[发明专利]轴流式水下三级分离方法及其控制系统

摘要

本发明提供了一种轴流式水下三级分离方法及其控制系统，应用于海底油井产液的水下直接分离。该水下分离系统依据轴流式三级油水分离工艺及其控制系统，将原油和生产污水处理设备由海上平台组块移至水下系统，从而简化油气集输和生产污水处理流程，降低流程运行耗能，最终实现油水高效分离；第一级轴流式油气水分离处理分离出油气中大部分的水，第二级轴流式快速分离处理脱除一级生产污水中大部分的油相，第三级轴流式深度分离处理脱除二级生产污水中的剩余油相；水下输送系统通过水下输送泵将各级油液增压后直接外输，分离控制系统远程自动控制各级水下分离作业并调控油井产液和含气原油的流量，且保证各级油液增压后的瞬时流压始终一致。

主权项

1.一种轴流式水下三级分离方法及其控制系统，主要由第一级分离系统、第二级分离系统、第三级分离系统、水下输送系统和分离控制系统组成，实施水下三级轴流式油水分离和水下外输增压的作业流程，其特征在于：一第一级分离系统；所述第一级分离系统采用单层轴流管体，油井产液经各井水下采油树由水下管汇而汇集至第一级分离系统，实施第一级轴流式油气水分离处理，将大部分的水从油气中分离出来；油井产液在第一级分离管体内形成分股高速旋流束并沿管壁轴向高速旋转，高速轴流场中一级油液经一级油液排出口进入水下输送泵进行加压，而一级生产污水则由一级污水排出口进入第二级分离系统；一第二级分离系统；所述第二级分离系统采用双层轴流管体，第一级分离处理后含油量较高的一级生产污水进入第二级分离系统，实施第二级轴流式快速分离处理，分离出一级生产污水中大部分的油相；一级生产污水进入第二级分离外层管体充分缓冲，而后在第二级分离内层管体形成分层旋流并逐步汇流为整股高速旋转流，高速轴流场中二级生产污水经二级污水排出口进入第三级分离系统，二级油液则经二级油液排出口进入水下输送泵进行加压；一第三级分离系统；所述第三级分离系统采用管束式并联轴流管体，第二级分离处理后水中含油量较低的二级生产污水进入第三级分离系统，实施第三级轴流式深度分离处理，脱除二级生产污水中的剩余油相；二级生产污水进入第三级分离管体进行充分缓冲，而后在第三级分离管体内呈管束式均匀布置的各并联轴流管体内形成分层旋流并汇流为整股高速旋转流，管束式多轴流场中净化水经净化水排出口进入输水管汇中，三级油液则经三级油液排出口进入水下输送泵进行加压；一水下输送系统；所述水下输送系统通过水下输送泵将三级水下分离后的各级油液在水下增压后直接进行外输，一级油液、二级油液和三级油液分别经入口管汇进入各水下增压泵，且加压至相同流压值后由出口管汇汇集于同一输油管汇内并形成整股的含气原油；一分离控制系统；所述分离控制系统通过各水下压力泄放阀自动释放第二级分离外层管体和第二级分离内层管体、第三级分离管体和各并联轴流管体以及各水下增压泵内的压力，并通过靶式流量计和流量变送器实时测量二级生产污水和净化水的流量，靶式流量计选用SBL系列智能靶式流量计，采用力感应式传感器作为计量和敏感传递元件；第一级分离的分离控制系统通过电磁流量计对油井产液进行精确计量，通过水下紧急关断阀自动关闭并停止油井产液和一级油液的供给，同时通过压力变送器、压力转换器和水下控制阀自动调控油井产液的流量，并通过压力变送器、气电转换器、三通电磁阀和气动控制阀自动调整一级生产污水的流量；第二级分离的分离控制系统通过压差变送器、压差式气电转换器和压差式气动控制阀自动调整二级油液的流量，同时通过压力变送器、气电转换器、三通电磁阀和气动控制阀自动调整二级生产污水的流量；第三级分离的分离控制系统通过压差变送器、压差式气电转换器和压差式气动控制阀自动调整三级油液的流量，同时通过压力变送器、气电转换器、三通电磁阀和气动控制阀自动调整净化水的流量；水下外输增压的分离控制系统通过压力变送器实时掌握各级油液的压力状况，同时通过压力变送器和多向转换器自动控制各变频器的频率以及各水下变频电机和水下增压泵的转速，使各级油液增压后的瞬时压力值始终保持一致，并通过压差变送器、压差式气电转换器和压差式气动控制阀自动调整含气原油的流量。