本發(fā)明涉及油氣集輸系統(tǒng)，尤其涉及一種利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)：

1、在油氣集輸系統(tǒng)中，油水分離是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到原油的質(zhì)量和后續(xù)處理的效率。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們不斷尋求更高效、更環(huán)保的油水分離技術(shù)。

2、電脫水是廣泛應(yīng)用于油田地面集輸系統(tǒng)的一種用于處理原油乳狀液的重要油水分離技術(shù)。其基本原理為通過外加電場作用，利用油水兩相電學(xué)性質(zhì)的差異促進(jìn)油中水滴的遷移、聚結(jié)與沉降，并最終實(shí)現(xiàn)油水分離。然而，傳統(tǒng)的原油電脫水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需要大量電能供給，這導(dǎo)致系統(tǒng)能耗較高，顯著增加了油田地面工程的運(yùn)營成本；另外，在進(jìn)入電脫水設(shè)備之前，為了提高油水分離效率，通常需要對原油進(jìn)行加熱預(yù)處理，這不僅需要額外的加熱設(shè)備以及能源消耗，還使得原油電脫水系統(tǒng)的操作流程復(fù)雜、運(yùn)行效率低下。

3、地?zé)崮苁且环N新興的可再生能源，具有二氧化碳排放量少、不受天氣和季節(jié)氣候變化影響等優(yōu)勢，在中低溫?zé)崮芄┙o與發(fā)電領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。然而，大規(guī)模地?zé)崮苌a(chǎn)系統(tǒng)所產(chǎn)出的熱能與電能無法就地使用，通常需要外輸至消費(fèi)地點(diǎn)，這導(dǎo)致了能量的損失以及設(shè)施建設(shè)與維護(hù)成本的增加。油田地面設(shè)施尤其是電脫水系統(tǒng)通常需要大量的能量供應(yīng)，但現(xiàn)有的地?zé)崮苌a(chǎn)系統(tǒng)在集成時(shí)面臨一些具體挑戰(zhàn)。首先，現(xiàn)有系統(tǒng)的輸出溫度與油田設(shè)施的需求溫度存在差異，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率低下。其次，傳統(tǒng)地?zé)崮芄?yīng)模式難以提供充足的電力，未能充分滿足原油電脫水的能源需求，導(dǎo)致能源整體利用率不高。

4、綜上所述，當(dāng)前油田電脫水系統(tǒng)普遍存在能耗高、流程復(fù)雜以及運(yùn)行成本高等缺陷，而現(xiàn)有技術(shù)中未實(shí)現(xiàn)地?zé)崮芘c油田電脫水的有效集成，難以解決油水分離與地?zé)崮芟倪^程中能源利用不充分的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)及工作方法，將原油電脫水工藝、地?zé)衢W蒸循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)相結(jié)合，不僅能夠快捷高效地對原油乳狀液實(shí)施預(yù)加熱處理以及油水高效分離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了熱能與電能的直接回收利用，保障了地?zé)崮芘c電力的充足、穩(wěn)定供應(yīng)；在解決原油脫水流程復(fù)雜低效問題的同時(shí)，大幅度降低了油田地面工程的運(yùn)行與維護(hù)成本；同時(shí)該系統(tǒng)對地?zé)崮苓M(jìn)行了梯級利用，巧妙地實(shí)現(xiàn)了地?zé)崮茌敵鰷囟扰c電脫水需求溫度的匹配并有效提高了脫水系統(tǒng)的熱效率與發(fā)電效率；具有結(jié)構(gòu)合理緊湊、控制安全靈活、高效節(jié)能、實(shí)用性強(qiáng)以及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、一種利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，包括：原油加熱與分離系統(tǒng)，包括電脫水器，電脫水器的冷流進(jìn)口側(cè)連接第一換熱器，冷流出口側(cè)連接第二換熱器；地?zé)衢W蒸循環(huán)系統(tǒng)，包括閃蒸罐和蒸汽透平膨脹機(jī)，閃蒸罐的工質(zhì)進(jìn)口側(cè)與地?zé)徇B接，閃蒸罐的液相出口端依次連接第二換熱器和第一換熱器，閃蒸罐的氣相出口端依次連接蒸汽透平膨脹機(jī)和第三換熱器，蒸汽透平膨脹機(jī)為電脫水器供電；有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，包括有機(jī)工質(zhì)泵和有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)，有機(jī)工質(zhì)泵的出口側(cè)依次連接第三換熱器、有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)和第一換熱器，有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)為電脫水器供電。

4、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種如上所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)的工作方法，包括：原油乳狀液被送入第一換熱器，利用第二換熱器排出的地?zé)崴陀袡C(jī)朗肯透平膨脹機(jī)釋放的乏氣加熱，接著，經(jīng)過電脫水器進(jìn)行油水分離，分離出的脫水原油在第二換熱器中被加熱后，進(jìn)入原油集輸管網(wǎng)；地?zé)崴_采的汽水混合物送入閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，液態(tài)水利用第二換熱器和第一換熱器用于加熱脫水原油和原油乳狀液，分離出的蒸汽則用于發(fā)電為電脫水器提供電力，乏氣經(jīng)過第三換熱器冷凝后回灌地下，完成地?zé)嵫h(huán)；有機(jī)工質(zhì)通過增壓后在第三換熱器中被加熱氣化，進(jìn)入有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)發(fā)電為電脫水器提供電力，發(fā)電后的乏氣在第一換熱器中被冷卻液化并進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，形成有機(jī)朗肯循環(huán)。

