影響三相分離器運(yùn)行效果的因素分析

趙 莉，崔建軍，關(guān)克明，龍雄云，康文翠，陳康林，武天納，馮軍科

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

目前，三相分離器已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田采油三廠。三相分離器運(yùn)行效果的好與壞直接影響著凈化油的含水以及污水含油、含機(jī)雜、含鐵的高低。而油田采出水回注時(shí),要對(duì)水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制,防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。而深度水處理一直是生產(chǎn)中的一個(gè)難題，所以就必須提高三相分離器的運(yùn)行效果，改善出水指標(biāo)，減輕下游水處理負(fù)荷。為了摸索三相分離器運(yùn)行過程中運(yùn)行溫度、處理量、維護(hù)清理周期、上游輸油平穩(wěn)程度等因素對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響，改善三相分離器出油含水、出水含油、含機(jī)雜、含鐵等指標(biāo)。我們對(duì)影響三相分離器運(yùn)行效果的各個(gè)因素進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1 三相分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理

氣水三相分離器是依靠油、氣、水之間的互不相容及各相間存在的密度差進(jìn)行分離的裝置。三相分離器的結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1 三相分離器結(jié)構(gòu)

油氣水混合物工藝路線如下：油氣水混合物由入口進(jìn)入一級(jí)捕霧器，首先將大部分的氣體分離出來通過氣體導(dǎo)管進(jìn)入二級(jí)捕霧器，與從設(shè)備內(nèi)分離出的氣體一起流出設(shè)備，在此設(shè)有旋液分離裝置，同時(shí)對(duì)油水進(jìn)行預(yù)分離，預(yù)分離后的液體則通過落液管流入液體流型自動(dòng)調(diào)整裝置，對(duì)流型進(jìn)行整理，在流型整理的過程中，作為分散相的油滴在此進(jìn)行破乳，聚結(jié)，而后隨油水混合物進(jìn)入分離流場(chǎng)，在分離流場(chǎng)中設(shè)置有穩(wěn)流和聚結(jié)裝置，為油水液滴提供穩(wěn)定的流場(chǎng)條件，實(shí)現(xiàn)油水的高效聚結(jié)分離，分離后的原油通過隔板流入油腔，而分離后的污水，則經(jīng)過污水抑制裝置重新分離，含油量進(jìn)一步降低，通過導(dǎo)管進(jìn)入水腔，從而完成油水分離過程。

2 影響三相分離器運(yùn)行效果的試驗(yàn)

影響三相分離器運(yùn)行效果的因素主要有三相分離器的實(shí)際處理量、三相分離器的運(yùn)行溫度、三相分離器是否定期維護(hù)、還有輸油的平穩(wěn)程度等。三相分離器出口的主要技術(shù)指標(biāo)：分離器出口原油含水≤0.5%；污水含油≤300 mg/L；氣中帶液量＜0.05 g/m3。

2.1 處理量對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響

在日常運(yùn)行過程中，采用2具三相分離器并聯(lián)模式運(yùn)行，上游加藥濃度均為150 mg/L，在正常狀態(tài)下運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，取平均值（見表1）。

2010年對(duì)柳三轉(zhuǎn)1#三相分離器進(jìn)行清理維護(hù)，在此期間2#三相分離器單獨(dú)運(yùn)行，運(yùn)行數(shù)據(jù)（見表2）。

從表1、表2數(shù)據(jù)及圖2、圖3可以看出，2#三相分離器的實(shí)際處理量增加（在處理能力范圍之內(nèi)），三相分離器的運(yùn)行效果會(huì)變差。三相分離器的出油含水從0.02%上升到0.24%，有小幅的上升，但是仍能滿足出油含水≤0.5%的要求，出水含油、含機(jī)雜的量也明顯變大，雖能滿足預(yù)期的處理指標(biāo)，但大于污水回注標(biāo)準(zhǔn)，增加了下游污水處理難度。三相分離器日處理量在處理能力范圍之內(nèi)增加，單位時(shí)間處理量增多，會(huì)影響水洗破乳的效果，使分離器處理效果小幅變差。

表1 柳三轉(zhuǎn)1#、2#三相分離器并聯(lián)運(yùn)行數(shù)據(jù)

表2 柳三轉(zhuǎn)2#三相分離器單獨(dú)運(yùn)行數(shù)據(jù)

圖2 三相分離器實(shí)際處理量增加出油含水升高

圖3 三相分離器實(shí)際處理量增加出水含油、含機(jī)雜升高

2.2 定期維護(hù)對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響

吳一聯(lián)日產(chǎn)進(jìn)液量2 000 m3/d，站內(nèi)配置有3具日處理能力為1 200 m3/d的三相分離器，1#和2#兩臺(tái)三相分離器并聯(lián)運(yùn)行，對(duì)1#進(jìn)行維護(hù)作業(yè)，這里的維護(hù)作業(yè)主要指的是對(duì)三相分離器里的油泥和積砂進(jìn)行清理，維護(hù)后投用，對(duì)比維護(hù)前、后三相分離器運(yùn)行參數(shù)，研究定期維護(hù)對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響。

站內(nèi)配置3具日處理能力為1 200 m3的三相分離器，運(yùn)行壓力0.2 MPa，在正常狀態(tài)下運(yùn)行數(shù)據(jù)（見表3）（記錄一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，取平均值）。

以上數(shù)據(jù)也印證了實(shí)際處理能力增加，會(huì)導(dǎo)致三相分離器出口指標(biāo)變差的結(jié)論。2010年11月對(duì)吳一聯(lián)1#三相分離器進(jìn)行了清理維護(hù)，清理前后運(yùn)行數(shù)據(jù)（記錄一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，取平均值）（見表4）。

