油氣處理工藝簡介

1、 海上油氣處理工藝設(shè)計概述海上油(氣)田開發(fā)中井流必須經(jīng)過處理，即進(jìn)行油、氣、水等分離、處理和穩(wěn)定、才能滿足儲存、輸送或外銷的要求。為了達(dá)到這一目的，設(shè)置了一系列生產(chǎn)設(shè)備將井流混合物分成單一相態(tài)，其中分離器是一主要設(shè)備，其他還包括換熱器、泵、脫水器、穩(wěn)定裝置等設(shè)備。井流混合物是典型的多組分系統(tǒng)。油氣的兩相分離是在一定的操作溫度和壓力下，使混合物達(dá)到平衡，盡量使油中的氣析出、氣中的油凝析，然后再將其分離出來。油、氣、水三相分離，除將油氣進(jìn)行分離外，還要將其中的游離水分離出來。 油、氣、水分離一般是依靠其密度差，進(jìn)行沉降分離，分離器的主要分離部分就是應(yīng)用這個原理。液滴的沉降速度和連續(xù)相的物性對分離

2、效果具有決定性的影響。 下面就基本分離方法、影響因素、分離器的類型、系統(tǒng)流程和參數(shù)的選取等方面進(jìn)行介紹。 一、基本分離方法 流體組分的物理差別主要表現(xiàn)在密度、顆粒大小和黏度三個方面，這些差別也會受到流速、溫度等的影響。根據(jù)這些影響因素，油、氣、水分離的基本方法主要有三種。 1.重力分離 重力分離是利用流體組分的密度差，較重的液滴從較輕的流體連續(xù)相中沉降分離來。對于連續(xù)相是層流狀態(tài)的沉降速度可以按斯托克斯定律計算: 式中W一油滴或水滴沉降速度， 油滴或水滴直徑， 重、輕組分密度， 連續(xù)相的黏度， 2.離心分離 當(dāng)一個兩相流改變運(yùn)動方向時，密度大的更趨于保持直線運(yùn)動方向，結(jié)果就和容器壁碰撞，使其與

3、密度小的流體分開。 氣體分液罐的人口一般根據(jù)此原理設(shè)計，使氣體切線進(jìn)人，離心分離;離心油水分離機(jī)也是據(jù)此原理設(shè)計。 如果離心分離的流態(tài)是層流，也可用斯托克斯定律計算其離心分離速度。式中的重力加速度g用離心力產(chǎn)生的加速度a代替。因此，增加進(jìn)口流速，離心力產(chǎn)生的加速度加大，分離效果就提高。 3.碰撞和聚結(jié)分離 流體如果在正常流道內(nèi)碰到障礙物，其夾帶的液滴就會碰撞附著在障礙物上，被分離出來，然后再與其他顆粒聚結(jié)從連續(xù)相中分離出來，這個過程即是碰撞和聚結(jié)分離。 氣體分液罐出口的捕霧網(wǎng)、分離器中設(shè)置填料都是根據(jù)這個原理設(shè)計考慮的。其中分離器中的填料還根據(jù)其放在氣、液相位置的不同而選用親油型或親水型的材料

4、來提高碰撞和聚結(jié)分離的效果。 二、影響分離的主要因素 1.液滴或顆粒的直徑 由公式(2 3一2)可以看出，液滴或顆粒的直徑是影響分離效率的重要因素之一。直徑越大，沉降速度越大，分離效率越高。 2.介質(zhì)的密度 由公式(2一3一2)也可以看出，兩種介質(zhì)的密度差越大，沉降速度就越大，分離效率就越好。 3.表面和界面張力 液滴或顆粒的表面張力越大，越不容易聚結(jié)形成大的液滴或顆粒，分離效果就較低;同樣，對于不混溶的液體，界面張力越大，也使液滴或顆粒不易聚結(jié)，從而降低分離效率。 4.黏度 連續(xù)相介質(zhì)的黏度越小，沉降速度越大，分離效率越高。 5.溫度 溫度主要是通過影響連續(xù)相介質(zhì)的黏度來影響分離效果。對于氣

