油氣集輸?shù)谒恼職庖悍蛛x

1、第一節(jié)第一節(jié) 分離方式和操作條件的選擇分離方式和操作條件的選擇第二節(jié)第二節(jié) 油氣兩相分離器油氣兩相分離器第三節(jié)第三節(jié) 油氣水三相分離器油氣水三相分離器第四節(jié)第四節(jié) 特殊分離器特殊分離器氣液分離的內容氣液分離的內容 平衡分離平衡分離 機械分離機械分離 分離方式分離方式一次分離一次分離 連續(xù)分離連續(xù)分離 多級分離多級分離Q Q：分離效果如何？對比分析？：分離效果如何？對比分析？油氣分離效果的衡量標準油氣分離效果的衡量標準 儲罐中原油的收率儲罐中原油的收率 原油密度原油密度 儲罐中原油的組成是否合理儲罐中原油的組成是否合理 天然氣的運輸和加工問題天然氣的運輸和加工問題 儲罐一次分離儲罐一次分離（L0

2、.397，V0.6026) 分離條件：分離條件：P0.1MPa，T49 二級分離二級分離分離條件：分離條件：P13.4MPa，P20.1MPa，T49 多級分離與一次分離的比較多級分離與一次分離的比較 u多級分離所得的儲罐原油收率高多級分離所得的儲罐原油收率高 u多級分離所得的原油密度小多級分離所得的原油密度小 u原油組成合理，蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少，效果好原油組成合理，蒸汽壓低，蒸發(fā)損耗少，效果好 u多級分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比多級分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比例少例少 u多級分離天然氣處理成本低多級分離天然氣處理成本低 多級分離效果分析多級分離效果分析攜帶效應：攜帶

3、效應：在多元體系中，運動速度較高的輕組分分子，在分在多元體系中，運動速度較高的輕組分分子，在分子運動過程中與速度低的重組分分子相撞擊使輕組分分子失去子運動過程中與速度低的重組分分子相撞擊使輕組分分子失去了原來可以使其進入氣相的能量，留在液相中，而重組分分子了原來可以使其進入氣相的能量，留在液相中，而重組分分子獲得能量進入氣相獲得能量進入氣相。 平衡體系壓力較高時，分子的間距小，分子間吸引力大，平衡體系壓力較高時，分子的間距小，分子間吸引力大，分子需要具備較大的能量才能進入氣相，能量低的重組分分分子需要具備較大的能量才能進入氣相，能量低的重組分分子進入氣相更困難，所以平衡體系內氣相數(shù)量較少，重組

4、分子進入氣相更困難，所以平衡體系內氣相數(shù)量較少，重組分在氣相中的濃度也較低；在氣相中的濃度也較低； 如果在較高的壓力下把已分離成為氣相的氣體排出，減如果在較高的壓力下把已分離成為氣相的氣體排出，減少了體系中具有較高能量的輕組分分子，即改變了體系的組少了體系中具有較高能量的輕組分分子，即改變了體系的組成，則在壓力進一步降低時就減少了重組分分子被輕組分分成，則在壓力進一步降低時就減少了重組分分子被輕組分分子的撞擊、攜帶的機率。氣體排出越及時子的撞擊、攜帶的機率。氣體排出越及時攜帶效應攜帶效應減少。減少。 結論結論 連續(xù)分離所得的液體量最多，一次平衡分離所得連續(xù)分離所得的液體量最多，一次平衡分離所得

5、的液體量最小，多級分離居中。在多級分離中，級數(shù)的液體量最小，多級分離居中。在多級分離中，級數(shù)越多，液體的收率越大，液體的密度越小。越多，液體的收率越大，液體的密度越小。 分離效果的影響因素u 分離級數(shù)分離級數(shù)u 分離壓力分離壓力u 分離溫度分離溫度分離壓力的影響 對相同的分離對相同的分離級數(shù)，分離壓級數(shù)，分離壓力不同其分離力不同其分離效果也是不同效果也是不同的。實驗證明，的。實驗證明，存在著一個最存在著一個最優(yōu)的分離壓力。優(yōu)的分離壓力。 分離級數(shù)的制約因素 經(jīng)濟約束：投資、維修費用經(jīng)濟約束：投資、維修費用 集輸管網(wǎng)壓力的約束集輸管網(wǎng)壓力的約束 石油性質也有影響石油性質也有影響 分離級數(shù)的選擇原

