CN104984943B - 油田作业高压清洗与凸轮转子式作业污油污水回收一体化装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种油田作业高压清洗与凸轮转子式作业污油污水回收一体化装置及工艺。该装置由蒸汽清洗装置与污油污水回收装置两部分组成，蒸汽清洗装置包括清水储罐、补水管路、补水泵、内胆、热水循环管路、高频电磁线圈、电磁加热控制器、蒸汽包、热水管路、蒸汽管路、蒸汽喷枪、液位控制器；污油污水回收装置包括污水储罐、液位控制器、凸轮转子泵甲、凸轮转子泵乙、止回阀、电动阀，污水储罐与清水储罐为一体结构。本申请完成蒸汽清洗的同时实现了作业现场污油污水回收，充分利用电磁加热方式，实现高效快速加热的目的；通过清水储罐内清水的循环加热，实现对污水储罐内污油污水的伴热。
Description
技术领域：
本发明涉及油田作业现场蒸汽清洗及污油污水回收技术领域，具体涉及一种集电磁加热式蒸汽清洗与凸轮转子式作业现场污油污水回收工艺相结合的装置及工艺。
背景技术：
油田施工作业高压清洗是针对油田检泵、修井作业，属于油田清洗技术领域。目前，在公知的油田清洗技术领域中，锅炉车、燃油锅炉最为普遍，但这两种清洗设备却都存在不足之处是：锅炉车、燃油锅炉在使用上存在着能耗高、连续工作性能不好等缺点。
在油田修井作业现场会有大量含油污水落地。为了防止污染环境，普遍采用污油污水回收装置进行回收。目前在用设备主要为风机和离心泵或螺杆泵组合。风机和螺杆泵组合时先用风机将污油罐抽成负压，利用负压，通过与污油罐相连的管线将污油污水抽吸到污油罐。一般情况下其抽吸压力不超过0.04MPa。在冬季使用风机抽吸时，大量冷空气会通过管线进入污油罐，造成管线挂蜡，污油凝结，堵塞管线。而进入污油罐内的冷空气又会降低罐内的温度，造成罐内的污油凝结，会浪费更多的时间加热罐内的液体，影响工作效率。用螺杆泵作为外输泵的装置，外输压力通常不超过1.6MPa，生产管线的压力通常不超过1.0MPa，但实际生产中，由于各种因素的干扰，尤其是在冬季时，管线压力会经常超过1.6MPa，造成罐内污油排不出去的状况。用离心泵作为外输泵的装置，由于离心泵不能输送粘度大的介质，所以要将污油罐内的含油污水加热到很高的温度才能外输，延长了加热时间，而且如果井口出液量大就不得不调用罐车抽吸，即使这样在冬季使用中离心泵也经常堵塞。
再者，修井作业现场经常出现需要抽吸与外排同时进行的工况，前面所说的组合在运行此工况时，往往不能顺利进行。又因为其工艺流程相对单一，很难灵活地应对现场多变的使用需求。可见，现有的污油污水回收装置普遍存在工作效率低以及冬季原油堵塞管线等问题，影响作业效率。
发明内容：
为了解决背景技术存在的问题，本发明提出了一种油田作业高压清洗与凸轮转子式作业污油污水回收一体化装置及工艺。本申请是将油田检泵及修井作业现场的两大装置合二为一的装置，在完成其两大主要功能的同时，减轻了作业队搬家的劳动负担，减少了搬家车辆。另外，装置可通过蒸汽清洗的功能实现自我清洁。污油污水回收工艺装置具有吸力大、外输压力高、冬季原油不易凝固堵塞管线及工作效率高等特点。
本发明的技术方案是：该装置由蒸汽清洗装置与污油污水回收装置两部分组成，蒸汽清洗装置包括清水储罐，清水储罐出口端通过补水管路与补水泵的入口端连接，补水泵的出口端连接内胆的入口端，清水储罐的入口端与内胆的上部之间连接有热水循环管路，内胆的出口端的管线上连接有热水阀，内胆缠绕有高频电磁线圈，高频电磁线圈连接有电磁加热控制器，内胆的顶部连接有蒸汽包,蒸汽包出口端的蒸汽管路上连接有蒸汽阀,蒸汽包出口端的蒸汽管路与内胆的出口端的热水管线汇合后连接有混合蒸汽喷枪，内胆侧壁上安装有液位控制器；污油污水回收装置包括污水储罐，所述的污水储罐与清水储罐为一体结构，污水储罐的一侧安装液位控制器，污水储罐入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵甲的入口端和出口端连接，污水储罐入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵乙的入口端和出口端`连接，凸轮转子泵甲和凸轮转子泵乙的出口端分别有管线与生产汇管连接，生产汇管上安装有止回阀，凸轮转子泵甲和凸轮转子泵乙的入口端分别有管线与抽吸管线连接，抽吸管线与排液管连接，排液管安装在积液槽底部，积液槽焊接在法兰短接上，通过螺栓与油井口法兰相连，上述管线上安装有电动阀。