5、體，溫度升高，氣體黏度增加，阻止了較小顆粒的分離;而對于液體，溫度升高，黏度降低，提高了分離效果。 6.壓力 壓力主要對氣液分離影響大，壓力增加，使氣體黏度增加，阻止了較小顆粒的分離;另一方面，壓力越高，氣液密度差越小，氣泡就越不易浮出液面。 7.停留時間 流體在分離器的停留時間越長，小液滴就能有足夠的時間聚結(jié)沉降分離，分離效率就越高。 8氣體流速 對于氣液分離，如果人口設(shè)計考慮了離心分離，切線進(jìn)人的氣體流速大，離心分離效果就好;但在一般分離器的沉降分離段，氣體流速必須低于液滴沉降速度，否則，小液滴未來得及分離即被帶走，降低分離效果。 9泡沫 氣液混合物進(jìn)人分離器時，氣體或溶解在液體中的氣泡會

6、在液體表面形成一層泡沫，如果起泡嚴(yán)重，可能導(dǎo)致分離器內(nèi)整個氣液分離空間充滿泡沫而影響氣液的分離效率。 10乳化液 乳化液是原油和地層水共同運(yùn)動過程中，一種液滴分散到另一種液體中形成的“油包水”或“水包油”混合物，由于“油包水”或“水包油”液滴相對穩(wěn)定，分離時其中乳化的油滴或水滴不易聚合成大顆粒，也就不易分離出來。越易乳化的原油，越難分離。 除了上述介紹的幾個影響分離的主要因素外，還有其他多種影響分離的因素，如流動狀態(tài)、流體的波動等。 為減少流體波動和流動狀態(tài)對分離的影響，除了系統(tǒng)設(shè)計時盡量保證流體流動穩(wěn)定外，分離器尺寸設(shè)計時要考慮足夠的緩沖余量，設(shè)置必要的內(nèi)件，如人口擋板、預(yù)分離器或穩(wěn)流器等，

7、使進(jìn)入分離器的流體盡量平穩(wěn)流動，易于分離。 對于易起泡和乳化的原油，一般通過注人化學(xué)藥劑來減少其影響。消泡劑可以破壞泡沫的穩(wěn)定性，提高油氣分離效果。破乳劑可以破壞乳化液的穩(wěn)定性，使油中水滴或水中油滴聚結(jié)成大液滴而易于分離。 一般原油破乳劑的破乳機(jī)理可歸納如下幾個方面: (1)表面活性作用。 破乳劑具有高效能的表面活性物質(zhì)，它們很容易吸附在油水界面上，降低界面膜的表面張力，使W/O型乳狀液變的不穩(wěn)，易于破裂，水滴分離出來。 (2)反相作用。 親水型的破乳劑可以將“W/O型乳狀液轉(zhuǎn)化為“O/W型乳狀液，借乳化過程的轉(zhuǎn)化和水包油型乳狀液的不穩(wěn)定而使油水分離。 (3)“濕潤”和“滲透”作用。 破乳劑可

8、以溶解吸附在油水界面的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等天然乳化劑，還能降低原油的黏度，而且還能透過薄膜與水飽和，形成親水的吸附層。這樣有利于水滴的碰撞合并和沉降分離。 （4）反離子作用。 由于原油乳狀液中分散相的水滴表面吸附了一部分正離子，使分散相往往帶有正電，使水滴之間相互排斥，難以聚合。如果加人離子型破乳劑，它們吸附于水滴表面，中和正電，減弱斥力，破壞受同性電保護(hù)的界面膜，使水滴易于聚合沉降分離。 破乳劑分為離子型和非離子型兩大類。 破乳劑溶于水時，凡能形成電解質(zhì)的，稱為離子型破乳劑;它又分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型等類別。凡在水溶液中形不成電解質(zhì)的，稱為非離子型破乳劑;按溶解性可分為水溶性、油溶性和