5、本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

6、1、本發(fā)明將原油電脫水工藝、地?zé)衢W蒸循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)巧妙結(jié)合，利用地?zé)崴訜崦撍停岣吡嗽屯廨敎囟纫越档驮凸茌斪枇?，同時(shí)還利用地?zé)崴陀袡C(jī)工質(zhì)乏氣的余熱對原油乳狀液預(yù)加熱，顯著降低了原油乳狀液的粘度以及油水界面膜強(qiáng)度，加速了油中水滴的聚結(jié)與沉降，在簡化處理流程、降低運(yùn)行成本的同時(shí)有效提高了油水分離效率；通過將地?zé)嵴羝蛎涀龉Πl(fā)電以及有機(jī)朗肯循環(huán)所生成的電能整合共同供給電脫水器，大幅降低了原油脫水的能耗；采用地?zé)崴占械蜏氐責(zé)崮?，并作為熱源供給地?zé)衢W蒸循環(huán)，吸熱后的汽水混合物通過閃蒸分離后，分別為脫水原油的外輸加熱、原油乳狀液的預(yù)加熱以及有機(jī)朗肯循環(huán)提供熱量，實(shí)現(xiàn)對地?zé)崮艿母咝Ю谩?/p>

7、2、本發(fā)明既保證了原油乳狀液的快捷預(yù)處理以及高效的油水分離，又實(shí)現(xiàn)了電能的自給自足；在解決原油脫水流程復(fù)雜低效問題的同時(shí)，大幅度降低了油田地面工程的運(yùn)行與維護(hù)成本；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對地?zé)崮艿奶菁壚?，有效提高了系統(tǒng)的熱效率與發(fā)電效率；具有結(jié)構(gòu)合理緊湊、控制安全靈活、高效節(jié)能、實(shí)用性強(qiáng)以及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

8、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述原油加熱與分離系統(tǒng)還包括原油乳狀液泵，所述原油乳狀液泵的工質(zhì)出口側(cè)接入第一換熱器的冷流進(jìn)口側(cè)，第一換熱器的冷流出口側(cè)連入電脫水器的進(jìn)液口，臥式電脫水器的油出口接入第二換熱器的冷流進(jìn)口側(cè)。

3.如權(quán)利要求2所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述第二換熱器的冷流出口側(cè)連至原油集輸管網(wǎng)，所述電脫水器的水出口連至污水處理站。

4.如權(quán)利要求1所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述地?zé)衢W蒸循環(huán)系統(tǒng)中，閃蒸罐的液相出口端連接第二換熱器的熱流進(jìn)口側(cè)，第二換熱器的熱流出口側(cè)連接第一換熱器的熱流進(jìn)口側(cè)；閃蒸罐的氣相出口端連接蒸汽透平膨脹機(jī)的進(jìn)口側(cè)，蒸汽透平膨脹機(jī)的出口側(cè)連接第三換熱器的熱流進(jìn)口側(cè)。

5.如權(quán)利要求4所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述地?zé)衢W蒸循環(huán)系統(tǒng)還包括地?zé)崴?、?jié)流閥和地?zé)岜?，地?zé)崴某隹趥?cè)連入節(jié)流閥的進(jìn)口側(cè)，節(jié)流閥的出口側(cè)與閃蒸罐的工質(zhì)進(jìn)口側(cè)相連通，第三換熱器的熱流出口側(cè)接入地?zé)岜玫倪M(jìn)口側(cè)。

6.如權(quán)利要求5所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述地?zé)衢W蒸循環(huán)系統(tǒng)還包括混合器和回灌井，第一換熱器的頂部熱流出口側(cè)與混合器的一個(gè)入口端相連通，地?zé)岜玫某隹趥?cè)與混合器的另一個(gè)入口端相連通，混合器的出口端通入回灌井。

7.如權(quán)利要求1所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機(jī)工質(zhì)泵的出口側(cè)連接第三換熱器的冷流進(jìn)口側(cè)，第三換熱器的冷流出口側(cè)與有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)的進(jìn)口側(cè)相連通，有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)為電脫水器供電，有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)的出口側(cè)連接第一換熱器的熱流進(jìn)口側(cè)，第一換熱器的熱流出口側(cè)連接有機(jī)工質(zhì)泵的進(jìn)口側(cè)。

8.如權(quán)利要求7所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的工質(zhì)包括r245fa五氟丙烷、r365mfc五氟丁烷、n-nonane正壬烷、n-octane正辛烷或n-pentane正戊烷。

9.如權(quán)利要求2所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)，其特征在于，所述原油乳狀液泵的工質(zhì)進(jìn)口側(cè)的工質(zhì)為原油乳狀液，含水率質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于30％；所述電脫水器的油出口的工質(zhì)為脫水原油，含水率質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于或等于0.5％；所述電脫水器的水出口的工質(zhì)為含油污水，含油量不大于1000mg/l。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油氣集輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用地?zé)崮艿脑碗娒撍到y(tǒng)及工作方法。系統(tǒng)包括：原油加熱與分離系統(tǒng)，電脫水器的冷流進(jìn)口側(cè)連接第一換熱器，冷流出口側(cè)連接第二換熱器；地?zé)衢W蒸循環(huán)系統(tǒng)，閃蒸罐的工質(zhì)進(jìn)口側(cè)與地?zé)徇B接，閃蒸罐的液相出口端依次連接第二換熱器和第一換熱器，閃蒸罐的氣相出口端依次連接蒸汽透平膨脹機(jī)和第三換熱器；有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)，有機(jī)工質(zhì)泵的出口側(cè)依次連接第三換熱器、有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)和第一換熱器，有機(jī)朗肯透平膨脹機(jī)為電脫水器供電。通過本發(fā)明不僅能夠快捷高效地對原油乳狀液實(shí)施預(yù)加熱處理以及油水高效分離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了熱能與電能的直接回收利用。

技術(shù)研發(fā)人員：楊東海,李默翻,羅小明,呂宇玲,冷曉熳,黃怡然
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6