一种油田采出液短流程预分水处理装置技术领域
本发明涉及油田开发中油井产出液的处理系统，特别是一种油田采出液短流程预
分水处理装置。
背景技术
经过几十年的开发，国内大部分油田都进入高含水甚至是特高含水期，采出液量
不断增加，给油田地面处理系统带来负荷增加、能耗上升等一系列问题。在集输流程前端进
行采出液预处理，可以实现30%-50%污水就地回注，减轻集输系统负担，降低生产成本。
传统的旋流器只能进行气液分离或分离油水密度差较大的油水两相，而且对于污
水中悬浮固体去除效果较差，一般用于油水处理工艺的中间后端处理环节，前端污水预处
理到一定指标后再进一步处理，对入口的来液有一定的水质要求。
一般的采出液处理装置如三相分离器采用各种分离原理，分离效率高，但占地面
积较大，需要操作维护，且不具有污水处理功能。
中国专利“围栏式油气水三相分离装置”，专利申请号201210435339.5，公开了一
种能够进行油井采出液预处理的气、油和水的分离装置，该装置利用了油井采出液中气、油
和水的密度差异，采用多级旋流器分离和梯型管进行分离，取得了较好的效果。但该装置仍
然存在着二方面的问题，一是，当来液中含有泥砂时，该装置不能分离出泥砂；二是装置排
出水中含有的悬浮固体浓度还有待进一步去除，这二方面造成了装置出水口的产出水中固
体含量有时不达标，不能直接向水井中进行回注。
发明内容
为解决上述问题，发明了一种油田采出液短流程预分水处理装置，实现了油井采
出液的油、气、水分离的同时，还能除去泥砂和悬浮固体，达到污水回注标准。
本发明采用如下的技术方案：
一种油田采出液短流程预分水处理装置，一级以上油水分离旋流器相串联，前一级油
水分离旋流器的中出口与后一级油水分离旋流器的入口相接，油水分离旋流器的上出口均
与排油管线相连接；末一级油水分离旋流器的中出口与梯型管的入口相连接，一级油水分
离旋流器的入口还与气液砂分离器相连接。
优选实施例一：所述的气液砂分离器是旋流器，在旋流器的底部设置旋流器下出
口，旋流器上出口与排气管线相连接，旋流器中出口与一级油水分离旋流器的入口相连接。
梯型管下部设置气泡发生器，气泡发生器与梯型管的连接处不与任何垂直分离管的垂直投
影面相重叠；总气管线上设置分气管线，分气管线与气泡发生器相连通；总气管线的气体入
口同时与排气管线和气泵相连接。
优选实施例二：所述的气液砂分离器是复式梯型管，复式梯型管包括横向设置的
上平管、中平管和下斜管，其中上平管和中平管水平设置，下斜管倾斜设置，上分离管沟通
上平管和中平管，下分离管沟通中平管和下斜管；在上平管的端部设置复式梯型管上出口
与排气管线相连接，在中平管的端部设置复式梯型管中出口与一级油水分离旋流器的入口
相连接，在下斜管的低端设置复式梯型管下出口。所述的复式梯型管的下分离管是垂直设
置或倾斜设置。梯型管下部设置气泡发生器，气泡发生器与梯型管的连接处不与任何垂直
分离管的垂直投影面相重叠；总气管线上设置分气管线，分气管线与气泡发生器相连通；总
气管线的气体入口同时与排气管线和气泵相连接。
优选实施例三：所述的气液砂分离器是旋流器与梯型管二的复合体，在旋流器的
底部设置旋流器下出口，旋流器上出口与排油管线相连接，旋流器中出口与一级油水分离
旋流器的入口相连接，梯型管二的上出口与排油管线相连接，梯型管二的下出口与旋流器
的入口相连接。梯型管下部设置气泡发生器，气泡发生器与梯型管的连接处不与任何垂直
分离管的垂直投影面相重叠；总气管线上设置分气管线，分气管线与气泡发生器相连通；总
气管线的气体入口同与气泵相连接。
优选实施例四：所述的气液砂分离器是旋流器，在旋流器的底部设置旋流器下出
口，旋流器上出口与排气管线相连接，旋流器中出口与一级油水分离旋流器的入口相连接。
在旋流器与一级油水分离旋流器的连接管线上以及末级油水分离旋流器与梯型管的连接
管线上各自串接一个混气器，混气器的气体入口同时与排气管线和气泵相连接。
优选实施例五：所述的气液砂分离器是复式梯型管，复式梯型管包括横向设置的
上平管、中平管和下斜管，其中上平管和中平管水平设置，下斜管倾斜设置，上分离管沟通
上平管和中平管，下分离管沟通中平管和下斜管；在上平管的端部设置复式梯型管上出口
与排气管线相连接，在中平管的端部设置复式梯型管中出口与一级油水分离旋流器的入口
相连接，在下斜管的低端设置复式梯型管下出口。所述的复式梯型管的下分离管是垂直设
置或倾斜设置。在一级油水分离旋流器与二级油水分离旋流器的连接管线上以及末级油水
分离旋流器与梯型管的连接管线上各自串接一个混气器，混气器的气体入口同时与排气管