9、部分溶于水、部分溶于油的混溶性三類。 由于原油的特性不同，破乳劑的優(yōu)選需要通過試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用確定;而且，隨著油田開采期的不同，要根據(jù)原油乳狀液的性質(zhì)發(fā)生變化而選用不同的破乳劑。優(yōu)選時主要考慮破乳劑的脫水率、脫水速度、脫出水的含油率、最佳用薰及低溫脫水性能等。 三、分離器的類型 油(氣)田上常用的分離器，按其外形分主要有立式和臥式兩種;按功能分有氣液兩相分離器和油、氣、水三相分離器等;按操作壓力可分為負(fù)壓、低壓、中壓和高壓分離器等。 下面對分離器的形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)作簡單介紹。 1.立式分離器 圖2一3一16為立式分離器的簡單結(jié)構(gòu)示意圖。 立式分離器一般用于處理高氣液比的油氣混合物，如用作氣體洗滌器

10、、分液罐等，以便除去大量氣體中所含少量液體。 立式分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2一3一16所示，混合物由側(cè)面進(jìn)人分離器，經(jīng)入口分流器使油氣得到初步分離，液體下沉降至分離器的集液部分，析出所攜帶的氣泡后經(jīng)液控閥流入管線;經(jīng)人口分流后的氣體向上流向氣體出口，氣體所攜帶的較重油滴在重力作用下沉降至集液部分;較小的液滴經(jīng)出口捕霧器碰撞聚集后進(jìn)一步脫除，然后氣體流出分離器。 2.臥式分離器 臥式分離器多用于液氣比較高的情況，像原油分離器和緩沖罐等。分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2一3一17所示。 流體進(jìn)入分離器，經(jīng)過入口分流器后氣、液的流向和流速突然改變，使氣液得以初步分離。氣體水平地通過液面上方的重力沉降部分，被氣流攜

11、帶的液滴在此部分靠重力沉降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑更小的液滴在出口捕霧器碰撞聚集成大液滴，在重力作用下沉降至集液部分。 圖2一3一17一般三相分離器的簡單結(jié)構(gòu)示意圖 經(jīng)過初步分離的液體在重力作用下流入分離器的集液部分，集液部分需要有一定的空間，使液體流出前有足夠的停留時間;對于兩相分離器，足夠的停留時間可以使原油中氣泡升至液面并進(jìn)人氣相;對于三相分離器，足夠的停留時間除使油中氣泡析出至氣相外，還可以使油中水滴沉降至水層，水層的油滴升至油層，然后再通過控制閥流出分離器。油氣界面的高度一般控制在(1/2一3/4)D之間。 為了提高脫水效果，容器內(nèi)部一般加設(shè)填料。填料的形式有斜板、波紋板，或填

12、料和斜板合一等。油水混合液流過這些填料時，可使水滴吸附其表面，在液體的剪力作用下破壞水滴表面張力，使水滴易于聚結(jié);同時，順著填料下沉，縮短沉降時間。有的分離器氣相也設(shè)置填料。由于氣相主要是分出液體，填料可能與油水分離段的填料不同。填料段一般設(shè)置1一2段，如果太多，不經(jīng)濟(jì)，且占去較大的分離空間。 根據(jù)填料和波紋板的功用，它們應(yīng)滿足以下要求: (1)具有良好的潤濕性，混合物流經(jīng)其表面時，水滴(或油滴)易于吸附。 (2)能長期使用，不易破碎，并不與油、水發(fā)生化學(xué)變化。 (3)來源廣，價格低廉。 對于用于浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施上的分離器，由于波動原因必須考慮增加內(nèi)部防浪設(shè)施穩(wěn)定界(液)面。比較簡單的辦法是采

13、用防浪板，如圖2一3一17所示，有時填料兼作防浪板。防浪板的多少根據(jù)分離器分離段的長度來定。3.高效三相分離器高效三相分離器一般為臥式分離器，圖2一3一18是典型的高效三相分離器。 圖2一3一18高效三相分離器結(jié)構(gòu)簡圖 高效三相分離器是通過合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用機(jī)械、熱和化學(xué)等技術(shù)，使原油達(dá)到高效分離的容器，與同尺寸的普通分離器相比，具有處理量大，脫水效果好的優(yōu)點(diǎn)。由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于處理高密度、高黏度的原油。 高效三相分離器在設(shè)計方面主要有以下特點(diǎn): (1)設(shè)計預(yù)脫氣室。氣液分離僅靠重力，需要的空間較大，也就增大了分離器的尺寸。高效分離器設(shè)置氣體預(yù)分離室(如圖2 3一18所示)，可

