優(yōu)化三相分離器分離效果的措施分析

趙洪達(dá)++王朝勃

摘 要：伴隨著陸地和海洋石油的全面高效開(kāi)發(fā)，它成為現(xiàn)代社會(huì)常用的資源和能源，然而，在其社會(huì)效益日益提升的同時(shí)，油井產(chǎn)出物中的雜質(zhì)也呈現(xiàn)增多的問(wèn)題，為了有效利用資源，需要對(duì)油田采出液進(jìn)行經(jīng)濟(jì)而高效的處理與優(yōu)化，這是現(xiàn)代社會(huì)面臨的重大課題，亟待研發(fā)出高效能而低消耗的油水分離設(shè)備，通過(guò)介紹常用的油水分離方法，并對(duì)三相分離器原油處理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行規(guī)律性分析和驗(yàn)證，利用正交試驗(yàn)優(yōu)化論證，得出分離最佳組合。同時(shí)，優(yōu)化三相油水分離器內(nèi)部的組件，從而達(dá)到用戶(hù)滿(mǎn)意的最終分離效率。

關(guān)鍵詞：三相分離器；分離；優(yōu)化；效率

1 油水分離方法簡(jiǎn)述及重力沉降分離原理闡釋

1.1 油水分離方法 油水分離器是油氣產(chǎn)出物處理的關(guān)鍵設(shè)備，它根據(jù)來(lái)源和油滴的狀態(tài)、成分而進(jìn)行差別性的初步分離處理，并有以下幾種常用的分離方法：①重力分離法。②粗粒化法。③旋轉(zhuǎn)液分離法。④化學(xué)破乳法。

1.2 重力沉降分離原理 ①API型油水分離池。②CPI型油水分離池。

2 三相分離器的內(nèi)部構(gòu)件

2.1 入口分配器 在重力分離原理之下的三相分離器的入口要利用慣性或離心力，將油氣分開(kāi)，使油氣向不同的兩個(gè)方向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)初步分離，可以根據(jù)不同的原油性質(zhì)及油氣比進(jìn)行入口分配器的選用。

2.2 氣相區(qū)除霧分離元件 這是進(jìn)行三相分離中的氣、液分離的最后工序，通過(guò)除霧元件的碰撞方式，去除氣體中的液滴，從而實(shí)現(xiàn)高效的分離。它常用的除霧器元件有：TP板型霧沫捕集器和絲網(wǎng)除霧器。

2.3 液相區(qū)分離元件 在三相分離器中使用PEX凝聚器，它呈現(xiàn)平行的波紋板交錯(cuò)方式，在這個(gè)元件之下，可以提升油滴聚集的速度，使油滴的去除率高達(dá)98%。它以其獨(dú)特的構(gòu)造，優(yōu)化了碰撞的運(yùn)行面積，極其有利于原油顆粒的粘附、增厚和脫落，從而提高分離效果。

3 三相分離器在重力分離原理下的運(yùn)行參數(shù)影響優(yōu)化分析

由于油水乳化液的濃度隨著原油產(chǎn)量的不斷提高而呈現(xiàn)水黏度加大的趨勢(shì)，這使得油水分離難度加大，對(duì)于三相分離器的分離技術(shù)要求也有所提高，為了提升三相分離效果，我們就影響分離的主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析：“來(lái)液”溫度、藥劑濃度、來(lái)液壓力。

3.1 三相分離器的運(yùn)行主要運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)及原理分析 在油水乳化液的三相分離運(yùn)行過(guò)程中，包括有以下幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)，如下表所示：

三相分離器的運(yùn)行原理主要是含有油氣水的原油進(jìn)入三相分離器，分離出大部分的氣體，而預(yù)分離的液體則流入自動(dòng)調(diào)整裝置并開(kāi)始破乳、聚結(jié)，在這一設(shè)置中實(shí)現(xiàn)油水的高效聚結(jié)分離，原油溢至油腔，污水流入水腔，最終完成分離。為了達(dá)到高效的分離效果，要對(duì)其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理的控制。

