HXS三相分离器

油水二相、油气两相、油气水三相分离器（专利号：ZL0026252.3)一、前言在油田原油的集输处理过程中，原油脱水脱气是非常重要的环节，常规工艺先采用气液分离器进行气液两相分离，分离后的原油再利用沉降罐进行热化学重力分离，或采用电热化学脱水。

这种工艺存在工艺复杂、设备多、投资大，管理和维护工作量大的问题。

沉降罐脱水工艺：通过对传统工艺及分离设备存在主要问题的剖析，在借鉴国内外较先进技术的基础上，我们从设备内流场流动特性和三相分离微观机理入手，借助于先进的CFD(计算流体力学)技术对设备内流体的流动特性、聚结元件、整流元件等进行了流动特性分析，研制出了以新型浅箱式分配器、强化旋转式入口、高效聚结填料等为代表的性能优良的分离元件，通过系统、科学的攻关研究，研制了结构优良的高效三相分离设备，并进行了大量的工业性应用。

三相分离器将原油的脱气、脱水、除砂结合在一起综合处理，工艺简单，投资少，管理和维护简单，有利于实现原油处理工艺的密闭。

该设备适用于油田原油脱水、脱气、除砂等工艺，既能将含水原油处理为净化油，也可用于高含水油田原油的预脱水工艺，可人为控制出口原油含水率，操作方便简单。

二、三相分离器脱水工艺1、三相分离器作为净化油处理设备来液先进行加温和加药，然后进入三相分离器进行油气水的分离，处理后合格原油（原油含水小于0.5%）直接进入净化油罐，处理后污水（污水含油小于200mg/l）直接进入污水除油罐。

2、三相分离器作为预脱气脱水设备来液先进入三相分离器进行油气水的分离，处理后低含水原油（原油含水小于30%）进行加热和加药，进入下一段原油处理设备。

三相分离处理后的污水（污水含油小于300mg/l）直接进入污水除油罐。

同沉降罐脱水工艺相比，三相分离器脱水工艺设备少，工艺简单，操作容易，建设投资少。

后期运行过程中，运行和维护费用低。

3、三相分离器两级串联脱水工艺这种情况主要用于油田高含水期地面脱水工艺，一级三相分离器主要用于常温脱水和脱气，低含水油进行升温加药后进入二级三相分离器，将含水原油处理成净化油。

这种工艺可以有效降低60%-80%脱水热化学脱水能耗。

在华北油田，油田建设初期，采用两台三相分离器，工艺上采用串并联工艺，油田开发初期，原油含水低，采用并联脱水，满足现场原油脱水需要。

中后期原油含水上升，采用串联脱水工艺，降低原油脱水能耗。

三、油气水三相分离结构及技术创新点1、三相分离器结构工艺路线：油气水混合物由入口进入旋流预分离装置，首先将大部分的气体分离出来通过顶部气相空间经过脱水填料、消泡装置后，再进入迷宫式捕雾器, 经过处理的气体由排气口排出。

预分离后的液体则通过落液管流入流型分布与调整装置，对流型进行整理，在流型整理的过程中，作为分散相的油滴在此进行破乳，聚结，实现水洗破乳。

而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。

随后进入二次填料分离装置，在此过程中，主要是脱除水中原油，进一步降低水中含油。

分离后的原油通过隔板流入油腔，而分离后的污水，通过导管进入水腔，从而完成油水分离过程。

2、产品的技术创新点1）采用来液旋流分离技术，实现对油、汽液初步分离，增加设备内流场的液体有效处理容积，提高了设备处理效率.2）采用活性水水洗破乳技术，强化了药液混合和乳状液破乳，改善分离的水力条件，加快油水分离速度，提高了设备的分离质量。

水洗破乳的机理是：预脱气后的油水混合液通过导液管导入设备水相中，经过液体流型调整装置调整后上浮，在含有破乳剂的水相中翻滚、搅拌、摩擦、上升，使乳状液滴的界面膜强度降低，产生油水分离且使油滴迅速进入油水界面层中，达到油水分离的目的3）采用入口导液管与液体流型自动调整装置相结合的入口结构，降低油水乳状液界面膜强度，可根据来液的大小自动调整流体的流型，给油水两相创造了良好的分离和流场环境4）采用强化聚结材料增加油、水两相液滴碰撞聚结机率，稳定了流动状态，提高分离效率。

该填料不仅可以稳定流体的流动状态，而且具有优良的同相聚结作用, 从而增加了油、水两相液滴碰撞聚结机率,提高了分离效率。

5）采用污水抑制装置，即将分离后的含油污水进行二次处理、聚结，提高了分离后的污水质量6）采用油水界面稳定控制技术，实现了油水界面的相对稳定7）采用迷宫式捕雾装置，有效地控制了气中带液率。

