稠油的油砂分離試驗設備及分離方法與流程
2024-02-24 02:37:15
本發明涉及到稠油中油砂分離的實驗設備技術領域，更加具體來說是稠油的油砂分離試驗設備及分離方法。
背景技術：
稠油是指地層條件下，粘度大於5000毫帕·秒的原油，稠油的主要特徵是相對密度大、黏度高，流動性差，常表現為非牛頓特性；同時稠油油藏為巖性疏鬆的砂巖、礫砂巖油藏，稠油黏度高，攜砂能力強，對於稠油的開採一般出砂比較嚴重；根據稠油的黏溫特性可以知道稠油黏度在溫度升高時會大幅減小，增加稠油的流動性。
對於開採稠油或超稠油的開採，一般採用射孔完井，襯管完井和礫石充填完井等方式，在評價襯管完井和礫石充填完井的防砂效果時，需要對現場稠油或超稠油進行油砂分離，較為精準測量原油出砂量；目前室內稠油和超稠油的油砂分離採用化學萃取方式，無法萃取稠油中臘質，含砂量測量不準確，並且萃取速度慢。
技術實現要素：
本發明的第一目的在於克服上述背景技術的不足之處，而提出稠油的油砂分離試驗設備。
本發明的目的是通過如下技術方案來實施的：稠油的油砂分離試驗設備，它包括恆溫水浴鍋、真空抽濾機、分離漏鬥、濾杯和電動水泵；
所述的分離漏鬥底端插入到所述的濾杯中；
所述的恆溫水浴鍋的入口端通過管道與所述的分離漏鬥上設置的分離漏鬥出水口連接，所述的恆溫水浴鍋出口端通過管道與所述的電動水泵內的水泵上的進口端連接；所述的水泵的出口端通過管道與所述的分離漏鬥上設置的分離漏鬥進水口連接，所述的分離漏鬥上設置的分離漏鬥進氣口通過管道與所述的真空抽濾機內的空氣壓縮機上設置的出氣端連接，所述的空氣壓縮機上進氣端通過管道與所述的濾杯上設置的濾杯出氣口連接。
在上述技術方案中：所述的分離漏鬥包括頂蓋、漏鬥過濾外殼和漏鬥主體組成，所述的漏鬥主體位於所述的漏鬥過濾外殼內，所述的漏鬥主體的下部漏鬥引流管過盈嵌套在所述的漏鬥過濾外殼中並伸入到所述的濾杯中；在所述的漏鬥主體上端蓋有頂蓋。
在上述技術方案中：在所述的頂蓋上設置有壓力控制裝置和溢流閥，在所述的頂蓋上的一側開有分離漏鬥進氣口；在所述的漏鬥過濾外殼的一側開有分離漏鬥進水口；在所述的漏鬥過濾外殼的下部一側開有分離漏鬥出水口。
在上述技術方案中：在所述的漏鬥主體內橫向設置有帶孔層，在所述的帶孔層上鋪設有濾紙；在所述的濾杯的杯口上塞有密封塞，在所述的密封塞上開有密封塞口，在所述的漏鬥過流殼的底部中間開有與所述的密封塞口同孔徑的漏鬥過流殼孔，所述的漏鬥主體下部設置的漏鬥引流管依次穿過所述的密封塞口和所述的漏鬥過流殼孔並伸入到所述的濾杯內部。
在上述技術方案中：在所述的漏鬥主體與所述的頂蓋接觸面的內表面套有氣動密封圈並通過螺釘緊固，在所述的漏鬥主體與所述的漏鬥過濾外殼接觸面的外表面套有液動密封圈並通過螺釘緊固。
在上述技術方案中：所述的電動水泵包括電動水泵馬達和水泵，所述的電動水泵馬達與所述的水泵中間通過聯軸器連接。
在上述技術方案中：所述的真空抽濾機包括電機和空氣壓縮機，所述的電機與所述的空氣壓縮機中間通過聯軸器連接。
本發明第二目的在於提出了一種分離方法：稠油的油砂分離試驗設備的分離方法，它包括如下步驟；
①、測量原油體積：取出的原油放在量杯中，待靜止後測量體積，依次重複測出所有油樣的體積；
②、過濾原油：含砂稠油分離前，預先根據稠油黏溫特性選定加入溫度，確定合適進出口壓差和濾紙規格；將選定濾紙放置在分離漏鬥帶孔平面上，根據選定溫度調節恆溫水浴鍋中恆溫水溫度，根據選定進出口壓差設置節流閥開啟條件，同時在分離漏鬥中盛入帶分離稠油；待溫水浴鍋中恆溫水溫度達到指定溫度打開電動水泵驅動恆溫水在分離漏鬥和恆溫水浴鍋中循環，待含砂稠油開始從分離漏鬥中分離時，打開真空抽濾機，迫使分離更加暢通，同時觀察壓力控制裝置；
