本發明屬于石油天然氣業和污水處理領域，具體涉及一種油氣水固多相分離方法和分離系統。
背景技術：
隨著我國大多數油田逐步進入中后期開采，原油含水率不斷提高。一方面，是采出液及污水處理量急劇增加，集輸系統的一些工藝設備不能滿足生產要求，原油集輸過程中被加熱原油的含水和總液量增大，導致生產能耗大幅度增加；另一方面，由于三次采油技術的推廣應用以及高稠、高粘原油的開發，油、氣、水、固分離難度增大，特別是污水處理的難度急劇增加，對油氣水固的處理設備提出了更高的要求。此外，隨著油田開發開采的進行，各站場原有的分離器由于其設計條件和運行參數不能適應實際變化，難以達到油、水分離要求。從目前國內各油田三相分離器使用情況來看，由于設計三相分離器的理論和經驗明顯不足，加之國情和工廠制造等情況的差異，往往使得三相分離設備與現場提供的實際操作參數不相適應，加之來液中固體顆粒在穩定段的沉積影響，導致三相分離器的分離效果差，很多三相分離器形同虛設。另外，從安全管理來看，三相分離器屬于壓力容器，它本身存在聚能效應，其失效模式屬于爆炸失效。為了降低安全風險，使其從爆炸失效轉化為泄漏失效，既能節能環保，又盡可能實現原有三相分離器的分離效果，且建設和運行費用較原系統低的油氣水固分離方法的研究成為當務之急。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有的分離設備存在的油氣水固分離效果差的問題。
為此，本發明提供了一種油氣水固多相分離方法，包括以下步驟：
步驟一，一級氣液分離
來液由來液總管線進入一級氣液分離器，經過氣液分離，氣體由排氣管線一排出，液體經過接管一進入一級分離管；
步驟二，二級油液分離
液體經一級分離管動態分離，分離出來的油相經油出口管線排出，分離出的液相經接管二排至液固旋流器；
步驟三，三級固液分離
含油污水從液固旋流器分離出來的固體顆粒通過接管五排至儲沙罐，然后經排沙管線排出，分離出來的液體經頂部的接管三排至二級氣液分離器；
步驟四，四級氣液分離
經二級氣液分離器分離出的氣體由頂部的排氣管線二排出，液體由底部的接管四排至二級分離管；
步驟五，五級油水分離
二級分離管對含油污水進一步進行深度油水分離，分離出來的油沿接管七排至儲液罐，分離出來的液體經接管六排至沉降管進行深度沉降，沉降后的水相由排水管線排出，沉降后的其他液相由接管八排至儲液罐，此時儲液罐對由接管七、接管八排出的液體進行存儲，然后再通過增壓泵將儲液罐內的液體泵至一級氣液分離器，進行循環分離。
一種油氣水固多相分離系統，包括來液總管線，所述來液總管線的出口連接至一級氣液分離器的入口，一級氣液分離器頂端的出口連接著排氣管線一，底端的出口通過接管一連接著一級分離管的入口，一級分離管的上出口連接著油出口管線，下出口通過接管二連接著液固旋流器，液固旋流器的底端通過接管五連接至儲沙罐入口，儲沙罐出口連接著排沙管線，液固旋流器的頂端通過接管三連接至二級氣液分離器的入口，二級氣液分離器頂端的出口連接著排氣管線二，底端的出口通過接管四連接著二級分離管的入口，二級分離管的上出口通過接管七連接至儲液罐，下出口通過接管六連接著沉降管的入口，沉降管的出口連接著排水管線，沉降管在靠近出口的位置開設管口，管口通過接管八連接至儲液罐，儲液罐的底端通過接管九連接著增壓泵，增壓泵通過接管十連接至一級氣液分離器的入口。
所述一級分離管和二級分離管結構相同，均由水平管和與水平管垂直的多根立管組成，所述水平管有三層且按照上中下平行放置，立管設有上下兩排，每一排立管位于上下相鄰的水平管之間并與上下水平管連通，且兩排立管錯位設置；
所述一級分離管和二級分離管的入口均開設在三層水平管一端的中間管的端部，上出口開設在上部管的端部，下出口開設在下部管的端部，下出口和上出口位于水平管的同一端，且下出口和上出口與入口相對。
所述沉降管為s型管或直管，沉降管的入口安裝著液體緩沖裝置，靠近出口的管口通過偏心大小頭與接管八連接。