6、則 n根據(jù)油氣比的高低來選擇，油氣比高應根據(jù)油氣比的高低來選擇，油氣比高應增多分離級數(shù)增多分離級數(shù) n根據(jù)井口壓力進行選擇，井口壓力高的根據(jù)井口壓力進行選擇，井口壓力高的應增多級數(shù)應增多級數(shù) n根據(jù)原油的相對密度進行選擇，隨著相根據(jù)原油的相對密度進行選擇，隨著相對密度的降低，應適當增加級數(shù)。對密度的降低，應適當增加級數(shù)。 推薦分離級數(shù)推薦分離級數(shù) 分離壓力的選擇分離壓力的選擇11nnPPR10pR分離器的類型 按外型分按外型分 按功能分按功能分 按壓力分按壓力分 按工作溫度分按工作溫度分 按實現(xiàn)分離主要利用的能量分按實現(xiàn)分離主要利用的能量分臥式分離器的結構 入口分流器入口分流器 集液部分集液部

7、分 重力沉降部分重力沉降部分 除霧器除霧器 入口分流器功能n減小流體動量，有效地進行氣液初步分減小流體動量，有效地進行氣液初步分離離 n盡量使分出的氣液在各自的流道內分布盡量使分出的氣液在各自的流道內分布均勻均勻 n防止分出液體的破碎和液體的再攜帶防止分出液體的破碎和液體的再攜帶 入口分流器類型 集液部分 使原油中攜帶的氣泡上浮至液面并進入氣相使原油中攜帶的氣泡上浮至液面并進入氣相 使原油在分離器中有一定的停留時間，使其使原油在分離器中有一定的停留時間，使其充分接觸，接近氣液平衡狀態(tài)充分接觸，接近氣液平衡狀態(tài) 集液部分也提供緩沖容積，起到緩沖作用，集液部分也提供緩沖容積，起到緩沖作用，用來均衡

8、進出分離器原油流量的波動用來均衡進出分離器原油流量的波動 返回返回重力沉降部分 氣體通過重力沉降部分，被氣流攜帶氣體通過重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未的油滴在此部分靠重力降至氣液界面，未沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經(jīng)沉降至液面的粒徑更小的油滴隨氣體流經(jīng)捕霧器除去。捕霧器除去。 返回返回捕霧器 網(wǎng)墊除霧器網(wǎng)墊除霧器 拱板除霧器拱板除霧器 波紋板除霧器波紋板除霧器 捕霧器n迪克松板捕霧器 n填料式捕霧器 n離心式捕霧器 除霧器碰撞分離工作原理 碰撞、凝聚：碰撞、凝聚：折板式，金屬絲網(wǎng)折板式，金屬絲網(wǎng)臥式分離器的工作原理臥式分離器的工作原理 入口分流器入口分流器:

9、 油、氣流向和流速突然改變，使油氣得以初步分離油、氣流向和流速突然改變，使油氣得以初步分離集液區(qū)集液區(qū):分離與緩沖分離與緩沖捕霧器捕霧器:聚結、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū)聚結、合并成大油滴，在重力作用下流入集液區(qū)分離器工作壓力分離器工作壓力:氣體出口管線上的控制閥控制氣體出口管線上的控制閥控制液位液位:液體排出管上的控制閥控制液體排出管上的控制閥控制 立式分離器 基 本 結 構 與基 本 結 構 與臥式分離器相同，臥式分離器相同，與臥式分離器不與臥式分離器不同的地方是：（同的地方是：（1 1）氣液界面較?。庖航缑孑^?。? 2）氣體流向和氣體氣體流向和氣體中液滴的沉降方中液滴的沉降方