14、以預(yù)分離出大部分氣體，減少了沉降分離室的氣液分離空間，同時保證了液面的穩(wěn)定。 （2）高操作液面。由于沉降分離室的氣液分離空間減少，高效三相分離器操作液面就可設(shè)計相對較高，一般在3/4D左右，與同尺寸的普通分離器相比，就增大了處理量。 (3)原油“水洗”預(yù)分離。高效分離器中預(yù)脫氣后的原油直接進(jìn)人油水預(yù)分離室的水層，水洗除去其中的雜質(zhì)，同時利用油在水中上浮快、破壞油包水滴穩(wěn)定性的原理“水洗”原油，提高油水分離速度。 (4)設(shè)計整流段。液體紊流會嚴(yán)重影響分離效果，設(shè)計整流段可以盡量保證液體穩(wěn)定流動，減少了返混，提高分離效率。 (5)采用高效填料。一般高效分離器的氣、液分離室都設(shè)置高效填料，減少油滴、

15、水滴上升或沉降的時間。填料越好，分離效率就越高。 （6)穩(wěn)定可調(diào)的界面控制。利用“U”形管原理控制界面可保持油水界面穩(wěn)定;通過外部調(diào)節(jié)器可方便地調(diào)節(jié)油水界面，適應(yīng)油田不同時期的生產(chǎn)調(diào)節(jié)需要。 （7)油相加熱，減少熱負(fù)荷。為了減少熱負(fù)荷，有些在內(nèi)部設(shè)置加熱盤管，僅加熱油相，既提高了效率，又減少了熱負(fù)荷，甚至取消人口加熱器，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 此外，設(shè)計適宜的操作溫度，選擇高效的破乳劑，也是高效分離器真正實(shí)現(xiàn)高效分離所必不缺少的外在因素 四、分離器的設(shè)計計算 1.一般分離要求 分離器設(shè)計時一般要求粒徑大于100的液滴直接從氣體中分離出來，小于100的液滴一般利用碰撞作用完成碰撞分離，常用的是網(wǎng)墊除霧器。

16、網(wǎng)墊除霧器可以從氣流中除掉99%的直徑大于lO的液滴，使氣體的帶液量不超過50mg/m。而對于三相分離器，則希望盡可能多地除去油中自由水(一般希望分離器能將0.5 mm粒徑的水滴從油中分離出來)，同時使分出的自由水中含油率也降至2000mg/L以下;而脫水原油的含水量則是根據(jù)流程的分離級數(shù)、原油性質(zhì)、分離要求以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)而定。 下面從氣體中分出油滴、原油中析出氣泡以及油、水分離二個方面說明分離器的設(shè)計計算。2甲從氣體中分離油滴的計算 混合井流經(jīng)分離器入口分流獲得初步分離后，攜帶大量油滴的氣體進(jìn)入沉降部分，氣速突然減慢，油滴在重力作用下開始加速下沉，隨著油滴下降速度的加大，其所受氣流阻力越

17、來越大。當(dāng)油滴所受合力為零時，開始勻速下降。顯然，油滴沉降分離至集液部分所需時間應(yīng)小于氣流把濁滴帶出分離器所需時間，所以均勻沉降速度的大小關(guān)系到能否把油滴從氣流中分離出來。從氣體中分出油滴的計算首先應(yīng)計算油滴沉降速度。 計算沉降速度時，一般取液滴直徑極限為 ,且假設(shè):（1)油滴為球形，在沉降過程中不碎也不與其他油滴合并;（2)油滴與油滴、油滴與器壁及其他構(gòu)件間沒作用;(3)油滴在分離器的沉降速度是穩(wěn)定的，任一點(diǎn)流速不隨時間變化;（4)作用在油滴上的合力為零，油滴沉降速度不變。根據(jù)以上假設(shè)，按流態(tài)推薦選用以下計算公式: 層流區(qū): （2-3-3）式中油滴均勻沉降速度，m/s; do油滴直徑，m;

