影響油田三相分離器分離效果的因素分析

冶海寧 馮超 牛彥鋒

摘要：油田三相分離器使用過(guò)程中要想取得良好的分離效果，把油氣水進(jìn)行分離，必須對(duì)影響三相分離器的因素進(jìn)行控制。本文主要通過(guò)分析影響油田三相分離器分離效果的因素，制定相應(yīng)的解決措施，以便能不斷增進(jìn)三相分離器的分離效率和分離效果，促進(jìn)油田的生產(chǎn)運(yùn)行和管理。

關(guān)鍵詞：分離效果、脫水、三相分離器、油水混合物

隨著采油技術(shù)的發(fā)展，三次采油技術(shù)在油田采油過(guò)程中大規(guī)模應(yīng)用，讓原油的產(chǎn)量在原有基礎(chǔ)上得到了穩(wěn)定提升，由于油田原油采集過(guò)程中采出的水黏度和油水乳化程度都在呈不同程度的提升，使得原油脫水這一技術(shù)環(huán)節(jié)處理起來(lái)也越來(lái)越難，這樣造成的后果就是油田生產(chǎn)成本也隨之上升，所以如何采取措施提高三相分離器的分離技術(shù)是石油行業(yè)普遍要面對(duì)的難題。油田三相分離器能否正常運(yùn)行受到很多方面的因素影響，除油氣分離效果之外，還與原油生產(chǎn)過(guò)程、油氣損耗的程度、采出液的穩(wěn)定程度、油井采出液的含沙程度以及油井采取的措施等因素都有密切的關(guān)聯(lián)，油田三相分離器分離效果變差，會(huì)直接影響對(duì)油田油井原油產(chǎn)量分析的正確判斷情況，也不利于油田油井的生產(chǎn)運(yùn)行與科學(xué)管理過(guò)程。

1 三相分離器工作原理

三相分離器廣泛地應(yīng)用于石油行業(yè)，是一種主要用于控制原油的穩(wěn)定性和原油的脫水效果的裝置。油田使用的三相分離器是一種能把油、氣、水分別進(jìn)行分離并加以計(jì)量的大型機(jī)械設(shè)備，主要應(yīng)用了離心力和重力沉降分離的原理實(shí)現(xiàn)氣液分離，油水在藥品和適當(dāng)溫度的催化下進(jìn)行分離。先是氣液的分離主要是靠三相分離器設(shè)備內(nèi)的兩個(gè)捕霧器，一級(jí)捕霧器主要負(fù)責(zé)把油、氣、水混合物中的絕大部分氣體分離出來(lái)，緊接著氣體會(huì)由導(dǎo)管被輸送進(jìn)二級(jí)捕霧器，然后和三相分離器內(nèi)分離出的氣體匯合并一起由放空管線(xiàn)排出。剩下的就是油水進(jìn)行分離的過(guò)程：油水混合物進(jìn)入三相分離器的內(nèi)部，在預(yù)分離室初步進(jìn)行分離，在沉降室油水層形成。為了保持一個(gè)穩(wěn)定可控的油水分離界面，需要不斷根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控導(dǎo)水管的高度。最后，實(shí)現(xiàn)油水成功分離，原油經(jīng)隔板進(jìn)入油室，處理后的污水則進(jìn)入污水除油罐。

含水原油經(jīng)過(guò)加熱爐加熱以后被送進(jìn)三相分離器內(nèi)進(jìn)行分離，首先是進(jìn)行氣液的分離，分離出的氣體進(jìn)入氣系統(tǒng)，油水混合物液體進(jìn)入到沉降室。油水混合物在經(jīng)過(guò)沉降、破乳等步驟處理后分別進(jìn)入油室和水室，最后從油室和水室的出口分別進(jìn)入站內(nèi)的油處理系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)。在分離過(guò)程中混合物中的雜質(zhì)，例如不可利用的污油廢油、沉積的泥沙等，都會(huì)被各個(gè)分離室底部的排污管線(xiàn)輸送到污油池中進(jìn)行儲(chǔ)存。

2 三相分離器運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1）油井采出液含有泥沙過(guò)多，導(dǎo)致調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靈敏度下降，過(guò)濾器被雜物堵塞或液體流量計(jì)變卡反應(yīng)遲鈍，無(wú)法正常使用。

2）采出液溫度過(guò)低，造成的輸送管線(xiàn)產(chǎn)生結(jié)蠟現(xiàn)象，結(jié)蠟會(huì)導(dǎo)致管線(xiàn)管道內(nèi)徑變小，分離效果變差。

3）三相分離器壓力不穩(wěn)定，變數(shù)大。在壓力波動(dòng)較大時(shí)，三相分離器內(nèi)液面波動(dòng)失衡，油水分離界面不穩(wěn)定可靠，也會(huì)影響三相分離器的分離效果變差。