③、乾燥過濾後的油砂：原油過濾後，原油中的砂和粘土會留在濾紙或篩網上，取出篩網或濾紙，標上標籤放在鼓風乾燥機中乾燥。乾燥箱內部溫度設置為80℃，同時打開鼓風開關往乾燥箱中鼓風，加快乾燥，每次乾燥油樣的時間大約為4小時；
④、稱量乾燥後的油砂：稱量乾燥後的篩網，並照相記錄。由於原油中含砂量較少，故測量使用高精度的電子秤，使用的電子稱精度為0.001g，能滿足試驗的精度範圍；
⑤、粒徑測試及試驗數據記錄和分析：取出過濾後的砂樣進行清洗稱量，並利用雷射粒度測試儀測試粒徑，記錄數據並對數據進行初步統計分析。
本發明具有如下技術優點：1、能有效提高油砂分離實驗過程中的實驗效率及實驗精度，降低濾紙上稠油附著的含量，減少由於稠油流動及過濾困難帶來的實驗失敗次數。2、本發明利用稠油的黏溫特性，通過對稠油的升溫，使稠油由非牛頓特性變為牛頓特性，使含砂稠油中砂粒通過濾紙分離出來並且濾紙上殘留稠油減少，同時在進出口有壓差，加速含砂稠油分離速度，最後對於濾紙進行烘乾稱重，濾紙重量淨增量即為該規格濾紙下含砂稠油中含砂重量。
3、本發明可以通過調節恆溫水溫度和進出口壓差，測量在不同溫度、不同壓差條件下含砂稠油在設備中分離速度；通過對濾紙規格的選擇，可以測量出含砂稠油的砂粒粒度分布情況，對於防砂效果好壞提供判斷標準。
附圖說明
圖1為本發明的整體結構示意圖。
圖2為本發明中分離漏鬥、密封塞和濾杯裝配的結構示意圖。
圖3為本發明中分離漏鬥的結構示意圖。
圖4為圖3中a處的局部放大示意圖。
圖中：恆溫水浴鍋1、壓力控制裝置2、溢流閥3、分離漏鬥4、分離漏鬥進氣口4.1、頂蓋4.2、氣動密封圈4.2.1、液動密封圈4.2.2、漏鬥主體4.3、帶孔層4.3.1、漏鬥引流管4.3.2、漏鬥過濾外殼4.5、漏鬥過流殼孔4.5.1、分離漏鬥出水口4.6、真空抽濾機5、電機5.1、空氣壓縮機5.2、濾杯6、密封塞7、密封塞口7.1、濾紙8、電動水泵9、電動水泵馬達9.1、水泵9.2。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們並不構成對本發明的限定，僅作舉例而已；同時通過說明對本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。
參照圖1-3所示：超稠油的油砂分離試驗設備，它包括恆溫水浴鍋1、真空抽濾機5、分離漏鬥4、濾杯6和電動水泵9；
所述的分離漏鬥引流管4.3.2底端插入到所述的濾杯6中；
所述的恆溫水浴鍋1的入口端通過管道與所述的分離漏鬥4上設置的分離漏鬥出水口4.6連接，所述的恆溫水浴鍋1出口端通過管道與所述的電動水泵9內的水泵9.2上的進口端連接；所述的水泵9.2的出口端通過管道與所述的分離漏鬥4上設置的分離漏鬥進水口4.7連接，所述的分離漏鬥4上設置的分離漏鬥進氣口4.1通過管道與所述的真空抽濾機5內的空氣壓縮機5.2上設置的出氣端連接，所述的空氣壓縮機5.2上進氣端通過管道與所述的濾杯6上設置的濾杯出氣口6.1連接。
所述的分離漏鬥4包括頂蓋4.2、漏鬥過濾外殼4.5和漏鬥主體4.3組成，所述的漏鬥主體4.3位於所述的漏鬥過濾外殼4.5內，所述的漏鬥主體4.3的下部漏鬥引流管4.3.2過盈嵌套在所述的漏鬥過濾外殼4.5中並伸入到所述的濾杯6中；在所述的漏鬥主體6上端蓋有頂蓋4.2。
在所述的頂蓋4.2上設置有壓力控制裝置2和溢流閥3，在所述的頂蓋4.2上的一側開有分離漏鬥進氣口4.1；在所述的漏鬥過濾外殼4.5的一側開有分離漏鬥進水口4.7；在所述的漏鬥過濾外殼4.5的下部一側開有分離漏鬥出水口4.6。