圖4 三相分離器清理后出油含水降低

表3 吳一聯(lián)三相分離器運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 吳一聯(lián)1#三相分離器維護(hù)前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

三相分離器運(yùn)行一段時(shí)間后，容器底部沿流向會(huì)有不同程度的積砂，尤其是沉降分離段積砂更為嚴(yán)重，大量積砂造成容器容積變小，從而造成設(shè)備的液體有效處理能力大大減少，沉降時(shí)間縮短，甚至阻礙液體的正常流動(dòng)，最終導(dǎo)致三相分離器無法正常運(yùn)行，出口指標(biāo)變差。因此，需根據(jù)來液含砂量大小確定合理的排砂周期，必須定期對(duì)三相分離器進(jìn)行清理維護(hù)，確保正常排砂。

2.3 運(yùn)行溫度對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響

對(duì)靖二聯(lián)的三相分離器調(diào)整運(yùn)行溫度，以研究運(yùn)行溫度對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響。

靖二聯(lián)2#三相分離器處理能力為1 600 m3/d，用于處理五里灣二區(qū)來液，日處理液量可達(dá)到1 100～1 200 m3，運(yùn)行壓力0.14 MPa，2010年11月24日開始提升三相分離器運(yùn)行溫度至50℃，三相分離器運(yùn)行數(shù)據(jù)與升溫前對(duì)比（見表5）。

提升三相分離器運(yùn)行溫度對(duì)運(yùn)行參數(shù)有一定的影響，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況來分析，三相分離器運(yùn)行溫度最好不低于45℃，否則出水含油量就會(huì)上升，而在45～55℃的溫度區(qū)間內(nèi)，提高運(yùn)行溫度對(duì)三相分離器的出口指標(biāo)改善較大。在油水分離技術(shù)中，游離態(tài)的油和水的分離較容易，而少量油水乳狀液的分離是最困難的。乳狀液能夠分離的關(guān)鍵是乳狀液的破乳問題，HXS型三相分離器在來液入口處增加了靜態(tài)攪拌器，使藥液達(dá)到了更加充分的混合，水洗破乳的機(jī)理是：預(yù)脫氣后的油水混合液通過導(dǎo)液管導(dǎo)入設(shè)備水相中，經(jīng)過液體流型調(diào)整裝置調(diào)整后上浮，在含有破乳劑的水相中翻滾、攪拌、摩擦、上升，使乳狀液滴的界面膜強(qiáng)度降低，產(chǎn)生油水分離且使油滴迅速進(jìn)入油水界面層中，達(dá)到油水分離的目的。

表5 靖二聯(lián)三相分離器升溫前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

圖5 三相分離器溫度升高后出水含油、含機(jī)雜降低

三相分離器運(yùn)行溫度上升后，可以提高破乳劑的活性，提高化學(xué)反應(yīng)的速度，使化學(xué)反應(yīng)平衡向正方向移動(dòng)；還可以降低油包水型/水包油型乳狀液的界面強(qiáng)度，加速破乳；另外，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，增加了水分子及油分子的聚結(jié)機(jī)率，從而加快油水分離速度，使水洗破乳更徹底；因此提高了設(shè)備的分離質(zhì)量，使出油含水、出水含油、出水含機(jī)雜降低。

2.4 輸油平穩(wěn)程度對(duì)三相分離器運(yùn)行效果的影響

三相分離器出口指標(biāo)對(duì)進(jìn)液量的變化較為敏感。由于上游集輸?shù)牟环€(wěn)定導(dǎo)致分離器進(jìn)口液量的波動(dòng)（在實(shí)際處理能力以內(nèi)），給分離器的操作和保持恒定的氣液界面造成困難，從而嚴(yán)重影響了氣液和油水的分離效果。來液量增加，由于容器內(nèi)需要處理大量氣體，因而氣體流速很快，氣體和液體水平流速相差非常大，造成油相液面波動(dòng)，破壞了液面的穩(wěn)定產(chǎn)生氣體霧沫夾帶，從而影響氣液分離和油水分離質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致出口指標(biāo)變差；來液量比較穩(wěn)定時(shí)，能使氣液界面相對(duì)保持恒定，就保證了氣液和油水分離的效果較好。試驗(yàn)過程中，由于雨雪天氣導(dǎo)致路面滑，無法拉油，上游來液大幅增加，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)來液量超過處理能力，原油含水短期內(nèi)超過0.5%。

3 結(jié)論

本文通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了處理量、定期維護(hù)、運(yùn)行溫度以及平穩(wěn)進(jìn)液對(duì)三相分離運(yùn)行效果的影響，得出了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

（1）三相分離器應(yīng)用一段時(shí)間后，容器中沉積的油泥與積砂對(duì)出口指標(biāo)有較大影響，所以必須確定合理的清理維護(hù)周期，對(duì)三相分離器進(jìn)行定期清理，以確保三相分離器平穩(wěn)高效運(yùn)行。

（2）在三相分離器處理能力以內(nèi)，處理量增加也會(huì)影響出口指標(biāo)，影響出油含水的幅度較小，而對(duì)出水含油、含機(jī)雜影響較大，導(dǎo)致這兩項(xiàng)指標(biāo)都大于污水回注國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，增加了下游污水處理難度，所以在選取分離器時(shí)，適當(dāng)選取處理余量。

（3）三相分離器的合理運(yùn)行溫度在50～55℃的溫度區(qū)間內(nèi)，平穩(wěn)進(jìn)液可以保證三相分離器的處理效果，進(jìn)液波動(dòng)會(huì)使出口指標(biāo)變差，出油含水量升高。

[1]關(guān)克明.三相分離器技術(shù)的應(yīng)用及效益評(píng)價(jià)[J］.石油化工應(yīng)用，2010，29（6）：68-70.