线和气泵相连接。
优选实施例六：所述的气液砂分离器是旋流器与梯型管二的复合体，在旋流器的
底部设置旋流器下出口，旋流器上出口与排油管线相连接，旋流器中出口与一级油水分离
旋流器的入口相连接，梯型管二的上出口与排油管线相连接，梯型管二的下出口与旋流器
的入口相连接。在末级油水分离旋流器与梯型管的连接管线上串接一个混气器，混气器的
气体入口与气泵相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
①由于采用了旋流器并在其底部设置了出砂口，或采用了复式梯型管并在其下部倾斜
管的低端设置出砂口，由于泥砂的密度高，在旋流器或复式梯型管就泥砂进行了有效分离。
②本装置在装置的不同部位设置了混气器对采出液进行气浮处理，可根据产出液
的不同产量和特性选择不同的气浮方式，有利于更好地去除产出水中的悬浮固体和油滴。
③本装置可利用本装置本身分离出的气体进行气浮处理，能够减少装置体积，减
少了装置建设投资和气浮处理所需气体费用。
④采出液预处理装置占地少，采用物理方法处理，不添加化学药剂，能实现无人值
守，因此可应用于计量站甚至采油井口，在有限的时间和场地空间实现污水快速就地分水、
就地回注。
附图说明
前面简单地描述了本发明，接下来参考描述本发明的以下具体实施例的图纸进一
步、详细地叙述本发明。这些图纸只描述了该发明的一些典型的实施例，因此不能认为是限
制本发明的范围。在这些图纸中：
图1是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例一的结构示意图。
图2是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例二结构示意图，图
中的下分离管是垂直设置。
图3是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例二结构示意图，图
中的下分离管是倾斜设置。
图4是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例三的结构示意图。
图5是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例四的结构示意图。
图6是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例五结构示意图，图
中的下分离管是垂直设置。
图7是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例五结构示意图，图
中的下分离管是倾斜设置。
图8是本发明的油田采出液短流程预分水处理装置优选实施例六结构示意图。
图9是气泡发生器的结构示意图。
具体实施方式
见图1和图9所示，一级油水分离旋流器2和二级油水分离旋流器3相串联，一级油
水分离旋流器2的中出口与二级油水分离旋流器3的入口相接，一、二级油水分离旋流器的
上出口均与排油管线8相连接；二级油水分离旋流器3的中出口与梯型管9的入口相连接，一
级油水分离旋流器2的入口还与旋流器1相连接。梯型管的上水平管的出口与排油管线8相
连接，下水平管的出口与排水管线13相连接，排出分离出来的水。
旋流器1、一级油水分离旋流器2和二级油水分离旋流器3都是旋流器，其结构和工
作原理基本上与“一种轴流式同向出流旋流分离器，中国专利，专利申请号
201210196516.9”和“一种管道式导流片型油水分离器的徐水装置，中国专利，专利申请号
201110220538.X”相同。旋流器都是在侧壁的上部设置来液入口，在侧壁的下部设置密度较
大分离液的出口，在本申请文件中称为中出口；在顶部设置密度较小分离液或气的出口。所
不同的是在旋流器1的底部增加了旋流器下出口10用于排出分离出的泥砂。所述的油水分
离旋流器相串联是指前一级油水分离旋流器的中出口与后一级油水分离旋流器的入口相
连接。本申请文件中各出口与入口之间的连接指的是用管线进行的连接。
油井的产液中往往含有少量的泥砂和不等量的天然气，为了提高分离效率，减少
后一级分离器的磨蚀和堵塞，使装置排出分离水达到回注水的标准，需要首先把泥砂和气
体从油井的产液中分离出来。按照各旋流器的功能区分，把旋流器1称为气液砂分离器，其
旋流器上出口12排出分离出的气体进入排气管线7，旋流器下出口10用于排出分离出的泥
砂。把用于分离油水的旋流器称为油水分离旋流器，根据油井的产液情况，油水分离旋流器
可以使用1～4个，多个油水分离旋流器串联使用，把处于初始来液端的油水分离旋流器称
