,如何结合我国海洋油气开发的实际情况,研制出结构简单、体积小、重量轻、分离效率高、处理量大、容易安装维护、安全可靠的能应用于海上平台的油水分离器,具有重要的现实意义和应用价值.液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

2深海海底多相分离

    为了有效地开发深水油气田,降低生产成本,20世纪70年代初,国际上提出了水下油气生产的新兴高技术.该技术将全部油气开采和集输设备置于海底,既可避免建造支撑系统的平台结构,又利于实现全天候采油,从而可大大提高生产效率,缩减采油投资.现在实施的水下生产系统只是将平台上油气生产的部分功能移到了水下,而对产液的处理功能(油水分离、废水、废沙、废气的处理/排放)以及对油井的管理功能(注聚、注水、产能调控、产量测量)却难以在水下实现,主要原因在于水下生产系统的三大核心技术问题没有很好解决(见表1).这三大核心技术就是油气水三相增压技术、分离技术和计量技术.实际上,20世纪80年代初开始,海洋油气业比较发达的国家,都大力组织人力物力研发水下生产这项高新技术,实施了如波赛顿计划等.这些研究计划的主要内容包括多相混输系统的多相流技术,多相增压泵技术,多相计量技术和水下分离技术,系统的密封、安装、维修、监测、操作、遥控、防护技术,水下集输技术,流动安全保障技术,井口技术,管汇技术,动力技术等。液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

 

尽管人们一开始就把重点放在三大核心技术上,但由于这三大核心技术本身的难点所在,至今尚未取得实质性突破.油气达到销售标准、水沙达到排放(或回注)标准的水下油气水沙分离还无法实现.可见,要想使水下生产技术得到重大突破,真正实现将全部油气开采和集输设备置于海底,不依赖水面设施的水下生产技术,油气水沙的水下分离成为最关键的必须解决的问题.同时,水下分离还可降低井口压力,进而提高产量和采收率;且使边际油田开发和卫星油田开发长距离接入现有设施成为可能;水下除水可简化水面的水处理工艺、节省处理设备;生产水海底回注还可节省大量能源、改进生产管理、保障流动安全、减少环境污染.

    到目前为止,水下处理技术发展得最为完善的是某企业.他们很多企业设计了多套水下分离系统.特别是2007年,他们为某企业设计建造了第一台水下三相分离系统,并用于北海220米水深海底的油田(见图7).该分离系统重量达1200吨,处理能力为20万桶/.经该系统处理后,含水约为10%油水混合液经多相泵输送到陆地,含油约为1g/L的生产水就地回注到地层.使用该系统后,原油采收率从49%提高到55%,可多采原油3 500万桶,经济效益非常显著.但由于该系统分离器直径较大,无法适应深水环境.为了进入更深的水域,美国富美实技术企业利用水力旋流的离心分离原理,设计出5级分离的紧凑型油气水处理系统(8)。该系统在海上平台测试出良好的效果,尚需海底环境的应用验证和水深限制验证.液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

 

 

 

 

 

原则上,水下多相分离器能实现生产水的就地回注.既减少输送量,又省去了注入海水的淡化处理,还减小了摩阻损失、背压、管道尺寸,可有效避免水合物的生成.同时,对低气液比的油井,既可将分离出的气回注地层以提高产量,还可节省平台上的天然气处理设施,可见,多相分离器是海洋石油水下生产系统中一举多得的关键设备,与紧凑、快捷、高效的多相分离相关的多相流技术将成为水下处理技术和海洋石油开发流动安全保障技术研究和发展的重点.

3采油井井下油水分离

    为了解决高含水采油的巨大能耗和污染问题,1991某市的前沿工程研究中心率先提出“井下油水分离”的创意与设想,井下油水分离是将油水分离器直接安装在井底,分离出产液中的绝大部分水直接注入到井下合适的层位,只将富含油的一部分液体提升到地面,从而能极大地简化油田产液的水处理系统,并能节省大量的将水从几千米深的井底提升到地面和从地面将水回注到地层的能量.因此.该技术引起了石油工业界和相关技术领域的高度币视.9给出了井下油水分离理念示意图.液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

 

油井产出液的井下分离技术能带来诸多益处:(1)降低原油生产费用.该技术能将超过70 %的生产水从井底直接回注到地层,节省了该水量提升到地面的费用、后期深度处理费用、从地面回注到地层的费用(如果回注);(2)能减少地面污水排放量和可能的污水泄漏可减少对环境的污染和破坏,有利于节能减排和环境保护:(3)由于大幅度减少地面产出液处理量,地面的油水分离系统、管汇系统、后期污水深度处理系统、泵和阀门系统等在尺度上都能得到大幅度缩减,从而节省相应费用等;(4)生产水回注可提高地层压力以及产液井底处理可降低井底压力,进而可大幅度提高油井产量和油田采收率.国外有报道使用该技术效果最好的三口井原油产量增加幅度在457%1162%

    虽然目前国外的井下油水分离的系统技术相对成熟,但由于分离器必须放在最大直径不超过200 mm的井眼里,且在井眼里还必须装备回注水和提升油的泵输系统和相应的连接管汇系统和控制系统,所以井下油水分离器的结构受到严酷的限制.位于加拿大埃德蒙顿市的前沿工程研究中心所研制的井下油水分离系统日处理量都基本在500m?以下,对仅限于高含水油井的井下分离,分离器昂贵的价格加上井下分离复杂的工艺与操作控制流程,使得该技术难以大规模推广.加拿大埃德蒙顿市前沿工程研究中心所研制的井下油水分离系统在现场使用的情况见表3.实际上,对含水90%以上的油井,井下分离的日处理量突破1200m?,才具有较好的经济效益.我国石油生产处于高含水的现状(平均含水超过90%),比其他任何国家都更需要井下油水分离技术,因为它对我国节能减排的意义显得更为重大和迫切,所以近年来该技术引起了国内石油行业、科技界及学术界的广泛重视.但不解决分离器的处理量问题,就无法推广使用井下分离技术.显然,传统的重力分离、膜分离、锥形水力旋流分离等技术在受限的井眼空间里,根本无法解决大规模提高处理量的难题.因此,只有提出比传统方法更有效的油水分离技术,才有可能解决井下油水分离的实际问题,为我国的节能减排作出贡献.液液萃取处理油水分离技术的新需求及发展|液液萃取|油水分离技术|原油分离技术|新威尼斯注册送28网站|萃取设备|威尼斯注册送28

 

 

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