一种蒸汽清洗与污油污水回收工艺，包括下列步骤：
该蒸汽清洗工艺中设置有清水储罐，所述的清水储罐通过补水管路与补水泵相连，补水泵为内胆提供清水，电磁加热控制器通过高频电磁线圈将内胆中的清水加热至沸腾，进一步产生蒸汽，储存在汽包中，通过调节蒸汽阀门和热水阀门，汽包中的蒸汽与内胆中的热水通过蒸汽管路和热水管路混合在一起，经由混合蒸汽喷枪喷出，实现蒸汽清洗；当蒸汽清洗停止时，关闭蒸汽阀门和热水阀门，使清水储罐内的清水通过补水泵进入内胆中，加热后经由热水循环管路回到清水储罐内，进行循环加热，该流程同时实现了为污水储罐伴热。
该污油污水回收工艺的6个的工艺流程分别如下：
(1)抽吸流程：打开电动阀B、电动阀E、电动阀F，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲的作用下，积液槽中的污油污水沿着箭头所示的路径进入到污水储罐中，实现抽吸流程；
(2)外排流程：打开电动阀A、电动阀D，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲的作用下，污水储罐中的污油污水沿着箭头所示的路径进入到生产汇管中，实现外排流程；
(3)抽吸与外排同时进行流程：打开电动阀A、电动阀C、电动阀D、电动阀F，其它电动阀关闭，凸轮转子泵甲、凸轮转子泵乙同时工作，在凸轮转子泵乙的作用下，积液槽中的污油污水沿着箭头所示的路径进入到污水储罐中；同时在凸轮转子泵甲的作用下，污水储罐中的污油污水沿着箭头所示的路径进入到生产汇管中，实现抽吸与外排同时进行的流程；
(4)反冲洗流程：打开电动阀A、电动阀C、电动阀E、电动阀F，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲的作用下，污水储罐中的污油污水沿着箭头所示的路径，经过凸轮转子泵乙回到积液槽中，实现反冲洗流程；
(5)直排流程：打开电动阀B、电动阀D，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲的作用下，积液槽中的污油污水沿着箭头所示的路径进入到生产汇管中，实现直排流程；
(6)自循环流程：打开电动阀A、电动阀E、电动阀F，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲的作用下，污水储罐中的污油污水沿着粗实线所示的路径，经过凸轮转子泵甲回到污水储罐中，实现自循环流程。
上述方案中凸轮转子泵甲或凸轮转子泵乙的抽吸压力为0.080MPa～0.087MPa，外排压力为2.0MPa以上。
本发明具有如下有益效果：本申请是将油田检泵及修井作业现场的两大装置合二为一的装置，在完成其两大主要功能的同时，减轻了作业队搬家的劳动负担，减少了搬家车辆。另外，装置可通过蒸汽清洗的功能实现自我清洁。完成蒸汽清洗的同时实现了作业现场污油污水回收。充分利用电磁加热方式，实现高效快速加热的目的；通过清水储罐内清水的循环加热，实现对污水储罐内污油污水的伴热，加热单元与被加热介质无接触，安全可靠。利用凸轮转子机构的自吸能力，将修井作业过程中产生的污油污水吸入到污水储罐中，或者直接将其外排到生产管线。同时清水储罐对污水储罐内的污油污水进行伴热，提高介质的流动性，增加吸力，提高外排压力，冬季原油也不易凝固堵塞管线。所以说该凸轮转子式作业现场污油污水回收工艺具有吸力大，外排压力高，冬季原油也不易凝固堵塞管线的特点。
附图说明：
附图1是本发明的内部结构示意图；
附图2是蒸汽清洗流程；
附图3是循环加热流程；