该捕雾装置采用快速改变气体流向，在流向急速改变的过程中局部会产生小的涡旋，从而形成低压区。

压力的改变会打破相平衡，使饱和水蒸汽变为过饱和蒸汽，从而使水凝聚析出，得到有效地控制了气中带液率。

四、三相分离器选型注意事项1、原油中油气比高，现场气源丰富。

对于原油中气油比高，处理气量大于5000m3/d，一般选用双气包三相分离器，有效降低气中带液率。

在控制方式，可选用自力式基地控制模式，设备控制部分投资少。

也可选用自动远程控制模式，控制方便。

2、原油中油气比低，现场气源丰富。

选用内置式气包三相分离器，便于安装与维护。

控制方式上，可选用自力式基地控制模式，设备控制部分投资少，同时考虑补气装置（采用阀后自力式调节阀补气）。

也可选用自动远程控制模式，控制方便。

3、原油中油气比低或无气，现场气源缺乏。

选用单气包或内置气包三相分离器，来液中有气时，先进行气液分离，将气体排出，再进行油水两相分离。

来液中无气时，不排气，直接进行油水两相分离。

控制方式上，当有气时，可采用机械自动控制方式。

当无气时，需要配置油水界面仪，水出口电动调节阀，上位机。

五、控制方式1、基地式控制采用浮球液面调节阀、自力式压力调节阀、磁翻柱液位计等，控制油水界面、系统运行压力，显示油水室液位。

2、远程显示和自动控制采用电动调节阀、导波雷达液位计、导波雷达油水界面仪等，以及辅助显示和控制设备，实现自动控制和远程人工控制。

控制方式可以根据现场需要，灵活组合。

六、设备规格及安装尺寸1、设备规格以上数据仅供参考，具体数据以用户提供的生产参数、原油物性、现场生产工艺等参数，结合我公司的室内实验数据，综合考虑来设计和提供。

其它型号的三相分离器根据用户要求定制。

规格型号说明：2、鞍座安装尺寸七、产品应用情况自2000年12月起，我们先后在大庆油田、华北油田、新疆克拉玛依油田、长庆油田、新星集团公司（定边）、陕北油田、二连油田等应用安装了140具HXS型高效油气水三相分离器。

油气水三相分离器有两种应用方式：一是将原油出水含水降低至0.5%以内，长庆油田、华北油田、大庆油田海拉尔油田、新疆油田采用这种运行方式；二是将原油含水降至10%以内，延油油矿靖边采油厂采用了这种运行方式。

应用试验证明该设备在处理油田油气水混合物上，出口水中含油小于300 mg/L，具有处理效果好、处理能耗低、控制简单等优点。

主题：[工艺设备]油气水三相分离器[align=center][b][size=4]HXS型油气水三相分离器应用效果分析[/size][/b][/align][align=center]王在强1，马能平2，王秀华3，杨学云4，付钢旦1[/align][align=center](1．长庆油田公司油气工艺技术研究院，陕西西安710021；[/align][align=center]2．长庆油田公司工程技术管理部，陕西西安710021；[/align][align=center]3．长庆油田公司采油二厂，甘肃庆阳745600；[/align][align=center]4．中国石油大学，山东东营257061)[/align][b]摘要[/b]介绍了一种HXS型油气水三相分离器的工作原理及现场应用情况。

该种类型的分离器在模拟流场的基础上，采用了流型自动调整装置、污水抑制装置等高效分离元件。

通过优化设备内部结构、流场动态调整，使油气水达到高效分离的目的。

现场应用效果表明，HXS 型油气水三相分离器具有较好的使用性能，故障率相对较低，打破了传统的溢流沉降罐脱水模式，创新了集输系统脱水的新模式，为长庆油田简化地面工艺流程打下了坚实的基础。

[b]关键词[/b]三相分离温度压力脱水长庆油田长期以来采用端点加药、管道破乳、溢流沉降的传统原油脱水工艺模式，在运行过程中存在以下问题：一是由于沉降罐底部加热器长期浸泡在污水介质中，腐蚀破损频繁、维修困难，影响油田的安全平稳生产；二是污水在沉降罐内滞留时间长，细菌繁殖较快，加剧了下游污水处理设备的腐蚀；三是由于沉降罐脱水为开式流程，油气蒸发损耗量大；四是部分区块气油比较高，气液混合物进入沉降罐内气液分离，对罐内净化油层有所冲击，导致沉降罐运行不平稳，溢出油含水超标。

为了解决这些问题，长庆油田2005年引进了由西安恒旭科技发展有限公司生产的HXS 型油气水三相分离器，经过运行测试，取得了良好的效果。

[b]1工艺流程[/b]三相分离器工艺流程如图1，油气水通过泵增压进入三相分离器，首先进行液气的分离，气进入气系统，液相再通过整流、机械破沫等过程进入沉降室。

其次，液相中的油、水和少量的固相泥砂在沉降室内分离，形成上部油层，下部水层，底部是固相泥砂。

处理后的油进入油室，水进入水室，再分别通过管道泵增压进入站场的油储运系统和水处理系统。

底部的泥砂在重力作用下进入容器下部安装的集砂斗，利用倒吸原理制造的排砂系统，排出容器。

[align=center][attachment=14322] [/align][b]2 工作原理及参数[/b]HXS型三相分离器的结构如图2所示，油气水混合物由入口进入一级捕雾器，首先将大部分的气体分离出来，通过气体导管进入二级捕雾器，与从设备内分离出的气体一起流出设备。

在此设有旋液分离装置，同时对油水进行预分离，预分离后的液体则通过落液管流入液体流型自动调整装置，对流型进行整理，在此过程中，作为分散相的油滴进行破乳、聚结，而后随油水混合物进入分离流场，在流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。

分离后的原油通过隔板流入油腔，而分离后的污水则经过污水抑制装置重新分离，含油量进一步降低，通过导管进入水腔，从而完成油水分离过程。

[align=center] [attachment=14323] [/align][b]a) HXS型三相分离器适用范围[/b]①用于原油脱水、脱气、除砂(对原油中伴生气量没有要求)。

②原油密度小于960 kg／立方厘米。

[b]b) 主要运行参数及技术指标[/b]①工作温度为30~60℃，依据处理介质特性来确定。

②工作压力为0.3～0.8 MPa，根据现场运行工艺来确定。

③出口原油含水率：石蜡基原油<O．5 oA(平均值)，环烷基混合原油<1％(平均值)。

④处理液量为5～20 000 m³。