18、油滴的密度，kg/m3;分離條件下氣體的密度，km3/m;分離條件下氣體動力黏度，PaS 過渡區(qū): （234)紊流區(qū): （235)為判斷某一直徑的油滴在給定的分離條件下處于什么流態(tài)區(qū)，引人阿基米德準(zhǔn)數(shù)Ar ; （23b) 求出Ar;后按表2315查出雷諾數(shù)Re，即可按流態(tài)選用油滴沉降速度計算公式。表2315不同流態(tài)下Ar-Re關(guān)系 注; 除用計算方法確定油滴沉降速度外，還可按圖2319進(jìn)行簡化計算。該圖表示原油密度為850kg/m3，天然氣相對密度為0.7，工作溫度為20時，不同壓力下的油滴直徑和沉降速度的關(guān)系。 使用圖2319時，若原油密度、氣體相對密度、工作溫度與圖表不符時，其修正系數(shù)見表

19、2316和表2317 當(dāng)原油密度不是850kg/m3，將影響(PL Pg)一項(xiàng)，按比例修正即可。 以上介紹的是沉降速度的計算辦法，具有一定沉降速度的油滴能否分離出來，還要看分離器的形式和分離器重力沉降部分中氣體的流速。下面介紹一下氣體流速的計算。 1)氣體的允許流速 立式分離器中，氣流方向與油滴沉降方向相反。因此，油滴能夠沉降的必要條件是:油滴的沉降速度Wu必需大于氣體流Wg，即WuWg 臥式分離器，氣流方向與油滴沉降方向垂直，因此，汕滴能夠沉降至集液部分的必要條件是:油滴沉降至集液部分液面所需時間應(yīng)小于油滴流過重力沉降部分所需時間，即: 式中重力沉降部分的有效長度，即入口分流器至氣體出口的水

20、平距離，一般取為圓筒部分長度的0.60. 8倍，m;Wg氣體流速，m/s;h油滴沉降高度，一般為(1/4-1/2)D,m 為使問題簡化，推導(dǎo)油滴沉降速度時作過若干假設(shè)，實(shí)際情況較復(fù)雜，與假設(shè)情況出入較大，但理論上尚無完善解決方法，考慮到以上原因，求取允許氣體速度時可利用下列公式: 立式分離器中: (237)臥式分離器中: （238)當(dāng)“h=1/2D (239)式中Wn粒徑為 的油滴沉降速度，m/s初步計算時，氣體的允許流速可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計算:(2310)式中系數(shù)K的選取按表2318選取，也可參考雪夫龍?jiān)O(shè)計手冊中更詳細(xì)的參數(shù)值。注:h油氣混合入口至液面的距離; l。-油氣混合物入口分流器至氣體

21、出口的距離; 2)除霧器的適宜氣速Wg網(wǎng)墊除霧器的適宜氣速是分離條件下液體密度和氣體密度的函數(shù)，經(jīng)驗(yàn)公式如下: (2311)式中K取0 .107。 求出Wg后，可按分離條件下氣體流量確定垂直于氣流方向的除霧網(wǎng)面段。除霧網(wǎng)的厚度一般取100150mm，即可除去99%的10100的油滴，壓降一般為245一490Pa 3從原油中析出氣泡的計算 影響原油中析出氣泡的主要因素有:(1)原油黏度。黏度越大，原油中夾帶氣泡越不易浮至液面，造成含氣量大;2)原油在分離器中停留時間。原油停留時間過短，溶解于原油中氣泡就來不及折出;(3)分離壓力.壓力愈高，氣液密度差愈小，氣泡就愈不易浮出液面。 從原油中分出氣泡