附图4是抽吸流程；
附图5是外排流程；
附图6是抽吸与外排同时进行流程；
附图7是反冲洗流程；
附图8是直排流程；
附图9是自循环流程；
附图10是本发明的剖视图；
附图11是附图10的俯视图；
附图12是附图11的B-B方向剖视图；
附图13是附图10的左视图。
附图14是本发明中操作平台及积液槽结构示意图。
图中：1-清水储罐；2-补水管路；3-补水泵；4-内胆；5-混合蒸汽喷枪；6-电磁加热控制器；7-高频电磁线圈；8-内胆液位控制器；9-蒸汽包；10-蒸汽管路；11-蒸汽阀门；12-热水阀门；13-热水循环管路；14-污水储罐；15-凸轮转子泵甲；16-凸轮转子泵乙；17-液位控制器；18-止回阀；19-油井口；20-生产汇管；21-积液槽；22-抽吸管线；23-外排管线；24-配电柜；25-蒸汽清洗装置；26-污油污水回收装置，27-排液管，28-操作平台。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1、图10及图14所示，该蒸汽清洗与污油污水回收一体化装置由蒸汽清洗装置25与污油污水回收装置26两部分组成，还包括配电柜24，蒸汽清洗装置25包括清水储罐1，清水储罐1出口端通过补水管路2与补水泵3的入口端连接，补水泵3的出口端连接内胆4的入口端，清水储罐1的入口端与内胆4的上部之间连接有热水循环管路13，内胆4的出口端的管线上连接有热水阀门12，热水阀门12用来调节水汽比例，内胆4缠绕有高频电磁线圈7，高频电磁线圈7连接有电磁加热控制器6，内胆4的顶部连接有蒸汽包9,蒸汽包9出口端的蒸汽管路10上连接有蒸汽阀门11,蒸汽阀门11用来调节水汽比例，蒸汽包9出口端的蒸汽管路10与内胆4的出口端的管线汇合后连接有混合蒸汽喷枪5，内胆4侧壁上安装有内胆液位控制器8；清水储罐1中通过循环加热的温水经补水泵3打入内胆4，利用通电高频电磁线圈7对内胆4进行加热,产生蒸汽和热水，蒸汽包9中的蒸汽和内胆4中的热水混合后，在***内部压力的作用下经混合蒸汽喷枪5喷出，对工件进行清洗；利用通电高频电磁线圈7对内胆4进行加热；高频电磁线圈7等距或不等距缠绕在内胆4外面，内胆4与高频电磁线圈7之间包缠隔热保温材料；清洗热水取自内胆4中下部；清洗蒸汽取自蒸汽包9；清洗蒸汽和清洗热水经混合蒸汽喷枪5输出。
蒸汽清洗工作原理是：启动电磁加热控制箱电源开关，工频电流进入电磁加热控制箱后变频为高频交流电，高频电流流过高频线圈产生高频磁场，内胆4受到磁场感应自身发热，整个过程中，能量的转换完全由磁场涡流和金属感应完成，并且在内胆4和高频线圈之间包裹有隔热保温材料，这样就大大减少了热量的散失，提高了热效率，因此节电效果十分显著。此时内胆4中的水经过高温加热迅速蒸发成蒸汽，蒸汽在蒸汽包9内不断聚集产生一定压力，当蒸汽包9内压力达到设定压力时，电磁加热控制箱自动停止对内胆4的加热。此时可通过开启蒸汽阀和热水阀对现场提供源源不断的蒸汽和热水，水汽比例可通过现场需求任意调节，喷射压力稳定，且在0～0.8Mpa之间可调，出口温度90℃～100℃且可实现连续稳压工作直至清水储罐1缺水，当内胆4水位低于低水位时，由内胆液位控制器8向补水泵3给出缺水信号，此时补水泵3自动运转由清水储罐1向内胆4进行补水，当水位达到设定位置时，补水泵3自动停止补水；全过程实现一键式控制，操作简单。当蒸汽清洗停止时，电磁加热继续运行，对清水储罐1内的清水进行加热，通过热传导同时对污水储罐14内的污水进行伴热。
将高频电磁加热方法应用于油田用蒸汽清洗装置中：1、电能利用率高、节电效果显著；2、蒸汽和热水取自于***中的不同部件，可以任意调节水汽混合比例，以满足不同工作场合的需要；3、高频电磁线圈7产生的高温直接作用于内胆4，产气量大、产气速度快，完全满足现场工作要求；4、工作电压可根据现场实际情况进行调节。
