油氣水三相分離設(shè)備的革新

1、油氣水三相分離設(shè)備的革新摘要:油井產(chǎn)出液的分離是石油生產(chǎn)處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在分離過程中所使用的分離設(shè)備的經(jīng)濟(jì)投資直接影響著整個(gè)油氣集輸系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，采用高效率、低投資的分離設(shè)備對(duì)于油田生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)所廣泛采用的三相分離器的不足之處，通過模擬條件分別對(duì)處于旋流分離中的氣液運(yùn)動(dòng)規(guī)律和重力沉降中油水的分離規(guī)律進(jìn)行研究，從而研制成功了一種新型高效脫水設(shè)備高效分離器。本文就常用普通三相分離器做簡(jiǎn)單簡(jiǎn)介并與新型高效分離器與進(jìn)行詳盡的比較，進(jìn)一步突出油氣高效分離設(shè)備在石油行業(yè)中應(yīng)用的效益。關(guān)鍵字：高效分離 三相分離器 功能 旋流分離 重力沉降一、采出液中油氣水分離研究的必要

2、性：1.1 油氣集輸與處理技術(shù)和設(shè)備，通常是構(gòu)成油田地面工程的主體和技術(shù)主流;地面工程技術(shù)水平也往往由油氣的集輸與處理技術(shù)作為代表。而油氣集輸與處理系統(tǒng)總體的建設(shè)工程量和投資，一般約占整個(gè)地面工程的4050%，因此，高效油氣集輸與處理系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于確保油田開發(fā)建設(shè)水平，提高油田的開發(fā)收益起著十分重的作用。1.2 從上世紀(jì)九十年代以來，我國(guó)的大型老牌油田進(jìn)入了高含水采油期，使得油品的品質(zhì)大打折扣，需要對(duì)采出油進(jìn)行大量的除雜，特別是在日常生產(chǎn)中對(duì)采出水的大量處理，促使了我國(guó)對(duì)于油氣高效分離的研究。 1.3 石油和天然氣有著各自的物理化學(xué)性質(zhì)、燃燒條件、爆炸范圍和儲(chǔ)存方式必須對(duì)其進(jìn)行分離。二、油氣水

3、三相分離的工作原理及方法：2.1 三相分離設(shè)備的工作原理：油氣水三相混合物高速進(jìn)入預(yù)脫氣室,靠旋流分離及重力作用脫出大量的原油伴生氣,預(yù)脫氣后的油水混合物經(jīng)導(dǎo)流管高速進(jìn)入分配器與水洗室,在含有破乳劑的活性水層內(nèi)洗滌破乳,進(jìn)行穩(wěn)流,降低來液的雷諾系數(shù),再經(jīng)聚結(jié)整流后,流入沉降分離室進(jìn)一步沉降分離,脫氣原油翻過隔板進(jìn)入油室,并經(jīng)流量計(jì)計(jì)量,控制后流出分離器,水相靠壓力平衡經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入水室,從而達(dá)到油氣水三相分離的目的。2.2 含油的污水除油主要方法為機(jī)械分離方法和破除乳化作用的化學(xué)處理方法。機(jī)械分離方法主要有重力法（密度不同）、離心力法（利用力心力）、聚結(jié)法（分子內(nèi)部的范德華力）等?；瘜W(xué)破乳主要是加

4、入具有針對(duì)性的破乳劑使得油水最終分離。三、油氣水新型高效分離器設(shè)計(jì)思路與構(gòu)成簡(jiǎn)介：3.1 高效分離器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用的主要部件（如圖所示）：高效分離器主要由筒體、旋流預(yù)分離筒、配流管、整流迷宮板、內(nèi)部加熱器、水位調(diào)節(jié)器、除砂器及浮子連桿機(jī)構(gòu)組成。3.2 高效分離器的具體研究方法思路：通過對(duì)不同流場(chǎng)、不同工況條件下所進(jìn)行的數(shù)值模擬，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)、分析軟件Pro-e對(duì)初步設(shè)計(jì)的分離器具體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善。投產(chǎn)前同時(shí)再次利用Pro-e軟件模擬建立各個(gè)零件的三維實(shí)體模型,并通過完整的總體對(duì)其進(jìn)行虛擬的干擾檢測(cè)。3.3 高效分離器工作過程：（一）油氣水混合液進(jìn)入旋流分離筒，分別通過離心力旋轉(zhuǎn)分離和

