海洋石油平臺油氣水三相分離器的選型設計

劉興財，王長軍

（中海油能源發展裝備技術有限公司設計研發中心，天津 300452）

1 項目概況

2 設計基礎

設計基礎資料是工藝專業開展設計的基本依據，缺少或是不準確將對工藝設計產生嚴重的影響，甚至會涉及整個項目實施的成敗。因此，在確定設計基礎資料時，一定要力求準確、全面。工藝專業的設計基礎資料主要包括以下幾個方面：

2.1 氣體組分

氣體組分見表。

表1 氣體組分

2.2 南區原油實沸點蒸餾數據

南區原油實沸點蒸餾數據見表2。

表2 南區原油實沸點蒸餾數據

2.3 原油黏度

原油黏度見表3。

表3 南區原油含水30%（反相點）時不同溫度下黏度

2.4 配產數據

表4 WHPH配產數據

3 計量分離器

3.1 計量分離器簡介

臥式分離器內氣液混合流體經進口進入分離器進行基本相分離，氣體進入氣體通道通過整流和重力沉降，分離出液滴：液體進入液體空間分離出氣泡，同時在重力條件下，油向上流動，水向下流動得以油水分離。氣體在離開分離器之前經捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，油從頂部經過溢流隔板進入油槽并從出油口流出，水從排水口流出。

3.2 計量分離器尺寸的確定

3.2.1 計算輸入

根據該油田的配產情況，選擇產液量最大的單井H14H井2025年的配產數據為依據，初步計算分離器的尺寸。已知條件：

（1）原油在操作條件下的密度ρL=918.2kg/m3，體積流率Qo=0.456m3/h。

2018廣州車展，哈弗品牌以“冠軍哈弗 智聯新時代”為主題，攜旗下H、F多款重磅車型亮相。其中，全新哈弗H6冠軍版及哈弗H4智聯版正式上市，標志著哈弗品牌全面進入智聯新時代。

（2）分離出游離水在操作條件下的體積流率Qw=32.4m3/h。

3.2.2 根據液體的流量選擇一個初步的尺寸

根據脫水實驗，在原油含水率不高于50%的情況下，液相停留時間取10 min即可

（1）計算液體體積流量

（2）計算液相分離面積AL及液相高度HL

3.2.3 校核實際油水停留時間τ

因此，液體停留時間滿足要求。

綜上所述，當分離器的尺寸為2 000mm（ID）×5 000mm（T/T）時，液相停留時間和氣體允許氣速滿足生產要求，故計量分離器的尺寸選為：2 000mm（ID）×5 000mm（T/T）。

3.3 分離器進口管線尺寸計算

通過HYSYS模擬可得到如下參數：標況下氣體比重Sg= 0.702 8，油比重So=0.926 3，水比重Sw=1，氣體壓縮系數Z= 0.997 5。

以2014年H8H井（最大油氣年）為例，氣體流量Qg= 76.625Sm3/h，油流量Qo=4.04m3/h，水流量Qw=1m3/h，根據《海上生產平臺管道系統設計和安裝的推薦作法RP 14 E》，對于混 相管線尺寸計算，首先需要計算沖蝕速度

其中ρm為操作條件下氣/液混合物的密度，計算公式如下式：

其中：操作壓力P=1 900kPaA，操作溫度T=41℃= 565.47°R，液體的混合比重S1=（Qo*So+Qw*Sw）/（Qo+Qw）= 0.9409235，氣液比R=（Qg0.02831685*24）/（Q1*24/0.159）= 0.39ft3/bbl，液相的流量Q1=Qo+Qw=4.04+1=5.04m3/h

經計算最大許用沖蝕速度Ve=100/ =42.86ft/s

由于對于混相流動，管道的實際流速要小于最大許用沖蝕速度，因此可得最小的管道截面積：

經過對不同典型年份的計算比較，進口管線的尺寸選取為4寸。由于管線設計壓力為2 200kPaG，溫度為92℃，查表4可知，進口管線等級選取為300lb。

表4 碳鋼材料的閥門和法蘭壓力-溫度等級

4 結論

1）三相分離器的最終尺寸對前期總體布置和與審查廠家計算結果有重要指導作用。

2）分離器尺寸計算中，液相的停留時間是決定分離器尺寸的重要參數。設計時要根據原油脫水實驗確定，根據要求的原油含水率選取適合的停留時間。對于前期研究沒有相關實驗數據的情況，可根據油氣分離器設計制造規范的規定按照原油API°初步確定。

3）分離器及其進出口管線尺寸計算，要根據不同工況分別選取最大產油年，最大產氣年及最大產液年的配產數據及對應的基礎數據進行核算，以確保分離器尺寸及進出口管線滿足不同生產條件下的分離輸送需求。