申请/专利权人：浙江陆博环境设备有限公司

申请日：2019-04-30

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN110145295B

主分类号：E21B43/40

分类号：E21B43/40;F25B30/02;F17D1/06;F17D3/01;C02F1/04;C02F1/40;C02F103/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.09.13#实质审查的生效;2019.08.20#公开

摘要：本发明涉及一种采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置。它解决了现有油水分离时能源浪费大等技术问题。包括油水蒸汽分离净化罐组件、油井端、炼油厂端、循环出水管、高温热泵循环组件和低温蒸汽热泵循环组件，低温蒸汽热泵循环组件具有两输出端，低温蒸汽热泵循环组件其中一个输出端和油水蒸汽分离净化罐组件相连通，低温蒸汽热泵循环组件剩余一个输出端连接有与污水处理站相连的外部贮水箱相连。优点在于：大幅减少了站内加热因为采用燃煤锅炉的热能浪费及燃煤烟气排放对大气的污染，在油田采油集输厂具有广泛的应用前景。

主权项：1.一种采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，包括油水蒸汽分离净化罐组件（3），所述的油水蒸汽分离净化罐组件（3）一端和油井端（4）相连，另一端外接炼油厂端（5），其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件（3）通过循环出水管（34）和高温热泵循环组件（1）的输入端相连，所述的高温热泵循环组件（1）具有两个输出端，高温热泵循环组件（1）其中一个输出端通过循环进水管（33）和油水蒸汽分离净化罐组件（3）相连通，且高温热泵循环组件（1）剩余一个输出端与低温蒸汽热泵循环组件（2）输入端相连，所述的低温蒸汽热泵循环组件（2）具有两输出端，所述的低温蒸汽热泵循环组件（2）其中一个输出端和油水蒸汽分离净化罐组件（3）相连通，且所述的低温蒸汽热泵循环组件（2）剩余一个输出端连接有与污水处理站相连的外部贮水箱（6）；所述的油水蒸汽分离净化罐组件（3）具有与油井端（4）相连的总进口（7）以及与炼油厂端相连的总出口（8），且所述的油水蒸汽分离净化罐组件（3）的循环进水管（33）和总进口（7）分别并联在油井端（4）上；所述的高温热泵循环组件（1）包括与循环出水管（34）相连的高温蒸汽发生污水罐（12），所述的高温蒸汽发生污水罐（12）通过高温电动蒸汽压缩机（11）和汽水混合器（13）的输入端相连，且所述的汽水混合器（13）的输入端分别和高温电动蒸汽压缩机（11）与循环出水管（34）并联，且所述的汽水混合器（13）的输出端通过污水循环泵（14）和爆气器（15）相连，且所述的爆气器（15）连接在循环进水管（33）一端。

