油氣分離設(shè)備在油氣集輸中的應(yīng)用研究與分析

頓宏峰(中油遼河工程有限公司 遼寧省盤錦市124010)

油井產(chǎn)出的物質(zhì)一般是油、氣、水、砂等混合物，在油氣開采過程中，隨壓力和溫度的變化，會(huì)出現(xiàn)油、氣、水三相。為了滿足油田對(duì)原油的儲(chǔ)存和管道輸送的要求，必須將油、氣、水三相分開，分別用不同的管線輸送，該過程通常是在分離設(shè)備中進(jìn)行的，分離器是油田最常用、最多見的設(shè)備之一。

1 油氣分離的機(jī)理

油氣分離方法主要包括重力、碰撞和離心分離法。重力分離是基于原油與天然氣物性上的密度差異，在同一的物理化學(xué)條件下它們所對(duì)應(yīng)的重力差異明顯進(jìn)而得以分離。重力分離的所采用的基本途徑是通過增加容器的空間范圍，使得待分離的油氣壓力降低，導(dǎo)致原先溶于油中的天然氣在密度差的作用下脫離出來。離心分離是基于不同的物質(zhì)在作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)各自產(chǎn)生大小不等的離心力，在離心力的作用下運(yùn)動(dòng)中油氣能很好的分離開來。離心分離常作為一種分流器，主要用于重力油氣分離器的入口處。碰撞分離的機(jī)理是基于分子在空間中作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在油氣分子作強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷地發(fā)生接觸碰撞過程中進(jìn)行的油氣分離。該方法應(yīng)用于從氣體中分離出液態(tài)油，為一種常規(guī)的輔助油氣分離方法。如過濾式分離器，當(dāng)含微量液體的氣體經(jīng)過分離器的過濾管時(shí)，分子之間發(fā)生相互發(fā)生碰撞作用，使得原先以霧狀廣泛分散于氣體中的原油成分聚在一起結(jié)成較大的油滴而分離出來。

2 油氣分離設(shè)備及其應(yīng)用

在油田中使用的油氣分離設(shè)備類型較多，應(yīng)不同的需求而定，它們的所具有共同特點(diǎn)是：充分利用進(jìn)料流體的內(nèi)能，采用高效的內(nèi)部分離結(jié)構(gòu)，具有著較高的油氣分離效率。應(yīng)生產(chǎn)的需要，目前油氣田上使用的分離器種類較多，按照不同的分類方式，可將其分成許多類型。如按其外形主要分為立式和臥式分離器，以及很少使用的球形和臥式雙筒體分離器等；按作用目的分為計(jì)量分離器和生產(chǎn)分離器；按功能分為油，氣兩相分離器和油，氣，水三相分離器；按工作壓力分為高壓、中壓、低壓和真空分離器等；按工作溫度可分為常溫和低溫分離器；按分離能量來源分為重力式、離心式和混合式等。

2.1 臥式分離器

臥式分離器作為生產(chǎn)實(shí)用的分離器，應(yīng)用于多種場(chǎng)合，其對(duì)高油氣比、大流量氣體和液體的處理更為有利。臥式分離器的分離作用過程是油、氣、水混合物進(jìn)入分離器后，入口分流器初步將混合物分離成氣液兩相，液相被引至進(jìn)入集液區(qū)。在集液區(qū)內(nèi)，由于油與水的不相溶性及其兩者的密度存在差異，從而使油和水分離開來單獨(dú)成層，下部為水層，上部為原油層或夾雜少量分散水珠狀原油的乳狀液層。原油和乳狀液從上方流至儲(chǔ)油室，經(jīng)出油閥排出。水從出水閥排出，由油水界面控制著排水閥開度，而且使界面保持在一定的高度范圍內(nèi)。分流器分離出來的氣體通過重力沉降區(qū)，經(jīng)除霧后排出分離器。將其與立式分離器相比較而言，臥式分離器存在著較大的氣液界面，這種狀態(tài)有利于液珠的沉降。有些臥式分離器為了防止了氣流的擾動(dòng)，在沉降區(qū)裝備有導(dǎo)流裝置，或者在集液區(qū)裝備防波擋板，這樣做的目的在于液體能沿著流向方向產(chǎn)生一個(gè)平穩(wěn)區(qū)域，有利于氣液分離。

