高壓凝析氣分離器技術(shù)研究

摘要：本文針對(duì)井流物油氣比高和凝析油的特點(diǎn)，通過(guò)采用一系列新型高效分離元件，不僅分離效果完全達(dá)到所要求的技術(shù)性能指標(biāo)，而且有效地保證了高壓容器的安全可靠運(yùn)行，對(duì)凝析氣田的開(kāi)發(fā)利用起到了重要作用。

關(guān)鍵詞：高壓凝析氣分離器;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

一、前言

牙哈凝析氣田位于新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)車(chē)縣境內(nèi)，其油藏流體類型復(fù)雜、埋藏深（5000m以上）、地層壓力高（50MPa），是特殊類型的油氣藏，開(kāi)發(fā)難度大，技術(shù)含量高，是目前已開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)最大的、唯一的高壓、高產(chǎn)凝析氣田，是第一個(gè)采用循環(huán)注氣部分保持地層壓力開(kāi)采的整裝凝析氣田，需要解決一系列技術(shù)難題。由于井口壓力高，凝析油產(chǎn)量大，油氣比高，而凝析油具有“三低兩高”即低密度、低黏度、低含硫、高含蠟、高凝固點(diǎn)的特點(diǎn)，使得與之配套的關(guān)鍵設(shè)備—計(jì)量、生產(chǎn)分離器壓力很高，設(shè)計(jì)壓力達(dá)12.6 MPa，屬高壓容器，而高壓容器在選材、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收等方面要求非常高，需要解決很多技術(shù)難題才能滿足要求，而且結(jié)構(gòu)上采用一般油田常規(guī)的分離元件，達(dá)不到理想的分離效果。因此要實(shí)現(xiàn)地面復(fù)雜工藝技術(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于高壓凝析氣分離器的成功研制上，其核心問(wèn)題是分離元件的研制。

二、分離結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分離器整體結(jié)構(gòu)主要由入口動(dòng)能吸收器、沉降段PERFORMAX（改進(jìn)型）板組、氣體出口絲網(wǎng)除霧器、油水堰板、液出口破渦器等組成。我們還根據(jù)工藝操作條件，利用引進(jìn)的工藝處理軟件進(jìn)行了工藝模擬計(jì)算，從而得出最佳的工藝處理方案，設(shè)計(jì)合理的氣液停留時(shí)間。

1、入口動(dòng)能吸收器

入口采用新型“捕鼠器”式的動(dòng)能吸收器。分離器入口部分的結(jié)構(gòu)型式對(duì)分離器的整體分離效果起著非常重要的作用。通過(guò)大量的對(duì)比研究，理論論證，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，采用新型的“捕鼠器”式的入口裝置，它通過(guò)不斷改變方向使入口氣液得到良好碰撞，使來(lái)流產(chǎn)生減速度，定向動(dòng)能被吸收，與常規(guī)的碟形入口裝置相比，前者氣液和液液分離更加充分，且更適合于油氣比大的場(chǎng)合。該入口裝置，使氣液在初分離段能夠達(dá)到三個(gè)目的：快速的減少液體的動(dòng)能;使管線來(lái)的氣液定向動(dòng)能被吸收，機(jī)械分開(kāi)，從氣體中除去大部分液體;消除動(dòng)能及使氣液機(jī)械分開(kāi)的同時(shí)，避免了激烈的攪動(dòng)，使霧沫夾帶最小。

2、沉降段PERFORMAX（改進(jìn)型）（改進(jìn)型）板組

沉降段采用了國(guó)家科技攻關(guān)課題-油氣水分離處理成套裝置中開(kāi)發(fā)的高效聚結(jié)元件PERFORMAX（改進(jìn)型）板（又稱PERFORMAX（改進(jìn)型）板霧沫捕集器）。經(jīng)此PERFORMAX（改進(jìn)型）板后，氣體中所攜帶的99%的直徑大于100μm液滴被除去。在設(shè)計(jì)中我們采用的是3組PERFORMAX（改進(jìn)型）板組合在一起，其中PERFORMAX（改進(jìn)型）板分兩種型式，即Ⅰ型和Ⅱ型，交錯(cuò)組合，這樣氣流的截面總體上又有垂直—水平—垂直的變換氣體流通的橫截面積，比起普遍采用的蛇形葉片式捕集器的單一的垂直流通截面，分離效率提高5～6倍。

3、氣體出口絲網(wǎng)除霧器

捕霧段采用不銹鋼絲網(wǎng)除霧器。經(jīng)二次分離段進(jìn)入捕霧段來(lái)的氣體，仍然含有一些較細(xì)小的液滴，直徑約為100μm下，這些細(xì)小的液滴通過(guò)重力沉降分離是不經(jīng)濟(jì)的，為此采用捕霧器，目的是最大限度地去掉二次分離后仍留在氣流中的細(xì)小液滴。通過(guò)除霧器上部的氣體出口，排出的氣體中含液量可達(dá)到0.5 g/m3的指標(biāo)要求。

4、油、水腔堰板

合理的油腔和水腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間的重力沉降分離后，油水兩相分別進(jìn)入集油區(qū)和集水區(qū)，利用“U”形連通管原理，油腔后側(cè)的水和油腔前側(cè)的油水保持相等的靜壓頭而通過(guò)連通管進(jìn)入集水區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)是有利于油面高度和水面高度的控制，其控制方法是氣液界面控制，避免了液-液界面控制的不足。另一優(yōu)點(diǎn)是油水分別排放，減少了相互夾帶，提高了分離效率，還可防止泥沙堵塞。

5、 出口設(shè)破渦器

能夠有效地防止了液體出口處發(fā)生渦流，使氣體不吸入液體出口，不致引起氣液界面波動(dòng)，影響分離效果。

三、結(jié)論

綜上所述，通過(guò)采用上述一系列高效分離元件，在高壓容器結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)減小的情況下，分離效率比常規(guī)分離器提高10倍以上，分離效果完全達(dá)到所要求的技術(shù)性能指標(biāo)。

牙哈凝析氣田地面產(chǎn)能建設(shè)工程于2007年8月完成設(shè)計(jì)，裝置于2009年10月一次投產(chǎn)成功。經(jīng)過(guò)三年的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐，6臺(tái)高壓凝析氣分離器運(yùn)行安全可靠，分離效率高，滿足了生產(chǎn)需要。

作者簡(jiǎn)介：

錢(qián)媛（1980-）女，漢，遼寧盤(pán)錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學(xué)歷，現(xiàn)從事化工設(shè)備與機(jī)械設(shè)計(jì)工作。