油气分离设备在油气集输中的应用研究与分析

顿宏峰(中油辽河工程有限公司 辽宁省盘锦市124010)

油井产出的物质一般是油、气、水、砂等混合物，在油气开采过程中，随压力和温度的变化，会出现油、气、水三相。为了满足油田对原油的储存和管道输送的要求，必须将油、气、水三相分开，分别用不同的管线输送，该过程通常是在分离设备中进行的，分离器是油田最常用、最多见的设备之一。

1 油气分离的机理

油气分离方法主要包括重力、碰撞和离心分离法。重力分离是基于原油与天然气物性上的密度差异，在同一的物理化学条件下它们所对应的重力差异明显进而得以分离。重力分离的所采用的基本途径是通过增加容器的空间范围，使得待分离的油气压力降低，导致原先溶于油中的天然气在密度差的作用下脱离出来。离心分离是基于不同的物质在作回转运动时会各自产生大小不等的离心力，在离心力的作用下运动中油气能很好的分离开来。离心分离常作为一种分流器，主要用于重力油气分离器的入口处。碰撞分离的机理是基于分子在空间中作不规则运动，在油气分子作强烈运动时不断地发生接触碰撞过程中进行的油气分离。该方法应用于从气体中分离出液态油，为一种常规的辅助油气分离方法。如过滤式分离器，当含微量液体的气体经过分离器的过滤管时，分子之间发生相互发生碰撞作用，使得原先以雾状广泛分散于气体中的原油成分聚在一起结成较大的油滴而分离出来。

2 油气分离设备及其应用

在油田中使用的油气分离设备类型较多，应不同的需求而定，它们的所具有共同特点是：充分利用进料流体的内能，采用高效的内部分离结构，具有着较高的油气分离效率。应生产的需要，目前油气田上使用的分离器种类较多，按照不同的分类方式，可将其分成许多类型。如按其外形主要分为立式和卧式分离器，以及很少使用的球形和卧式双筒体分离器等；按作用目的分为计量分离器和生产分离器；按功能分为油，气两相分离器和油，气，水三相分离器；按工作压力分为高压、中压、低压和真空分离器等；按工作温度可分为常温和低温分离器；按分离能量来源分为重力式、离心式和混合式等。

2.1 卧式分离器

卧式分离器作为生产实用的分离器，应用于多种场合，其对高油气比、大流量气体和液体的处理更为有利。卧式分离器的分离作用过程是油、气、水混合物进入分离器后，入口分流器初步将混合物分离成气液两相，液相被引至进入集液区。在集液区内，由于油与水的不相溶性及其两者的密度存在差异，从而使油和水分离开来单独成层，下部为水层，上部为原油层或夹杂少量分散水珠状原油的乳状液层。原油和乳状液从上方流至储油室，经出油阀排出。水从出水阀排出，由油水界面控制着排水阀开度，而且使界面保持在一定的高度范围内。分流器分离出来的气体通过重力沉降区，经除雾后排出分离器。将其与立式分离器相比较而言，卧式分离器存在着较大的气液界面，这种状态有利于液珠的沉降。有些卧式分离器为了防止了气流的扰动，在沉降区装备有导流装置，或者在集液区装备防波挡板，这样做的目的在于液体能沿着流向方向产生一个平稳区域，有利于气液分离。

2.2 立式分离器

立式分离器多用在中等-较低油气比的油气混合物分离中。立式分离器结构上由进口处的初分离区和内部分离元件组成，初分离区装备有各种不同的结构，如增设折流箱，还有采用切向进入等。切向进入形式主要是用在中、低压力的分离器，折流箱的方式应用的也比较广泛，入口气流在折流箱的作用下仅分为一路或着相反的两路，并使气流冲击在分离器内壁上，流体形成一层液态薄膜，且贴容器内壁呈环行螺旋状运动，使得流体动能降低明显，气体轻易地能从油膜中逸出来。气液流经分离后，气体与液体基本上得以分离，其中液体向下进入到集液区，而气体需要经分离器分离元件做更进一步的分离，最终气体通过捕雾网的作用进行液珠沉降。立式分离器与卧式分离器相比在于其能承受更大的液体波动，且对液面控制的要求并不是十分严格。

2.3 油水界面控制方式

卧式和立式分离器具有着三种相同原理的油水界面控制方式：①用界面浮子控制排水阀开度，油水界面保持在一定的高度范围区间内。由于分离器内设有隔板，容器的有效容积大，容易清除容器内存积的砂和油泥。②用油堰控制气液界面，原油在排出容器之前液面上升至油堰高度，排出的原油质量较好。③容器内设油堰和水堰装置，用来控制进入油室和水室的液面，通过用油室和水室的界面浮子来控制各自的排液阀，浮子的使用能有效地控制油位和水位。

3 注意事项

分离器的底部一般会有沉积砂、水垢、铁锈、油泥等困状物，如果不及时清除将会缩减容器的有效容积，阻塞流体运移通道，还可能会加速细菌繁殖及对分离器的腐蚀，进一步会干扰液位控制，最终会影响到阀、计量仪表、泵的正常工作。油气分离器为压力容器，需要在其利用并投产前进行检查和试压。各部分装置安装情况，内部各结构状态，固定部位的牢固性以及分离器筒体和附件的完好性都是需要检查的内容。分离器的试压需要在保证封闭入孔和排污孔，压力调节装置、调压阀、安全阀调节正常等情况下才能进行。

分离器在运行过程中，还应注意的其它问题包含：①经常检查液位控制装置和调节结构，确保其能正常运行且灵敏可靠。②控制适当的分离压力，压力过高会影响来油管线的回压，使分离后的原油溶有气体，压力过低容易造成天然气管线进油。③注意外界来油温度，防止温度过低造成管线凝油阻塞。④注意分离器的保温情况，尤其是对于安全阀、压力表、液位计和管线等，同时还需要对流动性差、容易冻结的部位加强保温防冻。

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