10、向相反。向相反。 立、臥式分離器的比較臥式優(yōu)點：臥式優(yōu)點： 氣中油滴易沉降，氣體處理量大，處理成本低，適于氣氣中油滴易沉降，氣體處理量大，處理成本低，適于氣油比較高的混合物油比較高的混合物 氣液界面大，有較好的油氣分離效果氣液界面大，有較好的油氣分離效果 安裝、制造、維修方便，可以作成撬裝式安裝、制造、維修方便，可以作成撬裝式 立式優(yōu)點：立式優(yōu)點： 占地少，適用于海洋采油占地少，適用于海洋采油 適合于處理含固體雜質較多的油氣混合物，可以在底部適合于處理含固體雜質較多的油氣混合物，可以在底部設置排污口定期排放和清除固體雜質設置排污口定期排放和清除固體雜質 液位控制靈敏液位控制靈敏 分離器的基本組

11、成分離器的基本組成 n入口分流器 n重力沉降區(qū) n集液區(qū) n捕霧器 n壓力、液位控制 n安全防護部件 分離器的質量檢驗標準 接近氣液平衡的程度接近氣液平衡的程度 機械分離效果機械分離效果 氣體帶液率氣體帶液率K Ko o 液體帶氣率液體帶氣率K Kg g 原油在分離器中的停留時間原油在分離器中的停留時間 氣體允許最大流速氣體允許最大流速121212100%100%ooooggggGGGGGG影響分離性能的因素影響分離性能的因素 分離器的工藝計算n從氣體中分出油滴的計算從氣體中分出油滴的計算n從原油中分出氣泡的計算從原油中分出氣泡的計算油滴勻速沉降速度公式的假設條件 油滴為球形，在沉降過程中即不

12、油滴為球形，在沉降過程中即不能破碎，也不與其它油滴合并能破碎，也不與其它油滴合并 油滴與油滴，油滴與分離器壁以油滴與油滴，油滴與分離器壁以及與其它構件間無相互作用力及與其它構件間無相互作用力 氣體的流動是穩(wěn)定的，截面上任氣體的流動是穩(wěn)定的，截面上任意點流速不隨時間而變化意點流速不隨時間而變化 作用在油滴上各種力的合力為零，作用在油滴上各種力的合力為零，油滴勻速沉降油滴勻速沉降 油滴的勻速沉降速度的推導油滴在氣體中所受的重力為：油滴在氣體中所受的重力為： 36ogdFg油滴在氣體中所受阻力：油滴在氣體中所受阻力： 2242Dgd vRC油滴做勻速運動時，油滴做勻速運動時，F(xiàn)=RF=R，即：，即：

13、 322642ogDgddvgC43ogDggdvC阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系 1、按相關式計算沉降速度按相關式計算沉降速度n設CD 0.34，由 的計算式計算該油滴的n由求得的 求Ren由Re按上式求CDn由求CD求 ，與上一個 進行比較，若在控制誤差范圍內，計算所得的 即為欲求的沉降速度n否則，返回步驟直至前后兩次求得的 （或CD）在控制誤差范圍內。 vvvvvvv0.52430.34DeeCRR2、按流態(tài)分區(qū)計算沉降速度按流態(tài)分區(qū)計算沉降速度 各流態(tài)區(qū) 的關系 ReDC各流態(tài)區(qū)沉降速度公式層流區(qū)：層流區(qū)： 218lggd gv過渡區(qū)：過渡區(qū)： 0.7140.7141.1430.4280.28

14、60.153lggggdv紊流區(qū)：紊流區(qū)： 0.51.74lgggdv油滴流態(tài)的判斷 d d1 1是層流變?yōu)檫^渡流時的液滴直徑，是層流變?yōu)檫^渡流時的液滴直徑，d d2 2是過是過渡流變?yōu)槲闪鲿r的液滴直徑。渡流變?yōu)槲闪鲿r的液滴直徑。 112ggv d2111218oggggd gvd13213.3ggogdg132243.5ggogdg 當當dddddd1 1時為過渡流或紊流。時為過渡流或紊流。 dddd2 2時為紊流，時為紊流，d d1 1dddd2 2為過渡流。為過渡流。 3、圖解法求沉降速度32243gogDeggdCR123123expexpexp0.62673DxxxCaaabbb4、