所述沉降管上設有至少一個污油集油包。
所述一級分離管和二級分離管內均設置有油液界面儀、溫度檢測儀。
本發明的有益效果：本發明提供的這種油氣水固多相分離方法和系統，利用了管道特性、油氣水固介質的密度差及動態分離實現快速分離，突破了傳統需要借助容器才能實現多相分離的做法，將壓力容器的爆炸失效模式轉化為壓力管道的泄漏失效模式，從而大大降低設備安全管理風險。流程中分離管是由水平管和立管組成，液固分離是采用傳統的液固分離設備，該分離裝置完全可以替代傳統的三相分離設備實現油氣站場的油氣水固的分離要求，還可以縮短制造、安裝周期，降低制造和管理運行成本。
以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
附圖說明
圖1是油氣水固多相分離系統的結構示意圖。
附圖標記說明：1、來液總管線；2、排氣管線一；3、一級氣液分離器；4、接管一；5、一級分離管；6、油出口管線；7、接管二；8、液固旋流器；9、接管三；10、二級氣液分離器；11、排氣管線二；12、接管四；13、排沙管線；14、儲沙罐；15、接管五；16、二級分離管；17、接管六；18、接管七；19、沉降管；20、接管八；21、排水管線；22、儲液罐；23、接管九；24、增壓泵；25、接管十；26、水平管；27、立管；28、偏心大小頭。
具體實施方式
實施例1：
本實施例提供了如圖1所示的一種油氣水固多相分離方法，包括以下步驟：
步驟一，一級氣液分離
來液由來液總管線1進入一級氣液分離器3，經過氣液分離，氣體由排氣管線一2排出，液體經過接管一4進入一級分離管5；
步驟二，二級油液分離
液體經一級分離管5動態分離，分離出來的油相經油出口管線6排出，分離出的液相經接管二7排至液固旋流器8；
步驟三，三級固液分離
含油污水從液固旋流器8分離出來的固體顆粒通過接管五15排至儲沙罐14，然后經排沙管線13排出，分離出來的液體經頂部的接管三9排至二級氣液分離器10；
步驟四，四級氣液分離
經二級氣液分離器10分離出的氣體由頂部的排氣管線二11排出，液體由底部的接管四12排至二級分離管16；
步驟五，五級油水分離
二級分離管16對含油污水進一步進行深度油水分離，分離出來的油沿接管七18排至儲液罐22，分離出來的液體經接管六17排至沉降管19進行深度沉降，沉降后的水相由排水管線21排出，沉降后的其他液相由接管八20排至儲液罐22，此時儲液罐22對由接管七18、接管八20排出的液體進行存儲，然后再通過增壓泵24將儲液罐22內的液體泵至一級氣液分離器3，進行循環分離。
需要說明的是，一級分離管5和二級分離管16的管路上串接著安全閥，所有的接管以及來液總管線1、排氣管線2、油出口管線6、排氣管線二11、排沙管線13和排水管線21上分別串接著閥門，用于打開或者關閉相應的管路，方便檢修和維護。且油氣水固多相分離系統內的各個部件可以組成安裝在一個橇體上，也可以組成多個橇體，或者直接建成在地面上。
本發明提供的這種油氣水固多相分離系統，利用了管道特性、油氣水固介質的密度差及動態分離實現快速分離，突破了傳統需要借助容器才能實現多相分離的做法，將壓力容器的爆炸失效模式轉化為壓力管道的泄漏失效模式，從而大大降低設備安全管理風險。流程中分離管是由水平管和立管組成，液固分離是采用傳統的液固分離設備，該分離裝置完全可以替代傳統的三相分離設備實現油氣站場的油氣水固的分離要求，還可以縮短制造、安裝周期，降低制造和管理運行成本。
實施例2：