蒸汽清洗工艺中设置有清水储罐1，所述的清水储罐1通过补水管路2与补水泵3相连，补水泵3为内胆4提供清水。电磁加热控制器6通过高频电磁线圈7将内胆4中的清水加热至沸腾，进一步产生蒸汽，储存在蒸汽包9中。通过调节蒸汽阀门11和热水阀门12，蒸汽包9中的蒸汽与内胆4中的热水通过蒸汽管路10和热水管路混合在一起，经由混合蒸汽喷枪5喷出，实现蒸汽清洗，附图2为蒸汽清洗流程。
当蒸汽清洗停止时，可以关闭蒸汽阀门11和热水阀门12，使清水储罐1内的清水通过补水泵3进入内胆4中，加热后经由热水循环管路13回到清水储罐1内，进行循环加热，附图3为循环加热流程。该流程同时实现了为污水储罐14伴热的功能。
污油污水回收装置26包括污水储罐14，所述的污水储罐14与清水储罐1为一体结构，清水储罐1确保污水储罐14内的污油污水具有良好的流动性。污水储罐14的一侧安装液位控制器17，污水储罐14入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵甲15的入口端和出口端连接，污水储罐14入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵乙16的入口端和出口端连接，凸轮转子泵甲15和凸轮转子泵乙16的出口端分别有管线与生产汇管20连接，生产汇管20上安装有止回阀18，凸轮转子泵甲15和凸轮转子泵乙16的入口端分别有管线与抽吸管线22连接，如图14所示，抽吸管线22与排液管27连接，排液管27安装在积液槽21底部，积液槽21用于收集作业井口溢出的含油污水,积液槽21焊接在法兰短接上，通过螺栓与油井口19法兰相连，上述管线上安装有电动阀，油井口19上搭建有操作平台28，操作平台28包括四根支腿，四根支腿与支腿连接梁通过榫头插接形成框架，平台横梁通过支腿连接销与支腿相连，平台横梁上铺设防滑踏板，形成操作台；辅以操作台护栏和上下平台的梯子。操作平台28搭建完成后，将作业现场清洗回收环保装置的抽吸管线22接口与积液槽21底部的排液管27相连，作业工人在平台上进行检泵、修井作业。作业过程中产生的污水进入积液槽21，通过积液槽21底部的排液管27，在凸轮转子泵的抽吸作用下进入装置的污水罐，完成污水回收的工作。本装置利用凸轮转子机构将油井口19溢出的污油污水抽吸到装置的污水储罐14中；利用凸轮转子泵将污水储罐14内的污油污水外排。该污油污水回收工艺装置具有吸力大、外输压力高、冬季原油不易凝固堵塞管线及工作效率高等特点。
凸轮转子泵甲15和凸轮转子泵乙16的入口端分别与井场积液槽21相连通，积液槽21内有污油污水；凸轮转子泵甲15和凸轮转子泵乙16的出口端分别有两个分支，其一与储罐相连通，其二与作业井的生产汇管20相连通。采用凸轮转子泵作为动力源，利用沉降原理使进入污水储罐14的污油污水和泥沙分离。污水储罐14上安装有高低液位控制器17，当液面处于高液位时，设备进行外排操作；当液面处于低液位时，设备进行抽吸操作。
目前使用的离心泵或螺杆泵用于抽吸时，吸力一般不超过0.06MPa偏小；用于外排时，因其外排压力一般不超过1.6MPa，而实际经常出现需要外排压力需要达到2MPa左右的情况，所以偏低；另外，其转子为刚性表面，容易被固体颗粒损坏，所以固体颗粒通过能力很低。而本申请的凸轮转子泵甲15或凸轮转子泵乙16的抽吸压力为0.08MPa～0.087MPa，外排压力达到2.0MPa以上。具有抽吸力大、外输压力高，冬季原油不易凝固堵塞管线的特点，完全能够满足现场工作要求。并且凸轮转子泵转子表面为柔性物质，颗粒物通过能力强，最大可通过30mm固体颗粒；一般可在短时内干运转，有正反转功能，并且其性能参数不受正反转的影响，同时能够抽吸和外排。
本申请的一套工艺能够实现6个的工艺流程，对现场复杂多变的工况具有更强的适应性，即节省了设备、空间同时降低了现场作业工人的劳动强度。6个的工艺流程分别如下：
(1)抽吸流程如图4所示：打开电动阀B、电动阀E、电动阀F，其它电动阀阀关闭，在凸轮转子泵甲15的作用下，积液槽21中的污油污水沿着抽吸管线22所示的路径进入到污水储罐14中，实现抽吸流程；当高低液位控制器17检测到高液位时停止抽吸，开始外排。
