在油田開發(fā)過程中，油井產(chǎn)出液中不但含有大量的水，而且還有一些固體雜質(zhì)，其中一部分雜質(zhì)是非常細小的顆粒(中值粒徑100微米左右)，難于處理,若使其直接進入地面水處理系統(tǒng)中，將增大能量消耗，造成工藝管網(wǎng)的堵塞和腐蝕。這些沉淀物如不定期排出，設(shè)備處理能力勢必下降，處理后的水質(zhì)達不到指標要求，影響油田的正常生產(chǎn)，設(shè)備排出的污泥如果處理不當，又會對環(huán)境造成污染。目前油田地面工藝中對固體顆粒的處理的方法主要是采用重力沉降加過濾的方式[1]。但其處理時間長，工作效率較低，成本高。這種處理工藝已逐漸不適應(yīng)油田開發(fā)的經(jīng)濟效益要求，因此快速有效地分離油井采出液中的固體雜質(zhì)已成為亟待解決的重大技術(shù)課題。
華北油田旋流油水分離器的原理及結(jié)構(gòu)介紹
華北油田旋流油水分離器是一種應(yīng)用非常廣泛的非均相混合物分離設(shè)備。旋流油水分離器工作的基本原理是將具有一定密度差的液—液、液—固、液—氣、氣—固等兩相或多相混合物以一定的壓力(或初速度)。
含油污水沿切線方向進入圓筒渦旋段后形成旋流，進入縮徑段后由于截面的改變，使流速增大形成螺旋流態(tài)，由于油和水的密度差，水附著于旋流管壁而油滴向中心移動。流體進入細錐段后，截面不斷縮小，流速繼續(xù)增加，離心力也隨著增大，小油滴被擠入錐管中心聚合形成油心，在凈化水沿著旋流管壁呈螺旋線向前流動的同時，低壓區(qū)的油芯向后流動并從溢流口排出，而凈化水則由集水腔流出，從而完成了油水分離。
影響旋流油水分離器性能的因素
影響旋流油水分離器工作的因素有許多，其中主要因素有：
油滴粒徑:油滴粒徑越大，旋流器的分離效率越高；對應(yīng)于某種旋流器有一臨界油滴粒徑，小于此粒徑的油滴基本上不能被分離。本設(shè)備油滴粒徑的臨界值為10μm。
溫度：液體溫度越高，液體的粘度也越低。旋流器的分離率在低粘度時升高，因此溫度與旋流器的分離效率成正比。
密度：旋流器的分離效率與油水密度差成正比。
化學藥劑：一般說來化學藥劑對旋流器的分離沒有直接的關(guān)系，但可以采用在旋流器的上游添加破乳化藥劑來增大油滴粒徑或消除乳化，提高旋流器的分離效率。
顆粒：小顆粒可使乳化穩(wěn)固從而降低旋流器的分離效率，砂粒在分離過程中隨出水被洗出。
華北油田旋流油水分離器由入口段、收縮段、分離段、出口直管段四個回轉(zhuǎn)體按照順利連接。這四段又被稱為：渦旋腔室段、大錐端、小錐段、尾直管段。除油效果在原來的基礎(chǔ)上進一步提高，進水的壓力能夠盡可能轉(zhuǎn)化成離心力，提高油水分離效果。含油污水通過水入口進入旋流式油水分離器，分配到容器內(nèi)的每個旋流子上，形成旋流，在離心力的作用下，實現(xiàn)油水分離，分離后的水從水口排出，油從油出口排出。
華北旋流油水分離器增壓方式選型：
1)在相同操作參數(shù)情況下，采用離心泵增壓時，旋流管單管的分離效率明顯低于采用螺桿泵增壓時的分離效率，離心泵在高速旋轉(zhuǎn)時對油滴有嚴重的破壞現(xiàn)象是造成這一結(jié)果的主要原因。
2)在現(xiàn)場應(yīng)用的過程中，建議選擇單螺桿泵或低速離心泵等低剪切泵作為理想的增壓方式。
近年來，我國許多油田也在積極進行旋流油水分離器的應(yīng)用試驗研究，并已顯示出良好的前景，油水分離用旋流油水分離器已應(yīng)用于生產(chǎn)實際，并取得了良好的效果。旋流油水分離器功能多、結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、安裝方便、運行費用低、使用方便靈活、工藝比較簡單，特別是分離過程實現(xiàn)閉路循環(huán)，不產(chǎn)生二次污染。尤其是旋流油水分離器中高速離心力產(chǎn)生的加速度為重力加速度g的幾百倍甚*千倍，對于固-液旋流油水分離器來說可*地改善處理效果，減少進入后續(xù)工藝中的細顆粒雜質(zhì)含量，降低后續(xù)工藝的處理難度。開展細顆粒分離用固-液旋流油水分離器的研究，其目的就是要快速有效地完成污水中固體顆粒(尤其是細小顆粒)的處理，減少設(shè)備投資，減小占地面積，簡化工藝流程，降低運行成本。因此細顆粒分離用固-液旋流油水分離器的研制將會促進產(chǎn)出液分離技術(shù)水平的進一步提高，對降低原油采出成本有著極其重要的意義。
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