全文数据：采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置技术领域本发明属于热泵设备技术领域，具体涉及一种采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置。背景技术石油采油集输系统通常是高含水石油采集至地面后，根据出油温度和传输距离，以及当地的气候特征，仅保温输送或经过加热输送至集输站联合站，由于抽油机抽出来都是油水混合物，含水率大于70％，这时需要进行油水分离净化，一般采用在站内进行加温至45～55℃进行油水分离净化。分离该油水混合物后的废水的温度较高，可以达到50～60℃之间。油被保温输出，废水进入污水净化处理厂深度净化后，由压力泵向回注水井注水。这一过程中的加热热源通常是由燃煤蒸汽锅炉以0.2～0.4MPa饱和蒸汽向各换热器以间壁式换热方式提供的。总加热量中，一部分用于加温预热来油水混合物，一部分设备管线散热损失，一部分由净化后输出原油带走，除部分回注地下外，大部分由污水由排到污水处理厂，污水中的热量白白的散入大气中，这一大部分随废水排走的热量就被浪费了。因此提高石油采油集输系统中油水分离时热水利用率就是一个紧迫的问题。为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如，中国专利文献公开了一种油田余热天然气高温热泵工艺[申请号：200810015763.8]：该工艺是利用油井采出液或油田污水余热，通过换热器获得热泵所需的低品位能源，而该热泵是应用油田天然气作为动力，经天然气发动机带动热泵压缩机的热泵体系，经天然气热泵提温后，将热量再利用。上述方案虽然在一定程度上缓解了油田余热的利用率低的问题，但是该方案依然存在着：油水分离时候的污水再利用率低，需要天然气进行加热不够环保的问题。发明内容本发明的目的是针对上述问题，提供一种热回收利用率高的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置。为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，包括油水蒸汽分离净化罐组件，所述的油水蒸汽分离净化罐组件一端和油井端相连，另一端外接炼油厂端，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件通过循环出水管和高温热泵循环组件的输入端相连，所述的高温热泵循环组件具有两个输出端，高温热泵循环组件其中一个输出端通过循环进水管和油水蒸汽分离净化罐组件相连通，且高温热泵循环组件剩余一个输出端与低温蒸汽热泵循环组件输入端相连，所述的低温蒸汽热泵循环组件具有两输出端，所述的低温蒸汽热泵循环组件其中一个输出端和油水蒸汽分离净化罐组件相连通，且所述的低温蒸汽热泵循环组件剩余一个输出端连接有与污水处理站相连的外部贮水箱相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的油水蒸汽分离净化罐组件具有与油井端相连的总进口以及与炼油厂端相连的总出口，且所述的油水蒸汽分离净化罐组件的循环进水管和总进口分别并联在油井端上。的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件具有分进口和分出口，且所述的油水蒸汽分离净化罐组件的分进口和循环进水管相连，所述的油水蒸汽分离净化罐组件的分出口和循环出水管相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的高温热泵循环组件包括与循环出水管相连的高温蒸汽发生污水罐，所述的高温蒸汽发生污水罐通过高温电动蒸汽压缩机和汽水混合器的输入端相连，且所述的汽水混合器的输入端分别和高温电动蒸汽压缩机与循环出水管相互并联接，且所述的汽水混合器的输出端通过污水循环泵和爆气器相连，且所述的爆气器连接在循环进水管一端。