22、的過程，與從氣體中分出油滴極為相似。由于原油黏度大，氣泡上浮進(jìn)度較慢，雷諾數(shù)較小，其流態(tài)一般總處于層流區(qū)。因而氣泡勻速上升的速度可用下式計算: (2一3一12)式中da氣泡直徑， 氣泡從原油中分出的必要條件是:氣泡上升速度應(yīng)大于分離器集液部分任一液面下降的平均速度(W) 根據(jù)W即可分別確定臥式和立式分離器的工藝參數(shù)。由于理論計算較復(fù)雜，一般根據(jù)停留時間來保證氣泡的分離，從而確定分離器的尺寸。 根據(jù)我國原石油工業(yè)部設(shè)計規(guī)范，一般原油在分離器中的停留時間為1一3min，起泡原油為5 - 20min;國際上對原油分離停留時間的要求與我國大致相同，一般推薦API 1ZJ油氣分離規(guī)范中的規(guī)定，見表2一3

23、一I9和表2 -3一20 4油、水分離計算 水中油滴和油中水滴在分離器內(nèi)的運(yùn)動一般屬于層流范圍，達(dá)到勻速上升或沉降時的速度亦可用下式計算:式中w油滴上升或水滴沉降速度，m/s ; d油滴或水滴直徑，m; Pw ,PL重、輕組分密度，kg/m3; 由于油的黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的黏度，故從水中分出油滴要比從油中分出水滴容易。水在容器的停留時間也相應(yīng)比油停留時間短。由于油、水密度差小于油、氣密度差，故要求油、水在分離器內(nèi)有較長的停留時間(參見表2320)。簡化計算時，可以將油、水停留時間考慮相同，計算油中分離出水滴的沉降速度。 對于液體的停留時間，在實(shí)際設(shè)計中要根據(jù)原油的物性、分離要求等具體情況，適當(dāng)改變

24、。如在初步分離過程中，分離出原油含水量可以高些，設(shè)計時即可適當(dāng)縮短液體停留時間，從而減小分離器的尺寸，特別是對于海上平臺，總是希望在滿足要求的情況卜盡量減小分離器尺寸，從而可以減少平臺設(shè)施的重量，停留時間需要綜合考慮系統(tǒng)要求、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性等各方面因素。 5.分離器尺寸的確定 設(shè)計分離器的尺寸必須滿足油、氣、水分離要求，其尺寸的確定就是根據(jù)以上油、氣、水分離的原則來計算的。下面就介紹分離器尺寸的確定方法。 由于實(shí)際生產(chǎn)時，分離器進(jìn)料不穩(wěn)，為保證分離要求，計算分離器尺寸時引入波動系數(shù),一般取=1. 25。 下面分別介紹立式和臥式分離器尺寸的確定。 1)立式分離器尺寸的確定 根據(jù)前面介紹的方法

25、先求出氣體的允許氣速Wg 若已知分離條件下氣體處理量為Q則可用下式求分離器直徑: 引入波動系數(shù)，則 (2一3一14)其他尺寸的確定參見圖2320。除霧分離段H1對于水平安裝的絲網(wǎng)除霧器，國內(nèi)一般推薦不小于4mm。沉降分離段H2從般取H2 = D，但至少不小于 1m. H2過小會使氣體中油滴來不及分離即被帶出;H2過大實(shí)踐證明對分離效果改善不大;人口分離段H3一般不小于60Omm;液體儲存段h根據(jù)設(shè)計液位高度確定;液體封存段H4防止氣體竄入液體管路，一般不小于400mm;或根據(jù)低液位報警時，操作者能夠采取正確行動時間(一般為1一2min )來定;泥砂儲存段H5視含砂量、是否有加熱盤管及機(jī)械開口要