(2)外排流程如图5所示：打开电动阀A、电动阀D，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲15的作用下，储罐中的污油污水沿着外排管线23所示的路径进入到生产汇管20中，实现外排流程；外排时可以同时进行抽吸或者当高低液位控制器17检测到低液位时再开始抽吸。
(3)抽吸与外排同时进行流程如图6所示：打开电动阀A、电动阀C、电动阀D、电动阀F，其它电动阀关闭，凸轮转子泵甲15、凸轮转子泵乙16同时工作，在凸轮转子泵乙16的作用下，积液槽21中的污油污水沿着抽吸管线22所示的路径进入到污水储罐14中；同时在凸轮转子泵甲15的作用下，污水储罐14中的污油污水沿着外排管线23所示的路径进入到生产汇管20中，实现抽吸与外排同时进行的流程；
(4)反冲洗流程如图7所示：打开电动阀A、电动阀C、电动阀E、电动阀F，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲15的作用下，污水储罐14中的污油污水沿着出口，经过电动阀A进入凸轮转子泵甲15，经过电动阀E进入凸轮转子泵乙16，再由凸轮转子泵乙16出口经过电动阀C回到积液槽21中，实现反冲洗流程，此流程冲洗的是抽吸管线22，当抽吸管线22不通畅时启动此流程。
(5)直排流程如图8所示：打开电动阀B、电动阀D，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲15的作用下，积液槽21中的污油污水经过抽吸管线22、电动阀B、凸轮转子泵甲15及电动阀D进入到生产汇管20中，实现直排流程；此流程中，污油污水不经过污水储罐14。当污油污水不需要加热并且可以外排时可以采用直排流程。
(6)自循环流程如图9所示：打开电动阀A、电动阀E、电动阀F，其它电动阀关闭，在凸轮转子泵甲15的作用下，污水储罐14中的污油污水沿着电动阀A、凸轮转子泵甲15、电动阀E、电动阀F所示的路径回到污水储罐14中，实现自循环流程。此流程用于凸轮转子机构甲过热时的冷却，当管线有堵塞时为了保护凸轮转子泵启动该工作流程。
Claims (1)
1.一种蒸汽清洗与污油污水回收一体化装置，其特征在于：该装置由蒸汽清洗装置(25)与污油污水回收装置(26)两部分组成，蒸汽清洗装置(25)包括清水储罐(1)，清水储罐(1)出口端通过补水管路(2)与补水泵(3)的入口端连接，补水泵(3)的出口端连接内胆(4)的入口端，清水储罐(1)的入口端与内胆(4)的上部之间连接有热水循环管路(13)，内胆(4)的出口端的热水管线上连接有热水阀门(12)，内胆(4)缠绕有高频电磁线圈(7)，高频电磁线圈(7)连接有电磁加热控制器(6)，内胆(4)的顶部连接有蒸汽包(9),蒸汽包(9)出口端的蒸汽管路(10)上连接有蒸汽阀门(11),蒸汽包(9)出口端的蒸汽管路(10)与内胆(4)的出口端的热水管线汇合后连接有混合蒸汽喷枪(5)，内胆(4)侧壁上安装有内胆液位控制器(8)；
污油污水回收装置(26)包括污水储罐(14)，所述的污水储罐(14)与清水储罐(1)为一体结构，污水储罐(14)的一侧安装液位控制器(17)，污水储罐(14)入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵甲(15)的入口端和出口端连接，污水储罐(14)入口端和出口端的管线分别与凸轮转子泵乙(16)的入口端和出口端连接，凸轮转子泵甲(15)和凸轮转子泵乙(16)的出口端分别有管线与生产汇管(20)连接，生产汇管(20)上安装有止回阀(18)，凸轮转子泵甲(15)和凸轮转子泵乙(16)的入口端分别有管线与抽吸管线(22)连接，抽吸管线(22)与排液管(27)连接，排液管(27)安装在积液槽(21)底部，积液槽(21)焊接在法兰短接上，通过螺栓与油井口(19)法兰相连，上述管线上安装有电动阀。
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