①“來(lái)液”溫度影響分析。“來(lái)液”溫度在42℃-48℃之時(shí)，處于合格的出水含油量和原油含水率水平。它隨著溫度的提升，它呈現(xiàn)一定規(guī)律的曲線(xiàn)變化，其最低溫度值低于42℃時(shí)，則原油的黏度和張力沒(méi)有下降，致使分離不理想；當(dāng)其最高溫度高于48℃時(shí)，原油的黏度下降減緩，破乳劑效果不佳。②藥劑濃度影響分析。當(dāng)藥劑濃度處于30-38mg/L時(shí)，三相分離器的出水含油量和原油含水率為合格水平。低于30mg/L值的藥劑濃度，由于兩者接觸的面積不足而導(dǎo)致分離效果不佳；高于38mg/L值的藥劑濃度則會(huì)產(chǎn)生二次乳化效應(yīng)，也使分離效果不佳。③“來(lái)液”壓力影響分析。“來(lái)液”壓力的曲線(xiàn)變化值呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，其合格水平值在0.12-0.20MPa，當(dāng)?shù)陀谧畹椭?.12 MPa，由于速度過(guò)緩而使得液面沒(méi)有充裕的時(shí)間降低，造成原油含水率不合格；當(dāng)高于最高值0.20MPa，又由于出油速度過(guò)快而致使液面下降過(guò)快、沉降時(shí)間縮短，導(dǎo)致出口原油含水和出水含油值不理想。

3.2 三相分離器分離過(guò)程中的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)論證 對(duì)于三相分離器的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，可以選用正交試驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，為了保證原油含水率，可以設(shè)定三個(gè)主要運(yùn)行參數(shù)分別為：“來(lái)液”溫度為43℃-47℃、藥劑濃度為32-36mg/L、“來(lái)液”壓力為0.14-0.18MPa，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一共需要九次實(shí)驗(yàn)過(guò)程，經(jīng)過(guò)五天的正交試驗(yàn)優(yōu)化，尋找到最佳的組合，可以得出平均原油含水率。

通過(guò)對(duì)分析得出，在三個(gè)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定范圍內(nèi)，三相分離的最終的最佳組合為A2B2C2，在這個(gè)正交試驗(yàn)論證之下，得出優(yōu)化組合后的原油含水率應(yīng)為≤0.16%，并確定最終的分離運(yùn)行參數(shù)值為：“來(lái)液”溫度為45℃、藥劑濃度為34mg/L、“來(lái)液”壓力為0.16MPa，其中的運(yùn)行參數(shù)值都相差不大，對(duì)于原油的含水率也呈現(xiàn)較小的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)踐顯示，在這個(gè)優(yōu)化的運(yùn)行參數(shù)之下，原油含水率及出水含油量都處于穩(wěn)定的狀態(tài)，沒(méi)有較大的波動(dòng)和異常，完全符合油田現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行效果。

4 三相分離器分離的現(xiàn)狀及優(yōu)化措施

①要加強(qiáng)三相分離器的排污次數(shù)，使油井中的含沙液從出口排出，有效地控制其進(jìn)入油倉(cāng)和水倉(cāng)的概率。②在三相分離器的內(nèi)部構(gòu)件之中的調(diào)節(jié)裝置，要進(jìn)行嚴(yán)格的巡回檢查，防止內(nèi)部構(gòu)件及裝置失靈的現(xiàn)象，有效預(yù)防阻塞，保持通暢的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以有效進(jìn)行分離。③對(duì)于三相分離器運(yùn)行過(guò)程中的溫度要加強(qiáng)控制，要對(duì)內(nèi)外溫度進(jìn)行科學(xué)的控制，使原油的黏度降低，同時(shí)提升破乳劑的效果。④對(duì)于新投入的油井要進(jìn)行嚴(yán)密的檢查，保證與總調(diào)度的溝通與銜接，確保三相分離器正常有效運(yùn)行。⑤要重點(diǎn)關(guān)注三相分離器的調(diào)節(jié)閥裝置，由于在三相分離器中的“來(lái)液”具有較強(qiáng)的腐蝕性，因而會(huì)造成水路調(diào)節(jié)閥的銹蝕，導(dǎo)致水路調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不緊密，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)系統(tǒng)控制之下的有效調(diào)節(jié)，這就需要及時(shí)的檢查和修復(fù)，必要時(shí)要更換三相分離器的調(diào)節(jié)閥裝置，確保調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)裝置壓力平穩(wěn)。⑥要裝備三相分離器的自動(dòng)報(bào)警裝置，對(duì)于運(yùn)行中的壓力、溫度等異常情況，進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警，以便及時(shí)處理，提升分離效果。

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