26、求定;立式分離器總高H6一般為(3. 55) D 五、分離系統(tǒng)流程選擇和重要參數(shù)的確定 圖2324和圖2325是典型的分離系統(tǒng)流程圖。流程的選擇需要根據(jù)油田的實(shí)際情況和要求，以及中間是否需要加熱、換熱或加壓等具體情況來定。如果僅為了將井流進(jìn)行初步處理，脫出部分氣體或水分以滿足管輸需要，則需要一級或兩級處理流程即可;如果為了達(dá)到儲存或直接銷售的商業(yè)要求，則可能需要兩級或兩級以上的分離處理，包括增加相應(yīng)的冷換設(shè)備和加壓泵等，對于輕質(zhì)原油甚至需要采用帶穩(wěn)定裝置的流程。 分離系統(tǒng)參數(shù)的確定對整個系統(tǒng)的設(shè)計也非常重要，下面介紹一下分離系統(tǒng)主要參數(shù)的確定。 1.分離級數(shù)和各級的操作壓力 分離級數(shù)和壓力的確

27、定主要根據(jù)油田的井口壓力、井流含氣量、井流物性和分離目的及要求而定。 理論上講，分離級數(shù)越多原油收率越高，但投資上升，占地面積加大。在綜合考慮的情況下，氣油比較高的高壓油田，一般采用三級或四級分離;氣油比較低的低壓油田，一般采用二級分離。 分離壓力取決于井口或上游壓力、分離級數(shù)，以及其他燃?xì)庀到y(tǒng)或外輸壓力的要求，需要綜合考慮系統(tǒng)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性。一般來講，采用三級時，一級操作壓力控制在0.73.5MPa，二級壓力控制在0.073. 55 MPa;井口壓力高于3. 5 MPa時應(yīng)考慮四級分離。 2.各級的操作溫度 分離溫度的確定取決于分離級數(shù)和并流物性。在分離級數(shù)確定的前提下，根據(jù)原油是否易

28、于分離、什么溫度下分離效果好，以及系統(tǒng)熱平衡來確定各級操作溫度。最好以油田分離試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定。 3停留時間 如上所述，流體在分離器的停留時間越長，較小液滴就能有足夠的時間聚結(jié)沉降分離，分離效率就越高。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性，上面提到的各規(guī)范也根據(jù)原油的密度給出了理論推薦停留時間。但停留時間的確定受原油密度、黏度等物性影響較大，最好通過試驗(yàn)，綜合考慮操作溫度來確定。如渤海目前大部分油田原油的密度和黏度都比較大，一級停留時間一般為1015 min，二級停留時間一般為25 min左右。 4.各級的出口含水率 各級的出口含水率要根據(jù)分離級數(shù)、原油物性、操作溫度和最終分離要求而定。一般在原油的三級

29、分離流程中，一級分離器出口含水率要求小40%(體積分?jǐn)?shù))，二級分離器出口含水率在10%一30%(體積分?jǐn)?shù))之間，第三級通過熱化學(xué)脫水或電脫水器脫水達(dá)到商業(yè)脫水要求(一般不高于0.5%)。對于輕質(zhì)原油，一般兩級即可達(dá)到商業(yè)脫水要求(一級游離水分離和二級熱化學(xué)脫水或電脫水)，一級分離器出口的含水率一般控制在20%(體積分?jǐn)?shù))以下，二級脫水器出口的含水率達(dá)到脫水要求(一般不高于0.5%) 六、計算實(shí)例 下面以某油田平臺的生產(chǎn)分離器(P-V-102)為例，介紹分離器的設(shè)計計算。 該油田伴生氣量較少，可以先通過液體停留時間確定分離器的尺寸，然后用確定的分離器尺寸去校核氣體的允許氣速是否滿足要求。根據(jù)該油田的情況，選產(chǎn)液量最大、產(chǎn)氣量最小的第7年和產(chǎn)氣量最大的第1年進(jìn)行分離器尺寸的確定和校核計算。 1.初步計算分離器的尺寸 根據(jù)該油田的配產(chǎn)情況，選擇產(chǎn)液量最大、產(chǎn)氣量最小的第7年的配產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，確定分離器的初步尺寸。 (1)已知條件;原油在操作條件下的密度p= 852. 89 kg/m3 ;原油在操作條件下的體積流率Q。=0.791m3/ min ;原油的比重指數(shù)( API 0 )= 分離出游離水在操作條件下的體積流率Qw=4.87(2根據(jù)液體的流量選擇一個初步的尺寸。 該油田原油的A