2.2 立式分離器

立式分離器多用在中等-較低油氣比的油氣混合物分離中。立式分離器結(jié)構(gòu)上由進(jìn)口處的初分離區(qū)和內(nèi)部分離元件組成，初分離區(qū)裝備有各種不同的結(jié)構(gòu)，如增設(shè)折流箱，還有采用切向進(jìn)入等。切向進(jìn)入形式主要是用在中、低壓力的分離器，折流箱的方式應(yīng)用的也比較廣泛，入口氣流在折流箱的作用下僅分為一路或著相反的兩路，并使氣流沖擊在分離器內(nèi)壁上，流體形成一層液態(tài)薄膜，且貼容器內(nèi)壁呈環(huán)行螺旋狀運(yùn)動(dòng)，使得流體動(dòng)能降低明顯，氣體輕易地能從油膜中逸出來。氣液流經(jīng)分離后，氣體與液體基本上得以分離，其中液體向下進(jìn)入到集液區(qū)，而氣體需要經(jīng)分離器分離元件做更進(jìn)一步的分離，最終氣體通過捕霧網(wǎng)的作用進(jìn)行液珠沉降。立式分離器與臥式分離器相比在于其能承受更大的液體波動(dòng)，且對(duì)液面控制的要求并不是十分嚴(yán)格。

2.3 油水界面控制方式

臥式和立式分離器具有著三種相同原理的油水界面控制方式：①用界面浮子控制排水閥開度，油水界面保持在一定的高度范圍區(qū)間內(nèi)。由于分離器內(nèi)設(shè)有隔板，容器的有效容積大，容易清除容器內(nèi)存積的砂和油泥。②用油堰控制氣液界面，原油在排出容器之前液面上升至油堰高度，排出的原油質(zhì)量較好。③容器內(nèi)設(shè)油堰和水堰裝置，用來控制進(jìn)入油室和水室的液面，通過用油室和水室的界面浮子來控制各自的排液閥，浮子的使用能有效地控制油位和水位。

3 注意事項(xiàng)

分離器的底部一般會(huì)有沉積砂、水垢、鐵銹、油泥等困狀物，如果不及時(shí)清除將會(huì)縮減容器的有效容積，阻塞流體運(yùn)移通道，還可能會(huì)加速細(xì)菌繁殖及對(duì)分離器的腐蝕，進(jìn)一步會(huì)干擾液位控制，最終會(huì)影響到閥、計(jì)量?jī)x表、泵的正常工作。油氣分離器為壓力容器，需要在其利用并投產(chǎn)前進(jìn)行檢查和試壓。各部分裝置安裝情況，內(nèi)部各結(jié)構(gòu)狀態(tài)，固定部位的牢固性以及分離器筒體和附件的完好性都是需要檢查的內(nèi)容。分離器的試壓需要在保證封閉入孔和排污孔，壓力調(diào)節(jié)裝置、調(diào)壓閥、安全閥調(diào)節(jié)正常等情況下才能進(jìn)行。

分離器在運(yùn)行過程中，還應(yīng)注意的其它問題包含：①經(jīng)常檢查液位控制裝置和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，確保其能正常運(yùn)行且靈敏可靠。②控制適當(dāng)?shù)姆蛛x壓力，壓力過高會(huì)影響來油管線的回壓，使分離后的原油溶有氣體，壓力過低容易造成天然氣管線進(jìn)油。③注意外界來油溫度，防止溫度過低造成管線凝油阻塞。④注意分離器的保溫情況，尤其是對(duì)于安全閥、壓力表、液位計(jì)和管線等，同時(shí)還需要對(duì)流動(dòng)性差、容易凍結(jié)的部位加強(qiáng)保溫防凍。

謝曉勤,徐文超,廖雍.油氣分離設(shè)備在油氣集輸中的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備,2012(5):34-35.

李世超.油氣分離器[J].油氣田地面工程,2006，25(3):61-62.