淺談大罐清砂工藝及設備選用

王樹翠

【摘要】本文敘述了孤東聯(lián)合站泥砂的危害，介紹了國內目前清砂工藝的方法，設備，針對聯(lián)合站進行工藝比對，通過對孤東聯(lián)合站的油砂屬性的分析，從而選擇適合孤東聯(lián)合站的清砂工藝。

【關鍵詞】清砂 聯(lián)合站 工藝

目前環(huán)保是人們關心的問題之一。含油砂粒不經處理直接在海洋平臺上排放，或者在陸地上進行掩埋，有些采出固體含有放射性物質，這必將對身體造成影響。

1 油田地面除砂方法簡介

由于油田生產的連續(xù)性，要求在集輸過程中，砂能夠連續(xù)不斷的從油氣流中分離出來。目前國內外關于油田地面除砂方法主要有以下幾種類型：

1.1 重力沉降

1.1.1 分界線沉降

把混合均勻的懸浮液倒進直立的玻璃管中，筒內迅速出現(xiàn)四個區(qū)，如圖1-1所示。

圖1 濃懸浮液的兩種沉降形式

隨著沉淀的進行，A、D兩區(qū)逐漸擴大，B區(qū)逐漸減小直至消失。沉降開始的一段時間內，A、B兩區(qū)的界面等速向下移動，直至B區(qū)消失與C區(qū)上界面重合為止。此時，A區(qū)和D區(qū)之間形成清晰界面，達到“臨界沉降點”。此后便開始轉入沉淀區(qū)的聚集過程。

1.1.2 分級沉降

1.2 離心分離

1.2.1 過濾式離心機

該類離心機轉鼓壁上有許多孔，壁上鋪有過濾介質，加入轉鼓內的懸浮液隨轉鼓一起旋轉，其中的液體因離心慣性力的作用通過過濾渣層、過濾介質后，經轉鼓壁上的孔甩出，而固體顆粒被截流在過濾介質表面形成濾渣層，從而實現(xiàn)固液分離。

1.2.2 沉降式離心機

該機轉鼓內無孔，加入轉鼓內的懸浮液隨轉鼓一起旋轉時，固相因受離心力較大沉降到鼓壁上形成沉渣，液相沉降到里層，達到固液分離的目的。

1.3 過濾

過濾是利用某種多孔介質來使懸浮液液固分離的過程。在外力作用下，懸浮液中的流體通過介質的孔道，而某種粒徑的固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液分離目的。1.3.1過濾類型

過濾操作分為兩大類，一類是餅層過濾，另一類為濾床過濾。

（1）餅層過濾。

其特點是固體顆粒呈餅層狀沉積于過濾介質上游一端。這種方法較適用于處理固體含量稍高（固相體積分率在1%以上）的懸浮液。

（2）濾床過濾。

其特點是固體顆粒的沉積發(fā)生在粒狀介質內部。懸浮液中的固體顆粒直徑應小于床層孔道直徑，當顆粒隨流體在床層內的曲折孔道里穿過時，便被粘附在過濾介質上

1.3.2 過濾介質

截流漿料中的固體顆粒，通過流體的多孔性介質，稱為過濾介質。實際上，成功發(fā)揮過濾機理的作用、達到過濾的目的（表1）。

1.4 除砂方式對比

1.4.1 沉降和過濾設備的對比

如果將撞擊作用忽略，采用機械方法進行固液分離的系統(tǒng)都是以沉降或過濾原理之一為依據(jù)的。

過濾是使懸浮液通過截留固體顆粒的過濾介質，使固液得以分離的操作，它不需要密度差的存在，而是依賴過濾介質的性能，如果選用合適，那一定能夠截流住一些需要分離的固體顆粒。因此，過濾所提供的設計控制范圍是很寬的。

1.4.2 重力沉降和離心沉降的對比

離心沉降設備和重力沉降分離設備相比，離心沉降設備更適合對懸浮液的細分離，它是依賴離心慣性力的作用進行分離的。通常用分離因數(shù)Kc衡量離心設備的分離性能，分離因數(shù)是指離心沉降速度和重力沉降速度的比值。對于旋流器來說，Kc一般為數(shù)百；對于某些高速離心機（如一些醫(yī)用設備）Kc可達數(shù)十萬。

2 聯(lián)合站清砂工藝選擇大于100μm的顆粒占顆?？偭康?2.56%，且砂樣中粒徑小于10μm的顆粒極少。根據(jù)我國生產中廣泛采用的十進制分級法，聯(lián)合站砂樣屬于細砂范疇。細砂（粒徑在0.25～0.1mm）含量為49.48%。

以粒徑為橫坐標（橫坐標為對數(shù)坐標），各級粒徑的質量百分比為縱坐標（算術坐標繪成），直方圖可直接反映砂樣分選的好壞，粒度分布。如下圖所示。

圖2 油砂粒徑分布直方圖

以表征顆粒大小的參數(shù)–為橫坐標，顆粒質量分率為縱坐標，可得頻率分布曲線。若以顆粒累計質量分率為為縱坐標，可得累計分布曲線。

通過上述測試認為：

（1）顆粒大于100μm的砂粒占總量的80～90%以上。大于150μm的砂粒約占70～90%以上。這部分砂粒應作為地面除砂研究的重點；

（2）建議采用二級除砂方案，大罐沉降為一級，旋流除砂為二級。

因此，有必要采用新的除砂工藝和設備。根據(jù)孤東油田的出砂情況，可以選擇的設備有沉降罐、離心機、水力旋流器、篩濾機等四種。

參考文獻

[1] 勞永新編譯，“原油罐罐底油泥的清除和利用”，國外油氣儲運，1993（1）

[2] 陳濤平翻譯.“沉降罐沖砂系統(tǒng)的設計與運行”，國外油田工程，1994.1