油田三相分離器流體配管技術(shù)研究

齊丹丹 于越（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司， 北京 100085）

油田三相分離器流體配管技術(shù)研究

齊丹丹 于越
（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司， 北京 100085）

針對A油田集油接轉(zhuǎn)站的5臺三相分離器分離效果不佳、難以正常操作等問題，主要從分離器處配管設(shè)計與安裝方式入手，進(jìn)行操作運行異常分析。原來三相分離器配管采取的是并聯(lián)不對稱型式進(jìn)行設(shè)計與安裝，導(dǎo)致由閥組進(jìn)入三相分離器氣體沿程減少，油液面高度逐漸變高，超出正常的液位高度，使得油氣水分離系統(tǒng)難以正常運行工作。采取配管對稱設(shè)計與安裝方式后，每一管路壓降相等，液位保持在正常的高度，不僅提高工藝設(shè)備處理能力，使得對稱配管中流體達(dá)到均勻分配的效果，還兼顧著配管設(shè)計和安裝的美觀，解決了油氣分離系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的問題，同時提高了原油分離處理效果。

油田；集油接轉(zhuǎn)站；三相分離器；配管；氣液兩相；均勻分配

0 引言

在集油接轉(zhuǎn)站分離器配管內(nèi)流體存在多種相態(tài)，當(dāng)氣、液兩相在管道中流動時，兩者流動速度是不相同的，在管道中可能存在泡狀流、波狀流、分散流、環(huán)狀流、分層流等流動形式。兩相流不同于單相流，在集輸管道單相流可以調(diào)節(jié)截止閥或調(diào)節(jié)閥等來改變液體流動分配份額；而兩相流動在管道中，不能通過調(diào)節(jié)截止閥或調(diào)節(jié)閥來改變流體分配。下面主要以A油田集油接轉(zhuǎn)站為例來進(jìn)行詳細(xì)闡述多相流配管合理性，該油田配置了5臺三相分離器，采取不對稱方式設(shè)計與安裝流體進(jìn)口配管，從閥組角度來講，氣液兩相流首先進(jìn)入離閥組最近的三相分離器，勢必導(dǎo)致分離器集氣較多，進(jìn)入最后一臺分離器的氣體相對變少，由于三相分離器各自集氣逐次降低，導(dǎo)致三相分離器工作異常，集輸管道油液位高度無法控制在合理的范圍內(nèi)，因此，對氣液兩相流途經(jīng)三相分離器配管進(jìn)行合理性研究顯得十分重要。

1 三相分離器配管基本情況

以A油田集油接轉(zhuǎn)站為例，該集油接轉(zhuǎn)站一共配置有5臺型號相同的三相分離器，采取了并聯(lián)方式（不對稱型式）進(jìn)行設(shè)計與安裝。輸入井場的油液由閥組流經(jīng)三相分離器，進(jìn)行分離處理。原油密度小于污水密度，在外輸泵出口壓力作用下，原油密閉控制外輸，混液中的水在重力作用下由分離器底部進(jìn)入水處理罐，分離氣在壓力控制閥作用下導(dǎo)入放空系統(tǒng)。三相分離器設(shè)計與安裝均吸收了國外先進(jìn)的技術(shù)，主要參考了國外低油氣比（0.3 Nm3/m3～4 Nm3/m3）的特點設(shè)計而成，配管中混液流量主要采取蝶閥和流量計來進(jìn)行均勻調(diào)配。這種設(shè)計模式會出現(xiàn)以下兩種情況：①靠近閥組的三相分離器油液面低于合理的高度；②離閥組越遠(yuǎn)三相分離器，其油液面越高于正常的高度，勢必導(dǎo)致集氣儲存空間變小，配管內(nèi)的壓力無法控制。大大降低了三相分離器處理效果。

根據(jù)《油田油氣集輸設(shè)計手冊》，對三相分離器中液體流動型態(tài)進(jìn)行了分析。研究表明：配管內(nèi)流體屬于氣團(tuán)流流態(tài)現(xiàn)象，配管內(nèi)有斷續(xù)的集氣流存在。液流通過閥組進(jìn)行三相分離器，在處理分離的過程中產(chǎn)生的集氣流主要集中的前面的分離器中，隨著液流流經(jīng)后面的三相分離器，集氣流逐漸減少，使得三相分離器內(nèi)液壓不穩(wěn)定，不在可控的合理范圍內(nèi)。

2 合理配管技術(shù)

針對三相分離器中液壓不穩(wěn)定等問題，需對配管進(jìn)行合理的改造。對配管的改造升級除了受場地限制外，一般采油廠只允許停產(chǎn)24h，因此，只能采取小規(guī)模整改，工作量相對較小，而又要達(dá)到處理工藝要求。前期調(diào)研了多種升級改造方案，經(jīng)各項方案對比，優(yōu)選出處理效率更高的方案。首先在來油總管上安裝一根氣體平衡總管，隨后連接第一臺三相分離器，總管進(jìn)口與分離器出口對接，利用分離器處蝶閥和流量計調(diào)節(jié)配管中的流液量，如圖1所示。

圖1 合理配管流程示意圖

配管對稱布置。A油田集油接轉(zhuǎn)站主要采取了對稱布置配管的方式，不管支管個數(shù)，保證集輸過程中每一管路壓降相等。在進(jìn)行配管設(shè)計時，考慮了對工藝設(shè)備的要求。在混液流體進(jìn)入多個工藝設(shè)備前，連接多根進(jìn)口總管，通過總管分為兩路支管將流體導(dǎo)入工藝設(shè)備中傳輸，工藝設(shè)備采取兩兩對稱配管。氣液兩相流首先經(jīng)由總管分流到不同的對稱工程設(shè)備，配管設(shè)計模式有多種，應(yīng)該根據(jù)氣液兩相管流特點，提高工藝設(shè)備處理能力，使得對稱配管中流體達(dá)到均勻分配的效果，同時，還兼顧著配管設(shè)計和安裝的美觀，為油氣水三相分離處理工作提高良好的環(huán)境，最大限度地降低運行風(fēng)險。

3 結(jié)語

根據(jù)《油田油氣集輸設(shè)計手冊》，對三相分離器中液體流動型態(tài)進(jìn)行了分析，配管內(nèi)流體屬于氣團(tuán)流流態(tài)現(xiàn)象，配管內(nèi)有斷續(xù)的集氣流存在；針對三相分離器中液壓不穩(wěn)定等問題，需對配管進(jìn)行合理的改造，主要結(jié)合兩相流管道的特點，同時考慮對工藝設(shè)備的要求，優(yōu)選最為合理、穩(wěn)定地對稱布置方式，不僅提高工藝設(shè)備處理能力，使得對稱配管中流體達(dá)到均勻分配的效果，還兼顧著配管設(shè)計和安裝的美觀，為油氣水三相分離處理工作提高良好的環(huán)境，解決了油氣分離系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的問題，同時提高了原油分離處理效果。

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齊丹丹（1988-），女，河北任丘人，助工，2014年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）油氣儲運工程專業(yè)，主要從事油氣田地面工程集輸配管相關(guān)工作。