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的低温蒸汽热泵循环组件包括与高温蒸汽发生污水罐相连的低温蒸汽发生污水罐，所述的低温蒸汽发生污水罐通过低温电动蒸汽压缩机和压出端汽水混合器相连，且所述的压出端汽水混合器和油井端相连，且所述的循环进水管和总进口分别与压出端汽水混合器相并联接，且所述的低温蒸汽发生污水罐通过循环组件和外部贮水箱相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的循环组件包括与低温蒸汽发生污水罐的进口相连的循环加热水泵，且所述的循环加热水泵和高温蒸汽发生污水罐分别并联在低温蒸汽发生污水罐的进口上，且所述的低温蒸汽发生污水罐具有两个出口，且低温蒸汽发生污水罐其中一个出口和低温电动蒸汽压缩机相连，低温蒸汽发生污水罐剩余一个出口通过辅助贮水罐和循环加热水泵相连，且所述的外部贮水箱分别和辅助贮水罐与低温蒸汽发生污水罐未连接低温电动蒸汽压缩机的一个出口相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的油水蒸汽分离净化罐组件包括若干油水分离罐和若干净化罐，且所述的油水分离罐和净化罐依次串联接且相邻的两个油水分离罐、相邻的两个油水分离罐和净化罐以及相邻的两个净化罐之间分别通过连接管相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的总进口设置在油水蒸汽分离净化罐组件的若干油水分离罐中最远离净化罐的一个油水分离罐上，且所述的总出口设置在油水蒸汽分离净化罐组件的若干净化罐中最远离油水分离罐的一个净化罐上，且所述的总出口通过出油管与炼油厂端相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的油水分离罐和净化罐上分别设有释放器，且所述的释放器分别通过循环进水管相连。在上述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置中，所述的分离罐和净化罐均为带保温材料的圆柱形钢制罐，且所述的分离罐和净化罐上端分别设有罐顶排气呼吸阀阻火器，且所述的分离罐和净化罐内部分别设有与连接管相连的罐体液位装置。与现有的技术相比，当本发明的设备系统装置工作时，可使油水分离净化罐排出的45℃污水降温至10℃左右，及至到注水井口时水温高于5℃，不结冰顺利回灌便可，大幅减少了站内加热因为采用燃煤锅炉的热能浪费及燃煤烟气排放对大气的污染，在油田采油集输厂具有广泛的应用前景。附图说明图1是本发明的结构示意图；图中，高温热泵循环组件1、高温电动蒸汽压缩机11、高温蒸汽发生污水罐12、汽水混合器13、污水循环泵14、爆气器15、低温蒸汽热泵循环组件2、低温电动蒸汽压缩机21、低温蒸汽发生污水罐22、压出端汽水混合器23、辅助贮水罐24、循环加热水泵25、油水蒸汽分离净化罐组件3、油水分离罐31、净化罐32、循环进水管33、循环出水管34、释放器35、罐顶排气呼吸阀阻火器36、罐体液位装置37、出油管38、连接管39、油井端4、炼油厂端5、外部贮水箱6、总进口7、分进口71、总出口8、分出口81。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。如图1所示，本采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，包括油水蒸汽分离净化罐组件3，油水蒸汽分离净化罐组件3一端和油井端4相连，另一端外接炼油厂端5，油水蒸汽分离净化罐组件3通过循环出水管34和高温热泵循环组件1的输入端相连，高温热泵循环组件1具有两个输出端，高温热泵循环组件1其中一个输出端通过循环进水管33和油水蒸汽分离净化罐组件3相连通，且高温热泵循环组件1剩余一个输出端与低温蒸汽热泵循环组件2输入端相连，低温蒸汽热泵循环组件2具有两输出端，低温蒸汽热泵循环组件2其中一个输出端和油水蒸汽分离净化罐组件3相连通，且低温蒸汽热泵循环组件2剩余一个输出端连接有与污水处理站相连的外部贮水箱6相连。即本实施例中将抽油井来的油水混合液经过加温预热后进入油水蒸汽分离净化罐组件3并进一步加温至45℃，使之油水分离净化。油被管道送往联合站炼油厂，污水经过热泵冷却降温后进入污水处理系统，而一级蒸汽热泵的高温端将热量回传至站入口作为加温预热热源，二级蒸汽热泵的高温端将热量回传至油水分离净化罐作为保温加热热源。其中，这里的油水蒸汽分离净化罐组件3具有与油井端4相连的总进口7以及与炼油厂端相连的总出口8，且油水蒸汽分离净化罐组件3的循环进水管33和总进口7分别并联在油井端4上。优选地，这里的油水蒸汽分离净化罐组件3具有分进口71和分出口81，且油水蒸汽分离净化罐组件3的分进口71和循环进水管33相连，油水蒸汽分离净化罐组件3的分出口81和循环出水管34相连。