氣液分離集成裝置在增壓點的應用效果評價

由方書

長慶油田公司第一采油廠 陜西延安市

一、概述

油田生產過程中，為了便于原油的儲運，在增壓點（或計量接轉站）需要對采油井采出的原油進行初步的油氣分離。分離油氣的設備主要有緩沖罐和泄油器。緩沖罐又名臥式分離器，主要用作各井組來油的加溫、油氣分離。該設備把初步分離出的原油輸到轉油站或聯合站。泄油器又名壓力缸，主要作用是把緩沖罐送來的相對濕的伴生氣進一步分離，得到相對純凈的干氣，以利于燃燒。分離出的干氣送到加熱爐燃燒，供原油加溫和站內取暖，余氣排到火炬燃燒。

二、背景

安塞油田高52區塊的特點是（長10油藏）高氣油比（95m3/t）、伴生氣中重組分含量高（C3以上組分含量高達92.13%），導致前端站點（增壓點、接轉站）伴生氣輸送過程中產生較多凝液，不利于伴生氣的輸送和利用，而且存在安全隱患、浪費資源、污染環境問題。因此，需要一種新型的原油與伴生氣分離的設備。氣液分離器集成裝置見圖1。

三、技術原理

1.油氣分離原理

油氣分離的基本原理是利用氣液比重不同，在一個突然擴大的容器中，液體流速降低、壓力降低后，在主流體轉向的過程中，氣相中細微的液滴下沉而與氣體分離。

2.緩沖罐工作過程

圖1 氣液分離器集成裝置圖

原油首先由入口進入分離器，經過蝶形動量吸收器、緩沖板，油、氣的流向和流速突然改變，使油氣得以初步分離。經初步分離的原油在重力作用下流入分離器的集液部分。集液部分需要有一定的體積，使原油流出分離器前，在集液部分有足夠的停留時間，以便被原油攜帶的氣泡上升至液面并進入氣相。集液部分也提供緩沖容積，均衡進出分離器原油流量的波動。為得到最大的氣液界面面積，通常使臥式分離器充滿1/2的液體。

來自入口分離器的氣體水平地通過液面上方的重力沉降部分，被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面。未沉降至液面的、粒徑更小的油滴，隨氣體流流入集氣管線。

四、原有處理流程與存在問題

1.原有處理流程（圖 2）

圖2 原有處理流程示意圖

采油井生產出來的原油，經單井集油管線到達計量站或增壓點。在增壓點內，首先進入來油總機關的收球筒后，再進入加熱爐加熱，加熱后的原油便進入分離緩沖罐進行初步油氣分離。分離后的原油經加熱爐再次升溫，再由輸油泵外輸。分離出的伴生氣進入氣液分離器（或壓力缸）進行二次分離，相對干氣作為加熱爐燃料或外輸進一步回收。分離緩沖罐+氣液分離器見圖3，壓力缸見圖4。

圖3 分離緩沖罐+氣液分離器

圖4 壓力缸

2.存在問題

緩沖罐與泄油器的配合使用能滿足工藝要求，整體運行狀況良好。但不是最好的處理方法，存在以下問題。

（1）氣液分離時未經充分冷卻，氣體出口重烴含量高，在后繼管路中冷卻后，凝液繼續產生，且量相對較大，尤其在冬季，凝液容易凍堵，影響生產和安全。

（2）裝置占地面積較大，管線閥門數量較多。

（3）氣液分離器排液量大，無法直接回到緩沖罐，采用開式排污凝液損耗大。

（4）對于來伴生氣濕度較高的站點，需頻繁的人工排污，員工勞動工作量大。

（5）部分區塊含有毒有害氣體，排放時危害人身安全。

五、氣液分離集成裝置的應用

1.改進后流程

改進后（圖5），原油在氣液分離集成裝置直接進行氣液分離，伴生氣不需要再進入氣液分離氣（或壓力缸）進行二次分離，分離出伴生氣直接作為加熱爐燃料或外輸。

2.氣液分離集成裝置優點

圖5 氣液體分離裝置結構示意圖

（1）裝置集成化。該裝置將分離緩沖罐和氣液分離器集成化，減少裝置占地面積及管線安裝長度和閥門管件數量。同時，減少了建站時設備安裝時間，能夠短時間內投用。

（2）凝液在裝置內循環。相對傳統氣液分離器凝液通過人工收集或者排入污油箱易造成油氣揮發，存在勞動強度大和一定安全隱患問題，氣液緩沖分離集成裝置的凝液在裝置內循環能有效避免凝液與外界的接觸，減少油氣的揮發。而且消除了人工排液操作，減輕了員工的勞動強度。

（3）強制冷卻。在油氣分離室上部伴生氣出口至氣體再處理室之間增加空冷器冷卻，從而達到強制冷卻的目的，降低氣體溫度，利于氣體中凝液脫除，并可根據需要通過調節空冷器百葉的角度來調節冷卻溫度。能顯著降低伴生氣中輕組分的含量，減少輸氣管線在低點凝液的產生，防止管線凍堵，尤其有利于輸氣管線在冬季的安全、平穩運行。

六、存在問題及改進方向

氣液分離集成裝置減輕員工的勞動強度、降低安全風險，滿足工藝要求，體現了“標準化設計、模塊化制造”的設計理念，體現了集輸設備集成化研制方向，但仍存在如下不足。

（1）隨著油田的開發，現場生產參數發生變化（氣油比由最初的116m3/t下降到95m3/t）。由于現有分離集成裝置是按照原始數據設計的，參數發生變化后不能很好地適應現場實際，所以應設計對現場適應性強的集成裝置。

（2）站點加熱爐氣源采用分離集成裝置產生的伴生氣，分離出氣體濕度較大，導致自動燃燒器無法正常運行。目前，站內所有加熱爐的自動燃燒器都已經停用，改用簡易火嘴。

（3）使用的磁翻板式液位計冬季易凍堵，電伴熱效果不佳（溫控調節閥壞），導致示數失真。

（4）分離器內防腐處理效果不佳，出現掉漆現象。

（5）改進方向。分離效果不佳時，可以采用氣液分離集成裝置與泄油器配合使用，進行二次分離。