15、阿基米德準數(shù)法求沉降速度阿基米德準數(shù)法求沉降速度 2222428DDggCd vRCd v8DC將上式兩邊同乘以將上式兩邊同乘以 ，并使，并使RF： 2gg222222ReggggFd v322Re6goggdg32ogggdgAr2Re6ArAr與Re的關系 分離器中油滴的沉降條件 在立式分離器中，氣流方向與油滴沉降速在立式分離器中，氣流方向與油滴沉降速度方向相反。油滴能沉降的度方向相反。油滴能沉降的必要條件是：必要條件是：油滴油滴的沉降速度必須大于或等于氣體在流通截面上的沉降速度必須大于或等于氣體在流通截面上的平均流速，即：的平均流速，即： 在臥式分離器中，氣體流向與油滴沉降方向在臥式分離

16、器中，氣體流向與油滴沉降方向相垂直，油滴能沉降至集液區(qū)的相垂直，油滴能沉降至集液區(qū)的必要條件是：必要條件是：油油滴沉降至集液區(qū)所需的時間應小于或等于油滴隨滴沉降至集液區(qū)所需的時間應小于或等于油滴隨氣體流過重力沉降部分所需的時間，即：氣體流過重力沉降部分所需的時間，即：gvv11DeeggDhDLL vvvvhD或氣體的允許流速氣體的允許流速氣體允許流速與氣體允許流速與油滴的沉降速度有關油滴的沉降速度有關油滴沉降速度又與油滴沉降速度又與油滴直徑有關油滴直徑有關。油滴直徑越小，。油滴直徑越小，沉降速度越慢，要使較小直徑的油滴在重力沉降沉降速度越慢，要使較小直徑的油滴在重力沉降部分沉至集液部分，以獲

17、得較低的氣體帶液率，部分沉至集液部分，以獲得較低的氣體帶液率，就必須降低氣體在重力沉降部分的流速。就必須降低氣體在重力沉降部分的流速。油滴直徑的選?。河偷沃睆降倪x?。?1000 ，分隔直徑，分隔直徑100要求：在一定氣體處理量下，必須加大分離器的直徑或要求：在一定氣體處理量下，必須加大分離器的直徑或增加臥式分離器的有效沉降長度，金屬耗量和制造成本增加臥式分離器的有效沉降長度，金屬耗量和制造成本就會增加。就會增加。 mm1、 的確定 法n中國中國n前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)100 油滴的直徑油滴的直徑vh0.7 0.811egegDDL vL vvhDhDv0.7 0.8gvvv0.75 0.8gvvvgvv

18、m2、 的確定桑得斯布朗系數(shù)法桑得斯布朗系數(shù)法 gvoggSBgvK按氣體處理量確定分離器的結構尺寸按氣體處理量確定分離器的結構尺寸（油滴沉降速度法）（油滴沉降速度法） 已知：重力沉降部分內允許的氣體流速和分離已知：重力沉降部分內允許的氣體流速和分離條件下的氣體處理量條件下的氣體處理量 對于立式分離器：對于立式分離器： 對于臥式分離器：對于臥式分離器：液面控制在直徑一半時，液面控制在直徑一半時， 24,4gggvgvQDQvDv28,8ggghghQDQvDv 考慮進入分離器的油氣兩相比例隨時間不斷發(fā)生變化考慮進入分離器的油氣兩相比例隨時間不斷發(fā)生變化這一情況，引入載荷波動系數(shù)這一情況，引入載

19、荷波動系數(shù)。 改用標準狀態(tài)下的氣體處理量改用標準狀態(tài)下的氣體處理量Q Qgsgs（m m3 3/d/d） （油滴沉降速度法） ssgsgsgssgPTPzTQQRTzRTQPPQ86400,立式分離器：立式分離器： 臥式分離器：臥式分離器： 2v67858sg sgvsPTQD vPTZH67858sg segvsPTQDL vPTZ 按氣體處理量確定分離器的結構尺寸按氣體處理量確定分離器的結構尺寸（油滴沉降速度法）（油滴沉降速度法）液位不在一半處液位不在一半處 LAmA12LdAxdH2112xrHH21112 2LdArHH dH1222221111111022sin2HLHrrArHH