在所述的漏鬥主體4.3內橫向設置有帶孔層4.3.1，在所述的帶孔層4.3.1上鋪設有濾紙8；在所述的濾杯6的杯口上塞有密封塞7，在所述的密封塞7上開有密封塞口7.1，在所述的漏鬥過流殼4.5的底部中間開有與所述的密封塞口7.1同孔徑的漏鬥過流殼孔4.5.1，所述的漏鬥主體4.3下部設置的漏鬥引流管4.3.2依次穿過所述的密封塞口7.1和所述的漏鬥過流殼孔4.5.1並伸入到所述的濾杯6內部。
在所述的漏鬥主體4.3與所述的頂蓋4.2接觸面的內表面套有氣動密封圈4.2.1並通過螺釘緊固，在所述的漏鬥主體4.3與所述的漏鬥過濾外殼4.5接觸面的外表面套有液動密封圈4.2.2並通過螺釘緊固。
所述的電動水泵9包括電動水泵馬達9.1和水泵9.2，所述的電動水泵馬達9.1與所述的水泵9.2中間通過聯軸器連接。
所述的真空抽濾機5包括電機5.1和空氣壓縮機5.2，所述的電機5.1與所述的空氣壓縮機5.2中間通過聯軸器連接。
本發明稠油的油砂分離設備分離過程如下：電動水泵9進口端連接恆溫水浴鍋1，出口端連接分離漏鬥4的上部入口，分離漏鬥4另一側下部出口連接恆溫水浴鍋1入口；分離漏鬥4中裝有帶分離的含砂稠油或超稠油，電動水泵9驅動恆溫水浴鍋1中恆溫水從漏鬥過流外殼4.5上部入口流入，並經過漏鬥過流外殼4.5另一側下部出口最終流回恆溫水浴鍋1中，以此來給盛在漏鬥主體4.3中待分離的含砂稠油或超稠油加熱，稠油和超稠油黏度對於溫度升高黏度下降幅度大，能促使稠油和超稠油的油砂分離；恆溫水浴鍋1可以根據需要調節相應溫度，可以對不同溫度情況下稠油和超稠油的油砂分離情況，並進行試驗研究。
密封塞7中部嵌有分離漏鬥4下部的漏鬥引流管4.3.2，外層嵌入濾杯6中，真空抽濾機5進口端連接濾杯6側邊出氣口6.1，出口端連接分離漏鬥4上部進氣口；真空抽濾機5在濾杯6和分離漏鬥4盛有待分離含砂稠油或超稠油腔中形成負壓和正壓，在壓力的驅動下待分離的含砂稠油或超稠油能更加順暢的進行分離。
如圖2所示：分離漏鬥4上的頂蓋4.2設有溢流閥3和壓力控制裝置2；壓力控制裝置2用於監控和採集分離漏鬥4盛有待分離含砂稠油或超稠油腔中氣壓大小，溢流閥3對分離漏鬥4氣壓進行控制和調節。
如圖2所示：濾紙8放置固定在分離漏鬥4帶孔平面上；通過選用不同規格的濾紙8，可分析含砂稠油或超稠油中不同粒度水平砂粒的含砂量。
本發明的分離過程如下所示：①、測量原油體積；取出的原油放在量杯中，待靜止後測量體積，依次重複測出所有油樣的體積。
②、過濾原油；含砂稠油分離前，預先根據稠油黏溫特性選定加入溫度，確定合適進出口壓差和濾紙8規格；將選定濾紙8放置在分離漏鬥4帶孔平面上，根據選定溫度調節恆溫水浴鍋1中恆溫水溫度，根據選定進出口壓差設置節流閥3開啟條件，同時在分離漏鬥4中盛入帶分離稠油；待溫水浴鍋1中恆溫水溫度達到指定溫度打開電動水泵9驅動恆溫水在分離漏鬥4和恆溫水浴鍋1中循環，待含砂稠油開始從分離漏鬥4中分離時，打開真空抽濾機5，迫使分離更加暢通，同時觀察壓力控制裝置2。
③、乾燥過濾後的油砂；原油過濾後，原油中的砂和粘土會留在濾紙或篩網8上，取出篩網或濾紙8，標上標籤放在鼓風乾燥機中乾燥。乾燥箱內部溫度設置為80℃，同時打開鼓風開關往乾燥箱中鼓風，加快乾燥，每次乾燥油樣的時間大約為4小時。
④、稱量乾燥後的油砂；稱量乾燥後的篩網，並照相記錄。由於原油中含砂量較少，故測量使用高精度的電子秤，使用的電子稱精度為0.001g，能滿足試驗的精度範圍。
⑤、粒徑測試及試驗數據記錄和分析；取出過濾後的砂樣進行清洗稱量，並利用雷射粒度測試儀測試粒徑，記錄數據並對數據進行初步統計分析。
本發明可以選定不同加熱溫度，不同進出口壓差，不同濾紙規格對含砂稠油進行分離試驗；通過雷射粒度分析可以得出含稠油中砂粒粒度的分布。
上述未詳細說明的部分均為現有技術。