油气集输联合站油气水三相分离技术研究

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油气分离计量设备在油气集输中的应用

作者：王建录

来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第18期

【摘要】油气分离计量是油气集输的首要任务。本文从油气分离计量设备出发，从理论上分析了重力分离、折流分离、离心分离三种分离方法，进而探讨了油气分离计量设备在油气集输中的应用，以供参考。

【关键词】油气分离与计量设备 油气集输 应用

1 引言

从井口采油树出来的石油主要是烃类混合物。天然气是低碳烃组分，在常温、常压下呈气态；原油是由分子量较大的高碳烃组成，在常温、常压下呈液态，在油藏的高温、高压条件下天然气溶解在原油中。当石油从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动的过程中，随着压力的降低，溶解在在液相中的气体不断析出，形成了气液混合物。为了满足产品计量、储存、销售、运输和使用的需要必须进行油气分离。

2 油气分离计量设备及工作原理

从目前来看，油气分离设备种类较多。按照功能进行划分，可分为两种：水油气三相分离器、油气两相分离器；按照形状可分为三种：立式分离器、卧式分离器。目前，比较普遍的为卧式两相分离器。主要是因为该分离器的分离效果好，成本较低，便于检修和安装。其缺点是占地面积比较大，且排污比较困难，需要配备好排污设备。

现介绍一种组合式的小型油气分离计量装置。在大庆、长庆、哈萨克斯坦布扎奇等油田投入使用，均运行了三年以上，运行良好。该装置用于单井（油井采出液不分离）、油气汇管（气、液混输）等任何流型或流态的油水气二相在线实时计量，尤其适用于间歇来液、气液变化比较大的油井计量；是沙漠油田、海上油田和移动测井等多相流计量的理想装置。

2.1 结构

油气分离计量设备主要由分离器、稳流器、捕集器、混合器、计量仪表与电控元件组成，工作原理如图1所示 。 龙源期刊网

３６　油气田地面工程第２７卷第７期（２００８．７）　

高效三相分离技术与油田工艺简化　

周霞（大庆油田工程有限公司）　

摘要：传统的油田采出液处理，主要采　用两段脱水方式，工艺流程长，能耗较高；　在油田“简化工艺流程、降低吨油成本”要　求下，简化油田采出液的处理工艺具有十分　重要的意义。本文通过对新型高效三相分离　技术方案分析，探讨油气集输系统工艺简化　的途径。　关键词：两段脱水；三相分离；工艺　

两段脱水工艺是油田采出液常用的处理方式，　尽管流程复杂，但因技术简单，处理效果基本能满　足生产需要。随着油田开发的深入，油气生产成本　逐渐上升，按照新的发展需要，这种工艺也逐渐暴　露出一些弊端，主要是流程长、设备多、放水含油　高，从而导致油田污水处理难度大，生产和维护成　本较高。因此寻找新型的处理工艺、简化流程、减　轻污水处理的负担是目前地面工程技术攻关的一项　重要课题。　ｌ　两段脱水工艺流程及指标　油田老区采油厂原油处理流程（见图１）：油　井采出液进脱水站油气分离器，分离出伴生气和含　水油；含水油进游离水脱除器进一步分离，≤３Ｏ　的含水油泵输至脱水炉加热，然后进入电脱水器脱　出含水≤０．３　净化油，进入原油储罐等待外输；　游离水脱除器和电脱水器脱出的含油污水进入污水　沉降罐。　游离水脱除器处理工艺指标：游离水脱除处理　温度≤４Ｏ℃；分离出的含水油含水为２Ｏ％～３Ｏ％；　分离出的污水含油水驱≤１　０　０　０　ｍｇ／Ｌ，聚驱≤　３　０００　ｍｇ／Ｌ。　伴生气　

图１　两段脱水工艺流程示薏图　电脱水器处理工艺指标：电脱水器处理温度　４５～５５℃；来含水油含水≤３Ｏ　；净化油含水≤　０．３　（油田企业内部控制标准）；污水含油水驱≤　１　０００　ｍｇ／Ｌ，聚驱４３　０００　ｍｇ／Ｌ。　２　高效三相分离器与脱水工艺流程简化　高效油气水三相分离技术通过新型高效三相分　离器来实现。依靠油、气、水之间的互不相容及各　相间存在的密度差进行分离，通过优化设备内部结　构、流场和聚结材料使油气水达到高效分离的目　生产参数，实施１３口井，　平均冲次降低１．２次。　平均冲程提高０．７　ｒｎ，　重要手段。　

- 1 - 高效三相分离器

1.型号释疑

JM－WS3.0×8.0-0.8

设计压力 MPa

设备筒体长度 m

设备筒体内径 m

W：卧式容器

S：三相分离器

骏马集团

2.三相分离器分离原理及结构特点

刚从地下开采出来的石油我们称为原油，它是复杂的油水乳化混合物，还含有部分气体和少量泥沙。气体的主要成分是天然气和二氧化碳。为了分别得到有利用价值的高纯度的天然气和石油，我们研制出了原油用高效三相分离器，来满足原油开发开采者的需要。