为一级油水分离旋流器，后面的则依次类推为二级油水分离旋流器、三级油水分离旋流器、
四级油水分离旋流器。
为了提高处理效果，进一步分离悬浮的固体颗粒和小油滴，还可增设气浮系统，包
括总气管线5、分气管线6、气泵4、气泡发生器15和相应的连接管线。
梯型管9下部设置气泡发生器15，为提高气浮效果，气泡发生器15与梯型管9的连
接处不与任何垂直分离管14的垂直投影面相重叠；总气管线5上设置分气管线6，分气管线6
与气泡发生器15相连通；总气管线5的气体入口同时与排气管线7和气泵4相连接。
气泡发生器15的结构见图9所示，气泡发生器15包括壳体16和多孔板17。多孔板17
安装在壳体16内，多孔板17下方与壳体16之间有空腔。多孔板17是用来产生气泡的，是一种
带有大量小孔的介质，它可以是一块金属板，在板上钻有小孔，小孔的直径不大于0.1mm；多
孔板也可以使用石英砂加树脂胶结形成，这种使用树脂胶结石英砂的方法在油田预制防砂
管的制作中广泛使用。
生产中如果排气管线7中的气量充足，则可不使用气泵4，如果排气管线7中的气量
不足，则可使用气泵4通过外接气源补充。这样的设计，充分利用了本系统的分离气，可降低
操作费用。
在本装置中的管线上根据需要可设置阀门和流量计，如图1中所示，以下的实施例
的说明中不再赘述。
参见图2，在本实施例中，所述的气液砂分离器是复式梯型管21，复式梯型管21包
括横向设置的上平管22、中平管24和下斜管25，其中上平管22和中平管24水平设置，下斜管
25倾斜设置，上分离管23沟通上平管22和中平管24，下分离管26沟通中平管24和下斜管25；
在上平管22的端部设置复式梯型管上出口27与排气管线7相连接，在中平管24的端部设置
复式梯型管中出口28与一级油水分离旋流器2的入口相连接，在下斜管25的低端设置复式
梯型管下出口29。所述的复式梯型管21的下分离管26是垂直设置。为了提高处理效果，进一
步分离悬浮的固体颗粒和小油滴，设置气浮系统，其结构与连接方式与图1完全相同。在本
实施例中，油水分离旋流器设置了三级，包括一级油水分离旋流器2、二级油水分离旋流器
3、三级油水分离旋流器20。
图3所示的装置结构与图2不同之处在于所述的复式梯型管21的下分离管26是倾
斜设置，其它部分完全相同。
当油井的产出液所含天然气量较少时，就不必考虑气体的分离，这时图2实施例中
的结构可以简化，省去排气管线，简化后的结构参见图4，在本实施例中所述的气液砂分离
器是旋流器1与梯型管二41的复合体，在旋流器1的底部设置旋流器下出口10用于排出泥
砂，旋流器上出口12与排油管线8相连接，旋流器中出口11与一级油水分离旋流器2的入口
相连接，梯型管二41的上出口与排油管线8相连接，梯型管二41的下出口与旋流器1的入口
相连接。在本实施例的设置中，气浮系统的设置与图1的不同之处在于混气器只与气泵4相
连接。
参见图5，为了进一步提高悬浮物的分离效果，在图1结构的基础上改进了气浮系
统。在旋流器1与一级油水分离旋流器2的连接管线上以及末级油水分离旋流器与梯型管9
的连接管线上各自串接一个混气器50，混气器50的气体入口同时与排气管线7和气泵4相连
接。在图5中，末级油水分离旋流器是指二级油水分离旋流器3。
本申请文件中，混气器50的结构可采用“基于板式微孔介质发泡机理的微细气泡
发生装置，中国专利，专利申请号201410239584.8”所公开的结构以及其它类似的能够产生
气泡的混气装置。
参见图6和图7，为了进一步提高悬浮物的分离效果，在图2和图3结构的基础上改
进了气浮系统。在一级油水分离旋流器2与二级油水分离旋流器3的连接管线上以及末级油
水分离旋流器与梯型管9的连接管线上各自串接一个混气器50，混气器50的气体入口同时
与排气管线7和气泵4相连接。在图6或图7中，末级油水分离旋流器是指二级油水分离旋流
器20。
参见图8，本实施例是在图4实施例的基础上，对气浮系统的改进，在末级油水分离
旋流器与梯型管9的连接管线上串接一个混气器50，混气器50的气体入口与气泵4相连接。
在图8中，末级油水分离旋流器是指二级油水分离旋流器20。
本文所述的实施例仅仅为典型实施例，但不仅限于这些实施例，本领域的技术人
员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、
组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明，而是根据权利
要求来定义，保护范围包括权利要求的标的的所有等价物。