為了克服現有的分離設備存在的油氣水固分離效果差的問題，本實施例提供了一種如圖1所示的油氣水固多相分離系統，包括來液總管線1，所述來液總管線1的出口連接至一級氣液分離器3的入口，一級氣液分離器3頂端的出口連接著排氣管線一2，底端的出口通過接管一4連接著一級分離管5的入口，一級分離管5的上出口連接著油出口管線6，下出口通過接管二7連接著液固旋流器8，液固旋流器8的底端通過接管五15連接至儲沙罐14入口，儲沙罐14出口連接著排沙管線13，液固旋流器8的頂端通過接管三9連接至二級氣液分離器10的入口，二級氣液分離器10頂端的出口連接著排氣管線二11，底端的出口通過接管四12連接著二級分離管16的入口，二級分離管16的上出口通過接管七18連接至儲液罐22，下出口通過接管六17連接著沉降管19的入口，沉降管19的出口連接著排水管線21，沉降管19在靠近出口的位置開設管口，管口通過接管八20連接至儲液罐22，儲液罐22的底端通過接管九23連接著增壓泵24，增壓泵24通過接管十25連接至一級氣液分離器3的入口。
該油氣水固多相分離系統的工作過程如下：
來液從來液總管線1進入一級氣液分離器3，經過分離，氣體由排氣管線一2排出，液體經過接管一4進入一級分離管5，經一級分離管5動態分離進行快速油水分離，分離出來的油相經油出口管線6排出，分離出的液相經接管二7排至液固旋流器8，含油污水從液固旋流器8分離出來的固體顆粒通過接管五15排至儲沙罐14，然后經排沙管線13排出，含油污水從液固旋流器8分離出來的液體經頂部的接管三9排至二級氣液分離器10，再次經過分離后，氣體由二級氣液分離器10頂部的排氣管線二11排出，液體由底部的接管四12排至二級分離管16，二級分離管16對含油污水進一步進行深度油水分離，分離出來的油沿接管七18排至儲液罐22，分離出來的液體經接管六17排至沉降管19進行深度沉降，沉降后的水相由排水管線21排出，沉降后的其他液相由接管八20排至儲液罐22，此時儲液罐22對由接管七18、接管八20排出的液體進行存儲，然后再通過增壓泵24將儲液罐22內的液體泵至一級氣液分離器3，進行循環分離。
需要說明的是，以上各個部件，如一級氣液分離器3、一級分離管5、液固旋流器8、二級氣液分離器10、二級分離管16、沉降管19、儲液罐22可以根據現場處理要求隨意進行組合，使整個裝置模塊化，便于安裝和實現油氣水固的多相分離。
實施例3：
在實施例1的基礎上，所述一級分離管5和二級分離管16結構相同，均由水平管26和與水平管26垂直的多根立管27組成，所述水平管26有三層且按照上中下平行放置，立管27設有上下兩排，每一排立管27位于上下相鄰的水平管26之間并與上下水平管26連通，且兩排立管27錯位設置；
所述一級分離管5和二級分離管16的入口均開設在三層水平管26一端的中間管的端部，上出口開設在上部管的端部，下出口開設在下部管的端部，下出口和上出口位于水平管26的同一端，且下出口和上出口與入口相對。
一級分離管5和二級分離管16采用水平管26和與水平管26垂直的多根立管27的三層管路系統，利用油氣水固介質的密度差及動態分離快速實現分離，在本實施例中，采用了一級和二級兩套分離管，而在實際應用中，可根據具體情況，增加或減少分離管，實現最優分離。
實施例4：
在實施例1的基礎上，所述沉降管19為s型管或直管，沉降管19的入口安裝著液體緩沖裝置，靠近出口的管口通過偏心大小頭28與接管八20連接。
需要說明的是，液體緩沖裝置采用的現有的成熟的結構，不作為本實施例的發明點，因此不作詳細的說明。之所以在沉降管19入口安裝液體緩沖裝置，是為了減少液體對沉降管19的沖蝕。
實施例5：
在實施例3的基礎上，所述沉降管19上設有至少一個污油集油包。污油集油包可以收集流經沉降管19的污油，減少污油對沉降管19的沖蝕。
實施例6：
在實施例1的基礎上，所述一級分離管5和二級分離管16內均設置有油液界面儀、溫度檢測儀。油液界面儀用于檢測一級分離管5和二級分離管16內的油位和水位，溫度檢測儀用于檢測一級分離管5和二級分離管16內液體的溫度，這些數據通過有線或者無線傳輸給上位機，使工作人員對一級分離管5和二級分離管16內的油水各項數據有著實時全面的了解，方便生產管理，實現更為科學和合理的管理。
以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。