所谓的三相，就是气相、液相、固相。三相分离器的工作原理就是利用原油中所含各物质的密度不同、粘度不同以及颗粒大小等的区别来进行分离的。来自井口的原料油首先经过井口阀门、管线到一个加药装置，加药装置可连续可控制的来给原油加破乳剂。这是用来降低原料油中水、油、泥沙之间的粘连混合程度以及分化乳化混合物的颗粒，有利于三相分离器更好的进行分离。我们可根据原油的参数（粘度和温度）来看是否需要在加破乳剂之前设置水套加热炉。水套加热炉就是对原油加热，来降低原油的粘度，提高原油的运输速度。

加了破乳剂的原料油首先进入三相分离器的一级分离装置，进口是在一级分离装置中部，沿切线方向旋转式进入。通过旋风分离，根据离心力和重力的作用，将原油所含的各物质由里到外、由上到下的排列为气、油、水、泥沙。为了延长分离器的使用寿命，我们在一级分离装置的入口处沿筒壁方向增加一块垫板，这样泥沙在冲涮筒壁时，只磨损到这块垫板。等于说是把一级分离装置能接触到的高 - 2 - 速流体的那段筒体壁厚进行了加强。

经过旋风分离，大部分气体涌向一级分离装置的上部，在分离装置的上部我们设有一个伞状板，伞状板由三根扁钢呈120°角分布支承。下部靠一个焊接在筒体内壁上的支承圈支撑。气体冲击到伞状板之后，经过伞状板和一级分离器筒体之间的空隙到达分离器的顶部出气口，由出气口进入二级分离装置。我们设置这个伞状板的原因，就是因初步分离的气体中，含有部分雾状的小颗粒，颗粒中有水和原油以及细微的泥沙，经碰撞到伞状板上之后，由于粘度的原因，大部分都附着在伞状板的内壁上，积累到一定程度会沿伞状板的内壁边缘滴落。但还是有少部液体被气流带走，进入二级分离器装置再进行精细过滤的分离。

- 1 - 高效三相分离器

1.型号释疑

JM－WS3.0×8.0-0.8

设计压力 MPa

设备筒体长度 m

设备筒体内径 m

W：卧式容器

S：三相分离器

骏马集团

2.三相分离器分离原理及结构特点

刚从地下开采出来的石油我们称为原油，它是复杂的油水乳化混合物，还含有部分气体和少量泥沙。气体的主要成分是天然气和二氧化碳。为了分别得到有利用价值的高纯度的天然气和石油，我们研制出了原油用高效三相分离器，来满足原油开发开采者的需要。

所谓的三相，就是气相、液相、固相。三相分离器的工作原理就是利用原油中所含各物质的密度不同、粘度不同以及颗粒大小等的区别来进行分离的。来自井口的原料油首先经过井口阀门、管线到一个加药装置，加药装置可连续可控制的来给原油加破乳剂。这是用来降低原料油中水、油、泥沙之间的粘连混合程度以及分化乳化混合物的颗粒，有利于三相分离器更好的进行分离。我们可根据原油的参数（粘度和温度）来看是否需要在加破乳剂之前设置水套加热炉。水套加热炉就是对原油加热，来降低原油的粘度，提高原油的运输速度。

加了破乳剂的原料油首先进入三相分离器的一级分离装置，进口是在一级分离装置中部，沿切线方向旋转式进入。通过旋风分离，根据离心力和重力的作用，将原油所含的各物质由里到外、由上到下的排列为气、油、水、泥沙。为了延长分离器的使用寿命，我们在一级分离装置的入口处沿筒壁方向增加一块垫板，这样泥沙在冲涮筒壁时，只磨损到这块垫板。等于说是把一级分离装置能接触到的高 - 2 - 速流体的那段筒体壁厚进行了加强。

经过旋风分离，大部分气体涌向一级分离装置的上部，在分离装置的上部我们设有一个伞状板，伞状板由三根扁钢呈120°角分布支承。下部靠一个焊接在筒体内壁上的支承圈支撑。气体冲击到伞状板之后，经过伞状板和一级分离器筒体之间的空隙到达分离器的顶部出气口，由出气口进入二级分离装置。我们设置这个伞状板的原因，就是因初步分离的气体中，含有部分雾状的小颗粒，颗粒中有水和原油以及细微的泥沙，经碰撞到伞状板上之后，由于粘度的原因，大部分都附着在伞状板的内壁上，积累到一定程度会沿伞状板的内壁边缘滴落。但还是有少部液体被气流带走，进入二级分离器装置再进行精细过滤的分离。