油气水三相分离设备的革新

油气水三相分离设备的革新摘要:油井产出液的分离是石油生产处理中的一个重要环节，在分离过程中所使用的分离设备的经济投资直接影响着整个油气集输系统的经济效益。因此，采用高效率、低投资的分离设备对于油田生产具有重要的现实意义。根据目前国内所广泛采用的三相分离器的不足之处，通过模拟条件分别对处于旋流分离中的气液运动规律和重力沉降中油水的分离规律进行研究，从而研制成功了一种新型高效脱水设备—高效分离器。本文就常用普通三相分离器做简单简介并与新型高效分离器与进行详尽的比较，进一步突出油气高效分离设备在石油行业中应用的效益。关键字：高效分离三相分离器功能旋流分离重力沉降一、采出液中油气水分离研究的必要性：1.1油气集输与处理技术和设备，通常是构成油田地面工程的主体和技术主流;地面工程技术水平也往往由油气的集输与处理技术作为代表。而油气集输与处理系统总体的建设工程量和投资，一般约占整个地面工程的40－50%，因此，高效油气集输与处理系统的应用对于确保油田开发建设水平，提高油田的开发收益起着十分重的作用。1.2从上世纪九十年代以来，我国的大型老牌油田进入了高含水采油期，使得油品的品质大打折扣，需要对采出油进行大量的除杂，特别是在日常生产中对采出水的大量处理，促使了我国对于油气高效分离的研究。1.3石油和天然气有着各自的物理化学性质、燃烧条件、爆炸范围和储存方式必须对其进行分离。二、油气水三相分离的工作原理及方法：2.1三相分离设备的工作原理：油气水三相混合物高速进入预脱气室,靠旋流分离及重力作用脱出大量的原油伴生气,预脱气后的油水混合物经导流管高速进入分配器与水洗室,在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳,进行稳流,降低来液的雷诺系数,再经聚结整流后,流入沉降分离室进一步沉降分离,脱气原油翻过隔板进入油室,并经流量计计量,控制后流出分离器,水相靠压力平衡经导管进入水室,从而达到油气水三相分离的目的。2.2含油的污水除油主要方法为机械分离方法和破除乳化作用的化学处理方法。机械分离方法主要有重力法（密度不同）、离心力法（利用力心力）、聚结法（分子内部的范德华力）等。化学破乳主要是加入具有针对性的破乳剂使得油水最终分离。三、油气水新型高效分离器设计思路与构成简介：3.1高效分离器设计时应用的主要部件（如图所示）：高效分离器主要由筒体、旋流预分离筒、配流管、整流迷宫板、内部加热器、水位调节器、除砂器及浮子连杆机构组成。3.2高效分离器的具体研究方法思路：通过对不同流场、不同工况条件下所进行的数值模拟，结合现代设计、分析软件Pro-e对初步设计的分离器具体结构形式进行不断的改进和完善。投产前同时再次利用Pro-e软件模拟建立各个零件的三维实体模型,并通过完整的总体对其进行虚拟的干扰检测。3.3高效分离器工作过程：（一）油气水混合液进入旋流分离筒，分别通过离心力旋转分离和重力作用，脱除90%以上的伴生气，该伴生气体与分离器内存在的少量气体经过二次脱除液体后，经由压力控制进入气体系统；（二）油水混合液(含少量气体)经配流管均匀地进入分离区，再经整流迷宫板缓冲整流进入沉降区沉降，在沉降区内，靠加热器进一步激发破乳剂的活性，使乳化液破乳分离，油滴聚结上浮，脱水原油经隔板进入油室；（三）沉降区内的水经液位控制流出分离器，底部污水则靠压力平衡经由集水导管进入水室，流过液位控制器后流出分离器，从而达到油、气、水的高效分离。四、油气水新型高效分离器功能简介：4.1脱气功能：依靠旋转分离和重力作用能迅速进行气、液两相分离，天然气适时分离，减少对油水分离的影响。4.2分离功能：新型高效分离器通过旋流、稳流、整流后加温破乳，一般来讲污水中含油比率低于500mg/L，出口的原油含水低于10%。4.3脱沙功能：高效分离器，能充分的利用堆积砂的漏斗，将原油中的砂沉积到分离器底部，并利用外部除砂装置定时冲洗，将砂子排出。4.4控制功能：分离器运行平稳之后，其水位调节器及浮子连杆机构能够自动控制油、水界面及出油、出水。五、高效分离器的特点：通过所有实验中的分离器分离实验数据进行比对和总结可以得出以下新型高效分离器的特点如下：5.1有益于两相流体的分离：采用了迷宫整流板的入口形式，使流体的湍流度降低，管内主流流动更趋向于水平，使得流线趋于平缓，十分有利于两相流体的分离。5.2减少了原油和水滴的相对运动阻力：改进了加温区域，将加热盘管上提至沉降罐的中上部，即靠近了原油聚集区。这样可使原油升温快，有利于快速降低原油粘度，减小了原油对水滴的沉降阻力。5.3降低了液体的冲击：在污水的出口管上设置了流量调节装置，这有利于保持油水界面的相对稳定，减少了液流冲击对油水分离过程的影响。5.4处理量大：从现场实验看，介质在高效分离器内的停留时间，只要达到20分钟以上，即可完成有效的油、气、水分离。因此新型油气水高效分离器，实用性强，处理能力大，制做成本低廉、操作简单、节能环保、安全可靠等优点，具有很好的推广应用前景。六、新型高效分离器研究意义与思路总结：本文针对国内目前所使用的油气水三相分离器生产和使用中存在的突出问题,在收集国内外文献资料的基础上,结合国产油气分离器的现状某些具体油田的实际开采情况提出了具有针对性的具体的研究方案,综合开展了油气水分离器理论和实验研究。运用两相流理论建立了油气分离器分离模型,根据数学模型开展了油气分离器流场仿真研究,找到了油气分离器流场的分布规律,建立了油气分离器分离效率和结构参数、油气比等参数之间的关系。在此基础上,开展了油气分离器实验研究,验证了所建立的流场计算模型的正确性,从实验的角度出发,分析了分离器内两相流的流动规律,完善了油气分离的理论数学模型。参考文献：西南石油大学博士论文《高效油气分离器工作机理仿真研究》朱友珠）中国石油大学（华东）《高效分离器油气水分离研究》丰大成