（4）作業(yè)井和措施井過(guò)多，也會(huì)直接導(dǎo)致了破乳劑的破乳效果大幅下降達(dá)不到技術(shù)要求。

3 影響三相分離器分離效果的因素分析

1）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是指浮漂連桿機(jī)構(gòu)，是一種調(diào)節(jié)三相分離器液面的機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要用于控制三相分離器內(nèi)油水液面空間的穩(wěn)定與平衡。當(dāng)油水液面過(guò)低時(shí)，浮子會(huì)向下?lián)軇?dòng)內(nèi)里的小軸，通過(guò)杠桿作用，讓連桿向上推動(dòng)，使出油和出水凡爾閉合，控制油水穩(wěn)定避免在倉(cāng)內(nèi)亂流；在液面上升過(guò)高時(shí)，原理同上相同，步驟相反，出油和出水凡爾開(kāi)度變大，放出油和水，降低油、水倉(cāng)的液面高度并保持液面穩(wěn)定。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)這樣做的目的是為了提高三相分離器的分離效率，三相分離器要成功運(yùn)行，穩(wěn)定的液相和氣相空間是必不可少的。如果液面太高，液體會(huì)進(jìn)入氣體本該在的空間，甚至進(jìn)入到氣管線(xiàn)中，會(huì)加大氣管線(xiàn)堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，使分離效果變得很差。如果液面過(guò)低，氣體又全進(jìn)入油管線(xiàn)，輕則因停留時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致分離效果變差，重則會(huì)出現(xiàn)油管線(xiàn)漏氣的危險(xiǎn)狀況，威脅生產(chǎn)安全。導(dǎo)致三相分離器這些分離效果變差的原因可主要有二種：一是油井采出液中含有大量泥沙雜質(zhì)，堵塞了油、水凡爾，卡住了連桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而不能控制三相分離器內(nèi)液面的平衡；二是因?yàn)橛途沙鲆壕哂袕?qiáng)烈的侵蝕作用，導(dǎo)致浮球腐蝕穿孔進(jìn)液，導(dǎo)致浮力下降，或水路調(diào)節(jié)閥因受到采出液的腐蝕，導(dǎo)致無(wú)法靈活控制關(guān)閉，也會(huì)影響三相分離器最后的分離效果。

2）破乳劑濃度的影響

破乳劑主要作用是幫助破壞油水界面膜，緩解液滴聚結(jié)阻力，促進(jìn)油水分離的進(jìn)程。破乳劑濃度過(guò)高或者過(guò)低都不能達(dá)到理想的破乳效果。當(dāng)破乳劑濃度過(guò)低時(shí)，將不利于原油的充分脫水；當(dāng)破乳劑濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)增加成本，甚至可能會(huì)出現(xiàn)新的乳化層，更不能破乳。

3）采出液溫度的影響

溫度直接影響著分離后原油的含水率能否達(dá)標(biāo)，再者溫度高低影響著破乳劑是否能發(fā)揮最大藥效，破乳劑依賴(lài)于溫度，溫度越高破乳效率越高，還有就是溫度也影響著原油的粘度和脫水的快慢。在采出液持續(xù)低溫的情況下，三相分離器運(yùn)行結(jié)果只能是原油含水率超標(biāo)。而且，采出液溫度也密切影響著加熱爐內(nèi)原油溫度的變化。

4）壓力變化的影響

壓力影響三相分離器分離效果的重要因素。壓力要適當(dāng)控制，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)會(huì)對(duì)輸油管線(xiàn)的回壓產(chǎn)生不良效果，導(dǎo)致分離后的原油出現(xiàn)比其他油水更多的溶解氣；當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)，油、水就缺少能沉降到自然除油罐和沉降罐中的動(dòng)力，天然氣管線(xiàn)就會(huì)產(chǎn)生竄油或跑油的現(xiàn)象。所以，最好的情況是讓三相分離器在適合的壓力條件下工作。

5）停留時(shí)間和進(jìn)液量的影響

一般來(lái)說(shuō)，原油在三相分離器中停留時(shí)間為1～3min，起泡原油為5～20min，原油在三相分離器內(nèi)部停留的時(shí)間和三相分離器的分離效果是成正比的，原油停留時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)油、氣、水的分離效果越充分。但當(dāng)通過(guò)三相分離器的原油處理量增大的時(shí)候，原油在三相分離器內(nèi)停留時(shí)間就會(huì)減少，造成油水界面失衡，導(dǎo)致分離效果變差。另外，上游來(lái)液量的波動(dòng)會(huì)大幅降低三相分離器脫水效果，因?yàn)樗鼤?huì)影響到破乳劑的濃度和加熱后的溫度。因此要盡可能讓進(jìn)液、脫水、出液這一連續(xù)環(huán)節(jié)保持平穩(wěn)進(jìn)行。

6）措施井的影響

措施井在投產(chǎn)后，如果處理不當(dāng)會(huì)增加原油的脫水難度，阻礙三相分離器的分離效果。這是因?yàn)榇胧┚锏牟沙鲆河袠O強(qiáng)的堿性或酸性，它會(huì)和破乳劑發(fā)生反應(yīng)，削弱破乳劑的藥效，使破乳效果大幅度降低。

結(jié)束語(yǔ)

影響三相分離器運(yùn)行效果的因素主要包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈、采出液溫度、破乳劑濃度、來(lái)液壓力、原油停留時(shí)間與進(jìn)液量等。為了讓三相分離器在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮更好的分離效果，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，就要對(duì)影響三相分離器分離效果的因素進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的解決措施，保證三相分離器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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