三相分離器油氣水分離效率的提高與應(yīng)用

摘要：在石油生產(chǎn)過程中，油氣水分離是極為重要的環(huán)節(jié)。油氣水分離相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生的經(jīng)濟效益對于油田企業(yè)總體經(jīng)濟效益具有直接影響。對此，有必要研制效率較高，且投入較低的分離設(shè)備，促進(jìn)油田實現(xiàn)良好生產(chǎn)。本文淺析了油水分離方法，探究了三相分離器油氣水分離效率的提高與應(yīng)用，以期為油田生產(chǎn)中的油氣水分離提供借鑒。

關(guān)鍵詞：三相分離器;旋流分離;重力分離

前言：在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中，油井采出液相應(yīng)的原油含水量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。我國多數(shù)油田的綜合含水率在80%以上。含油污水會對水資源和環(huán)境產(chǎn)生巨大污染。對此，在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中，要借助分離器相關(guān)設(shè)備對油氣水進(jìn)行分離。當(dāng)前，分離器相關(guān)設(shè)備主要將旋流分離以及重力分離作為依據(jù)，對油汽水進(jìn)行分離，且能取得良好的分離效果。

一、油水分離方法

標(biāo)準(zhǔn)分離器對原油含水進(jìn)行分離，主要對如下方法進(jìn)行采用：（1）重力法，該法是油氣水分離的重要方法，其原理如下：油、氣、水各自具有不同的相對密度，在一定的溫度和壓力條件下，系統(tǒng)平衡時，具有一定組份的油水混合物會形成具有一定比例的油相以及水相。較重組份保持層流狀態(tài)時，較輕組份的液滴會呈現(xiàn)出上浮。（2）離心分離法，是借助具有不同密度，且處于高速運行狀態(tài)的非均相體系形成的離心力，實現(xiàn)分離。離心裝置會導(dǎo)致密度不同的混合液體形成離心力，完成油水分離。（3）聚結(jié)法，該法屬于加速分離法，在一個單元內(nèi)有效結(jié)合了聚結(jié)以及重力分離的相應(yīng)過程。該法機理如下：受重力作用影響，分散液相在聚結(jié)介質(zhì)表面發(fā)生沉降，并經(jīng)過吸附、潤濕以及碰撞等過程形成液膜，受重力作用以及液體流動影響，聚結(jié)介質(zhì)表面存在的液膜脫除，完成分離[1]。

二、通過重力沉降法對油水分離效率進(jìn)行提高

重力沉降器裝置是三相分離器的重要組成部分。油相介質(zhì)和水相介質(zhì)具有不同密度，受到不同的重力影響。在重力沉降器內(nèi)，油相介質(zhì)和水相介質(zhì)將出現(xiàn)分層流動，原油具有較小的密度，將從油出口實現(xiàn)流出，污水則具有較大的密度，將從水出口實現(xiàn)流出。通過重力沉降對油水進(jìn)行分離，其優(yōu)點如下：具有相對簡單的結(jié)構(gòu)和較小的流動阻力，僅在液進(jìn)、出口部位存在壓力損失，在分離過程中，可忽略流動阻力;重力沉降內(nèi)壁產(chǎn)生的磨損相對較小，且液流速度相對較低，液體與罐壁沖刷較小，可對油水混合物進(jìn)行有效處理[2]。油相和水相混合介質(zhì)由分離器進(jìn)入，并通過整流板，實現(xiàn)對重力沉降室的均勻進(jìn)入。沉降室內(nèi)存在的液體，受重力作用、浮力作用以及液流推力的綜合影響，在做沉降運動的同時，還會沿水平方向發(fā)生移動。