进一步地，这里的高温热泵循环组件1包括与循环出水管34相连的高温蒸汽发生污水罐12，高温蒸汽发生污水罐12通过高温电动蒸汽压缩机11和汽水混合器13的输入端相连，且汽水混合器13的输入端分别和高温电动蒸汽压缩机11与循环出水管34相互并联接，且汽水混合器13的输出端通过污水循环泵14和爆气器15相连，且爆气器15连接在循环进水管33一端。当本部分进入工作状态时，高温蒸汽发生污水罐12内的45～50℃的污水在高温电动蒸汽压缩机11的吸入负压下进行饱和蒸发产生45～50℃的水蒸气，经过机械压缩后成60～65℃的过热蒸汽，在汽水混合器13中与由污水循环泵14送来的油水蒸汽分离净化罐组件3的45～50℃的污水混合并使温度升高3-5℃后在爆气器15中混合进空气，然后送回油水蒸汽分离净化罐组件3内，由释放器35流出，其中所含油珠被空气气泡携带因容重差而上升至罐上部而被分离。高温蒸汽发生污水罐12内的残存污水的温度因水汽蒸发而降温至30-35℃，减量之后被送入下一级。优选地，这里的低温蒸汽热泵循环组件2包括与高温蒸汽发生污水罐12相连的低温蒸汽发生污水罐22，低温蒸汽发生污水罐22通过低温电动蒸汽压缩机21和压出端汽水混合器23相连，且压出端汽水混合器23和油井端4相连，且循环进水管33和总进口7分别与压出端汽水混合器23相并联接，且低温蒸汽发生污水罐22通过循环组件和外部贮水箱6相连。其中，这里的循环组件包括与低温蒸汽发生污水罐22的进口相连的循环加热水泵25，且循环加热水泵25和高温蒸汽发生污水罐12分别并联在低温蒸汽发生污水罐22的进口上，且低温蒸汽发生污水罐22具有两个出口，且低温蒸汽发生污水罐22其中一个出口和低温电动蒸汽压缩机21相连，低温蒸汽发生污水罐22剩余一个出口通过辅助贮水罐24和循环加热水泵25相连，且外部贮水箱6分别和辅助贮水罐24与低温蒸汽发生污水罐22未连接低温电动蒸汽压缩机21的一个出口相连。当本部分进入工作状态时，低温蒸汽发生污水罐22内的30-45℃污水在低温电动蒸汽压缩机21的吸入负压下进行饱和蒸发产生30-35℃的水蒸汽，经过机械压缩后成为45-50℃的过热蒸汽，在压出端汽水混合器23中与油井来油进行混合，使出油经油水分离罐31的温度升至35-45℃，送往油水分离罐31。低温蒸汽发生污水罐22内的残存污水的温度因水蒸汽蒸发而降至10-20℃，减量之后被送入到站内污水处理系统。当本系统装置在初次冷状态启动时，辅助贮水罐24内已由外源注入10-20℃的水，并被管道阀门切换至在循环加热水泵25、低温蒸汽发生污水罐22之间进行循环。更进一步地，这里的油水蒸汽分离净化罐组件3包括若干油水分离罐31和若干净化罐32，且油水分离罐31和净化罐32依次串联接且相邻的两个油水分离罐31、相邻的两个油水分离罐31和净化罐32以及相邻的两个净化罐32之间分别通过连接管39相连。其中，分离罐和净化罐32均为带保温材料的圆柱形钢制罐，且分离罐和净化罐32上端分别设有罐顶排气呼吸阀阻火器36，且分离罐和净化罐32内部分别设有与连接管39相连的罐体液位装置37。优选地，这里的总进口7设置在油水蒸汽分离净化罐组件3的若干油水分离罐31中最远离净化罐32的一个油水分离罐31上，且总出口8设置在油水蒸汽分离净化罐组件3的若干净化罐32中最远离油水分离罐31的一个净化罐32上，且总出口8通过出油管38与炼油厂端相连。其中，这里的油水分离罐31和净化罐32上分别设有释放器35，且释放器35分别通过循环进水管33相连。油水分离罐31和净化罐32的功能主要是在油水混合物温度在45-50℃进行自然重力分离、动态气浮分离，使油中的含水量降至2％以下再以同样的温度向联合站炼油厂输油，并且保证罐体的安全运行。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了高温热泵循环组件1、高温电动蒸汽压缩机11、高温蒸汽发生污水罐12、汽水混合器13、污水循环泵14、爆气器15、低温蒸汽热泵循环组件2、低温电动蒸汽压缩机21、低温蒸汽发生污水罐22、压出端汽水混合器23、辅助贮水罐24、循环加热水泵25、油水蒸汽分离净化罐组件3、油水分离罐31、净化罐32、循环进水管33、循环出水管34、释放器35、罐顶排气呼吸阀阻火器36、罐体液位装置37、出油管38、连接管39、油井端4、炼油厂端5、外部贮水箱6、总进口7、分进口71、总出口8、分出口81等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

