气液分离集成装置在增压点的应用效果评价

由方书

长庆油田公司第一采油厂 陕西延安市

一、概述

油田生产过程中，为了便于原油的储运，在增压点（或计量接转站）需要对采油井采出的原油进行初步的油气分离。分离油气的设备主要有缓冲罐和泄油器。缓冲罐又名卧式分离器，主要用作各井组来油的加温、油气分离。该设备把初步分离出的原油输到转油站或联合站。泄油器又名压力缸，主要作用是把缓冲罐送来的相对湿的伴生气进一步分离，得到相对纯净的干气，以利于燃烧。分离出的干气送到加热炉燃烧，供原油加温和站内取暖，余气排到火炬燃烧。

二、背景

安塞油田高52区块的特点是（长10油藏）高气油比（95m3/t）、伴生气中重组分含量高（C3以上组分含量高达92.13%），导致前端站点（增压点、接转站）伴生气输送过程中产生较多凝液，不利于伴生气的输送和利用，而且存在安全隐患、浪费资源、污染环境问题。因此，需要一种新型的原油与伴生气分离的设备。气液分离器集成装置见图1。

三、技术原理

1.油气分离原理

油气分离的基本原理是利用气液比重不同，在一个突然扩大的容器中，液体流速降低、压力降低后，在主流体转向的过程中，气相中细微的液滴下沉而与气体分离。

2.缓冲罐工作过程

图1 气液分离器集成装置图

原油首先由入口进入分离器，经过蝶形动量吸收器、缓冲板，油、气的流向和流速突然改变，使油气得以初步分离。经初步分离的原油在重力作用下流入分离器的集液部分。集液部分需要有一定的体积，使原油流出分离器前，在集液部分有足够的停留时间，以便被原油携带的气泡上升至液面并进入气相。集液部分也提供缓冲容积，均衡进出分离器原油流量的波动。为得到最大的气液界面面积，通常使卧式分离器充满1/2的液体。

来自入口分离器的气体水平地通过液面上方的重力沉降部分，被气流携带的油滴在此部分靠重力降至气液界面。未沉降至液面的、粒径更小的油滴，随气体流流入集气管线。

四、原有处理流程与存在问题

1.原有处理流程（图 2）

图2 原有处理流程示意图

采油井生产出来的原油，经单井集油管线到达计量站或增压点。在增压点内，首先进入来油总机关的收球筒后，再进入加热炉加热，加热后的原油便进入分离缓冲罐进行初步油气分离。分离后的原油经加热炉再次升温，再由输油泵外输。分离出的伴生气进入气液分离器（或压力缸）进行二次分离，相对干气作为加热炉燃料或外输进一步回收。分离缓冲罐+气液分离器见图3，压力缸见图4。

图3 分离缓冲罐+气液分离器

图4 压力缸

2.存在问题

缓冲罐与泄油器的配合使用能满足工艺要求，整体运行状况良好。但不是最好的处理方法，存在以下问题。

（1）气液分离时未经充分冷却，气体出口重烃含量高，在后继管路中冷却后，凝液继续产生，且量相对较大，尤其在冬季，凝液容易冻堵，影响生产和安全。

（2）装置占地面积较大，管线阀门数量较多。

（3）气液分离器排液量大，无法直接回到缓冲罐，采用开式排污凝液损耗大。

（4）对于来伴生气湿度较高的站点，需频繁的人工排污，员工劳动工作量大。

（5）部分区块含有毒有害气体，排放时危害人身安全。

五、气液分离集成装置的应用

1.改进后流程

改进后（图5），原油在气液分离集成装置直接进行气液分离，伴生气不需要再进入气液分离气（或压力缸）进行二次分离，分离出伴生气直接作为加热炉燃料或外输。

2.气液分离集成装置优点

图5 气液体分离装置结构示意图

（1）装置集成化。该装置将分离缓冲罐和气液分离器集成化，减少装置占地面积及管线安装长度和阀门管件数量。同时，减少了建站时设备安装时间，能够短时间内投用。

（2）凝液在装置内循环。相对传统气液分离器凝液通过人工收集或者排入污油箱易造成油气挥发，存在劳动强度大和一定安全隐患问题，气液缓冲分离集成装置的凝液在装置内循环能有效避免凝液与外界的接触，减少油气的挥发。而且消除了人工排液操作，减轻了员工的劳动强度。

（3）强制冷却。在油气分离室上部伴生气出口至气体再处理室之间增加空冷器冷却，从而达到强制冷却的目的，降低气体温度，利于气体中凝液脱除，并可根据需要通过调节空冷器百叶的角度来调节冷却温度。能显著降低伴生气中轻组分的含量，减少输气管线在低点凝液的产生，防止管线冻堵，尤其有利于输气管线在冬季的安全、平稳运行。

六、存在问题及改进方向

气液分离集成装置减轻员工的劳动强度、降低安全风险，满足工艺要求，体现了“标准化设计、模块化制造”的设计理念，体现了集输设备集成化研制方向，但仍存在如下不足。

（1）随着油田的开发，现场生产参数发生变化（气油比由最初的116m3/t下降到95m3/t）。由于现有分离集成装置是按照原始数据设计的，参数发生变化后不能很好地适应现场实际，所以应设计对现场适应性强的集成装置。

（2）站点加热炉气源采用分离集成装置产生的伴生气，分离出气体湿度较大，导致自动燃烧器无法正常运行。目前，站内所有加热炉的自动燃烧器都已经停用，改用简易火嘴。

（3）使用的磁翻板式液位计冬季易冻堵，电伴热效果不佳（温控调节阀坏），导致示数失真。

（4）分离器内防腐处理效果不佳，出现掉漆现象。

（5）改进方向。分离效果不佳时，可以采用气液分离集成装置与泄油器配合使用，进行二次分离。