5、重力作用，脫除 90%以上的伴生氣，該伴生氣體與分離器內(nèi)存在的少量氣體經(jīng)過二次脫除液體后，經(jīng)由壓力控制進(jìn)入氣體系統(tǒng)；（二）油水混合液(含少量氣體)經(jīng)配流管均勻地進(jìn)入分離區(qū)，再經(jīng)整流迷宮板緩沖整流進(jìn)入沉降區(qū)沉降，在沉降區(qū)內(nèi)，靠加熱器進(jìn)一步激發(fā)破乳劑的活性，使乳化液破乳分離，油滴聚結(jié)上浮，脫水原油經(jīng)隔板進(jìn)入油室；（三）沉降區(qū)內(nèi)的水經(jīng)液位控制流出分離器，底部污水則靠壓力平衡經(jīng)由集水導(dǎo)管進(jìn)入水室，流過液位控制器后流出分離器，從而達(dá)到油、氣、水的高效分離。四、油氣水新型高效分離器功能簡(jiǎn)介：4.1脫氣功能：依靠旋轉(zhuǎn)分離和重力作用能迅速進(jìn)行氣、液兩相分離，天然氣適時(shí)分離，減少對(duì)油水分離的影響。4.2分離功能

6、：新型高效分離器通過旋流、穩(wěn)流、整流后加溫破乳，一般來講污水中含油比率低于500mg/L，出口的原油含水低于 10%。4.3脫沙功能：高效分離器，能充分的利用堆積砂的漏斗，將原油中的砂沉積到分離器底部，并利用外部除砂裝置定時(shí)沖洗，將砂子排出。4.4控制功能：分離器運(yùn)行平穩(wěn)之后，其水位調(diào)節(jié)器及浮子連桿機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)控制油、水界面及出油、出水。五、高效分離器的特點(diǎn)：通過所有實(shí)驗(yàn)中的分離器分離實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和總結(jié)可以得出以下新型高效分離器的特點(diǎn)如下：5.1有益于兩相流體的分離：采用了迷宮整流板的入口形式，使流體的湍流度降低，管內(nèi)主流流動(dòng)更趨向于水平，使得流線趨于平緩，十分有利于兩相流體的分離。5.2

7、減少了原油和水滴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力：改進(jìn)了加溫區(qū)域，將加熱盤管上提至沉降罐的中上部，即靠近了原油聚集區(qū)。這樣可使原油升溫快，有利于快速降低原油粘度，減小了原油對(duì)水滴的沉降阻力。5.3降低了液體的沖擊：在污水的出口管上設(shè)置了流量調(diào)節(jié)裝置，這有利于保持油水界面的相對(duì)穩(wěn)定，減少了液流沖擊對(duì)油水分離過程的影響。5.4處理量大：從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)看，介質(zhì)在高效分離器內(nèi)的停留時(shí)間，只要達(dá)到 20 分鐘以上，即可完成有效的油、氣、水分離。因此新型油氣水高效分離器，實(shí)用性強(qiáng)，處理能力大，制做成本低廉、操作簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。六、 新型高效分離器研究意義與思路總結(jié)：本文針對(duì)國(guó)內(nèi)目前所使用的油氣水三相分離器生產(chǎn)和使用中存在的突出問題,在收集國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)產(chǎn)油氣分離器的現(xiàn)狀某些具體油田的實(shí)際開采情況提出了具有針對(duì)性的具體的研究方案,綜合開展了油氣水分離器理論和實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用兩相流理論建立了油氣分離器分離模型,根據(jù)數(shù)學(xué)模型開展了油氣分離器流場(chǎng)仿真研究,找到了油氣分離器流場(chǎng)的分布規(guī)律,建立了油氣分離器分離效率和結(jié)構(gòu)參數(shù)、油氣比等參數(shù)之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,開展了油氣分離器實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)