三、提高分離器油氣水分離效率的方法

原油生產(chǎn)逐漸步入高含水期后，沿襲傳統(tǒng)滯后的脫水工藝對原油進(jìn)行處理，難以實現(xiàn)對原油生產(chǎn)需要的良好滿足。原油實際含水量上升，導(dǎo)致液量增大，傳統(tǒng)的沉降罐以及加熱爐難以形成良好的分離條件，導(dǎo)致生產(chǎn)成本相對較高。對原有分離器進(jìn)行分析，可知其不足如下：進(jìn)液對分離器產(chǎn)生較大的沖擊力，液體保持素流狀態(tài)時，難以實現(xiàn)對油氣水的良好分離;液位調(diào)節(jié)具有較大的難度，需通過人工方式對油水界面進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作難度相對較大。當(dāng)前，普遍使用臥式分離器，排出來的油氣從分氣包進(jìn)入后，對氣體實施預(yù)分離后，沿進(jìn)油管從位于分離器底部位置的出口呈現(xiàn)均勻散開，保持垂直方向撞擊容器壁，實現(xiàn)撞擊分離。通過皺紋板，進(jìn)一步對油氣混合物進(jìn)行分離和整流，再實施沉降，能實現(xiàn)對油氣水良好的三相分離。氣室位于分離器相應(yīng)的內(nèi)腔上部，出氣口也位于上部;堰板將容器分為兩部分，一部分是氣室，一部分是水室，流體進(jìn)入分離器內(nèi)，先到水室，受重力作用影響，水位于最下部，油位于水上面，在出廠時，將堰板實際高度設(shè)置于容器1/2的高度處[3]。在實際中，要確保堰板高度高于水液位。

對分離器油氣水分離效率進(jìn)行提高的具體方法如下：（1）增設(shè)加熱器，對分離器實際分離效率進(jìn)行提高。將加熱器加入分離器下部，可將原油中存在的污水有效脫出，還能降低原油進(jìn)入分離器后產(chǎn)生的熱能損失，能有效避免原油發(fā)生凝固。（2）對浮子液面控制器進(jìn)行改造，實現(xiàn)對分離器實際分離效率的有效提高。對分離器采用油氣調(diào)節(jié)閥。當(dāng)油水與天然氣保持平衡的流量進(jìn)出時，油水緩沖室相應(yīng)的液面保持相對穩(wěn)定的高度，浮子借助連桿對油氣調(diào)節(jié)器相應(yīng)的油閥芯和氣閥芯有效開到一定位置，使分離器相應(yīng)的液面以及壓力保持相對穩(wěn)定，油水進(jìn)入分離器后，其實際流量增大，伴隨液面升高，浮子也相應(yīng)升高，并借助連桿提起閥桿，此時，出氣口出現(xiàn)關(guān)小，出油口出現(xiàn)開大，將減少實際排氣量，并升高壓力，加快排油實際速度，并導(dǎo)致液面出現(xiàn)下降。伴隨液面降低，浮子也相應(yīng)降低，并借助連桿壓下閥桿，此時，出氣口出現(xiàn)開大，出油口出現(xiàn)關(guān)小，將增大實際排氣量，并降低壓力，減慢排油實際速度，并導(dǎo)致油水緩沖室相應(yīng)液面出現(xiàn)上升?？傊好娉霈F(xiàn)升高或者出現(xiàn)降低，對閥芯開度進(jìn)行調(diào)整，能實現(xiàn)對分離器液面以及壓力的有效調(diào)節(jié)，還能對分離器進(jìn)行有效的變壓控制。

結(jié)語

綜上所述，對三相分離器的實際分離效率進(jìn)行提高，能實現(xiàn)對原油氣相和液相的快速分離。三相分離器實現(xiàn)平穩(wěn)運行后，其浮子連桿機構(gòu)以及水位調(diào)節(jié)器能實現(xiàn)對油、水界面的自動控制，能同時實現(xiàn)良好的出油、出水，還能實現(xiàn)有效的油水分離。對三相分離器進(jìn)行改進(jìn)后，其實用性大幅度增強，且增強了處理能力和操作安全性，能實現(xiàn)對出油氣產(chǎn)量的準(zhǔn)確計量。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李巍，于同川，張曉敏，等.重力式油氣水三相分離器工藝設(shè)計研究[J].節(jié)能技術(shù)，2016，34（5）：477-480.

作者簡介：

姜樂，男，1971年11月，漢，天津市，在大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠第三作業(yè)區(qū)南五聯(lián)從事集輸工作