权利要求：1.一种采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，包括油水蒸汽分离净化罐组件3，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3一端和油井端4相连，另一端外接炼油厂端5，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3通过循环出水管34和高温热泵循环组件1的输入端相连，所述的高温热泵循环组件1具有两个输出端，高温热泵循环组件1其中一个输出端通过循环进水管33和油水蒸汽分离净化罐组件3相连通，且高温热泵循环组件1剩余一个输出端与低温蒸汽热泵循环组件2输入端相连，所述的低温蒸汽热泵循环组件2具有两输出端，所述的低温蒸汽热泵循环组件2其中一个输出端和油水蒸汽分离净化罐组件3相连通，且所述的低温蒸汽热泵循环组件2剩余一个输出端连接有与污水处理站相连的外部贮水箱6相连。2.根据权利要求1所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3具有与油井端4相连的总进口7以及与炼油厂端相连的总出口8，且所述的油水蒸汽分离净化罐组件3的循环进水管33和总进口7分别并联在油井端4上。3.根据权利要求2所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3具有分进口71和分出口81，且所述的油水蒸汽分离净化罐组件3的分进口71和循环进水管33相连，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3的分出口81和循环出水管34相连。4.根据权利要求2或3所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的高温热泵循环组件1包括与循环出水管34相连的高温蒸汽发生污水罐12，所述的高温蒸汽发生污水罐12通过高温电动蒸汽压缩机11和汽水混合器13的输入端相连，且所述的汽水混合器13的输入端分别和高温电动蒸汽压缩机11与循环出水管34相互并联接，且所述的汽水混合器13的输出端通过污水循环泵14和爆气器15相连，且所述的爆气器15连接在循环进水管33一端。5.根据权利要求4所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的低温蒸汽热泵循环组件2包括与高温蒸汽发生污水罐12相连的低温蒸汽发生污水罐22，所述的低温蒸汽发生污水罐22通过低温电动蒸汽压缩机21和压出端汽水混合器23相连，且所述的压出端汽水混合器23和油井端4相连，且所述的循环进水管33和总进口7分别与压出端汽水混合器23相并联接，且所述的低温蒸汽发生污水罐22通过循环组件和外部贮水箱6相连。6.根据权利要求5所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的循环组件包括与低温蒸汽发生污水罐22的进口相连的循环加热水泵25，且所述的循环加热水泵25和高温蒸汽发生污水罐12分别并联在低温蒸汽发生污水罐22的进口上，且所述的低温蒸汽发生污水罐22具有两个出口，且低温蒸汽发生污水罐22其中一个出口和低温电动蒸汽压缩机21相连，低温蒸汽发生污水罐22剩余一个出口通过辅助贮水罐24和循环加热水泵25相连，且所述的外部贮水箱6分别和辅助贮水罐24与低温蒸汽发生污水罐22未连接低温电动蒸汽压缩机21的一个出口相连。7.根据权利要求2所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的油水蒸汽分离净化罐组件3包括若干油水分离罐31和若干净化罐32，且所述的油水分离罐31和净化罐32依次串联接且相邻的两个油水分离罐31、相邻的两个油水分离罐31和净化罐32以及相邻的两个净化罐32之间分别通过连接管39相连。8.根据权利要求7所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的总进口7设置在油水蒸汽分离净化罐组件3的若干油水分离罐31中最远离净化罐32的一个油水分离罐31上，且所述的总出口8设置在油水蒸汽分离净化罐组件3的若干净化罐32中最远离油水分离罐31的一个净化罐32上，且所述的总出口8通过出油管38与炼油厂端相连。9.根据权利要求7所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的油水分离罐31和净化罐32上分别设有释放器35，且所述的释放器35分别通过循环进水管33相连。10.根据权利要求7所述的采油集输站油水分离净化罐热泵热回用系统装置，其特征在于，所述的分离罐和净化罐32均为带保温材料的圆柱形钢制罐，且所述的分离罐和净化罐32上端分别设有罐顶排气呼吸阀阻火器36，且所述的分离罐和净化罐32内部分别设有与连接管39相连的罐体液位装置37。

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