20、dHHrrHrrr2111122111111sin124111 =sin2122LLDDDDAAHHHmArrrrhhhh按氣體處理量確定分離器的結構尺寸按氣體處理量確定分離器的結構尺寸（油滴沉降速度法）（油滴沉降速度法）液位不在一半處液位不在一半處 1678581egvsgHsDsm DL vpTQhp TZ此時集液區(qū)液體的體積為：此時集液區(qū)液體的體積為： 24LDVA LmLLLkD令：34LDVk m（桑得斯布朗系數(shù)法桑得斯布朗系數(shù)法 ） 對立式分離器：對立式分離器： 對臥式分離器：對臥式分離器： 0.52vs67858ogsgSBgspTQD Kp TZ0.52gH14ogSBgDQm

21、 K0.52Hs678581ogsgSBgspTQDm Kp TZ原油含氣率的影響因素 原油粘度原油粘度 原油在分離器中停留的時間原油在分離器中停留的時間 分離壓力分離壓力 分離溫度分離溫度 分離器入口元件的壓降分離器入口元件的壓降 218LggLd gw 氣泡不被原油帶出分離器的氣泡不被原油帶出分離器的必要條件必要條件是：是：氣泡上升速度應等于或大于分離器集液部分氣泡上升速度應等于或大于分離器集液部分任一液面的平均下降速度，即任一液面的平均下降速度，即 dgovv對于立式分離器：對于立式分離器：224,4oooodgQDvQ vvD22244 18ogdgooD d gD vQ 臥式分離器集

22、液區(qū)某一液面的下降速度與其在臥式分離器集液區(qū)某一液面的下降速度與其在集液區(qū)的位置有關。集液區(qū)的位置有關。 1booavv dyba 由由 ，可求得臥式分離器的原油處理量，或由原，可求得臥式分離器的原油處理量，或由原油處理量求臥式分離器的直徑、長度等。油處理量求臥式分離器的直徑、長度等。 222,()2ooeoeQdyQ dtxL dy vxrydtxL122sin22bboooaaeeQQdyyvL baL barrydgovv起泡原油與消泡方法起泡原油與消泡方法n降低分離器上游油氣混合物的流速降低分離器上游油氣混合物的流速 n分離器采用的入口分流器應能避免流體發(fā)生劇烈分離器采用的入口分流器應

23、能避免流體發(fā)生劇烈湍流湍流 n增大分離器集液區(qū)體積增大分離器集液區(qū)體積 n使用消泡劑使用消泡劑 n提高油氣混合物的分離溫度提高油氣混合物的分離溫度 按停留時間計算結構尺寸 立式分離器立式分離器 在所要求的原油停留時間內，進入分離器在所要求的原油停留時間內，進入分離器的原油量應和集液部分的體積相等，即：的原油量應和集液部分的體積相等，即： 24oo rD hQ t按停留時間計算結構尺寸臥式分離器臥式分離器: :討論集液部分液面高度與液討論集液部分液面高度與液體體積的關系，如下圖。體體積的關系，如下圖。 xdydf222yryxdyyrydf2222sin222122202rrryrryrrydy

24、yryfy211sin1111122ryryryrfnnlDflV4234LDVk n按停留時間計算結構尺寸 已知停留時間、原油處理量，根據(jù)停留時已知停留時間、原油處理量，根據(jù)停留時間內進入分離器的液量等于分離器控制液面至間內進入分離器的液量等于分離器控制液面至出油口這段高度范圍內液體量，則有：出油口這段高度范圍內液體量，則有： 24o reQ tD mLu按照氣體處理量計算；按照氣體處理量計算；u按照液體處理量計算；按照液體處理量計算；u選取原則：二者都應滿足，選尺寸大者。選取原則：二者都應滿足，選尺寸大者。u臥式分離器：臥式分離器： 液體處理量遠大于氣體處理量，可相應提高控制液位的高液體處

25、理量遠大于氣體處理量，可相應提高控制液位的高度，增加集液部分的容量，減少氣體空間的流通面積，用較度，增加集液部分的容量，減少氣體空間的流通面積，用較小的分離器同時滿足氣、液處理量的要求。小的分離器同時滿足氣、液處理量的要求。 n油氣相平衡計算，以次確定氣液處理量、物性、油氣相平衡計算，以次確定氣液處理量、物性、分離壓力和分離溫度，并確定分離器類型分離壓力和分離溫度，并確定分離器類型n從原油中分出氣泡的計算從原油中分出氣泡的計算n從氣體中分出油滴的計算從氣體中分出油滴的計算n比較上兩步的計算結果，選擇較大者作為分離比較上兩步的計算結果，選擇較大者作為分離器的設計尺寸器的設計尺寸n參照分離器系列化

26、尺寸，選取分離器的實際規(guī)參照分離器系列化尺寸，選取分離器的實際規(guī)格格 油氣水三相分離器油氣水三相分離器 綜合型臥式三相分離器綜合型臥式三相分離器 臥式油水界面控制臥式油水界面控制owwhhh123 式中式中h h1 1+h+h2 2是擋油板高度，是擋油板高度，為固定不變的為固定不變的數(shù)值。若增加數(shù)值。若增加擋水板高度擋水板高度h h3 3，會使水層厚度會使水層厚度h h2 2增大，油層厚增大，油層厚度度h h1 1減小。減小。 立式油水界面控制立式油水界面控制(a)無油室界面控制；無油室界面控制；(b)帶油室界面控制；帶油室界面控制；(c)可調水室界面控制可調水室界面控制 除除 砂砂水含率隨沉

27、降時間變化水含率隨沉降時間變化 三相分離器的工藝計算l油氣水三相分離器的工藝計算與油氣兩相分離油氣水三相分離器的工藝計算與油氣兩相分離器計算無原則區(qū)別器計算無原則區(qū)別l液相在分離器內的停留時間：液相在分離器內的停留時間： 從原油中逸出所攜帶的氣泡；從原油中逸出所攜帶的氣泡； 原油中所含水珠沉降至分離器底部水層所需的原油中所含水珠沉降至分離器底部水層所需的時間。時間。 由于油水密度差遠小于油氣密度差，故液相在三相由于油水密度差遠小于油氣密度差，故液相在三相分離器內的停留時間大于兩相分離器內的停留時間。分離器內的停留時間大于兩相分離器內的停留時間。 分散相運動速度計算分散相運動速度計算218wod

28、 gv停留時間法停留時間法 n集液區(qū)體積油水停留時間內流入分離集液區(qū)體積油水停留時間內流入分離器的液量器的液量 n對立式分離器對立式分離器24w wo oDhQ tQ t停留時間法停留時間法 n集液區(qū)體積油水停留時間內流入分離集液區(qū)體積油水停留時間內流入分離器的液量器的液量 n對臥式分離器對臥式分離器24ew wo oDmLQ tQ tHNS分離器分離器 HNS型高效三相分離器結構特點 HNS型高效三相分離器技術特點 HNS型高效三相分離器與國外同類設備技術指標對比表型高效三相分離器與國外同類設備技術指標對比表 15147613 462110210191312251111812n采用板槽式布液

29、雙向流油氣水分離技術，加快油水采用板槽式布液雙向流油氣水分離技術，加快油水分離速度，提高油水分離質量分離速度，提高油水分離質量 n采用兩級填料聚結、整流技術，改善油水分離條件，采用兩級填料聚結、整流技術，改善油水分離條件，提高油水分離效率提高油水分離效率 n采用整流分離填料改善分散水相在油連續(xù)相中的流采用整流分離填料改善分散水相在油連續(xù)相中的流場條件，實現(xiàn)分散相與連續(xù)相的快速分離場條件，實現(xiàn)分散相與連續(xù)相的快速分離 n采用采用“倒虹吸倒虹吸”法控制油水界面，采用機械式儀表法控制油水界面，采用機械式儀表控制油、水室液位，采用自力式調節(jié)閥控制分離器控制油、水室液位，采用自力式調節(jié)閥控制分離器壓力，基本實現(xiàn)操作自動化壓力，基本實現(xiàn)操作自動化 浮式生產(chǎn)系統(tǒng)的運動對工藝設備操作性能的影響 引起的問題引起的問題n由于垂蕩產(chǎn)生的加速使液面浮子的視重量發(fā)生變化 n運動引起液面的變化，導致高低液位報警和關停 n縱搖和橫搖運動使液面浮子掛在浮筒壁上，造成控制讀數(shù)失靈