影響油田三相分離器分離效果的因素分析

冶海寧 馮超 牛彥鋒

摘要：油田三相分離器使用過程中要想取得良好的分離效果，把油氣水進(jìn)行分離，必須對影響三相分離器的因素進(jìn)行控制。本文主要通過分析影響油田三相分離器分離效果的因素，制定相應(yīng)的解決措施，以便能不斷增進(jìn)三相分離器的分離效率和分離效果，促進(jìn)油田的生產(chǎn)運(yùn)行和管理。

關(guān)鍵詞：分離效果、脫水、三相分離器、油水混合物

隨著采油技術(shù)的發(fā)展，三次采油技術(shù)在油田采油過程中大規(guī)模應(yīng)用，讓原油的產(chǎn)量在原有基礎(chǔ)上得到了穩(wěn)定提升，由于油田原油采集過程中采出的水黏度和油水乳化程度都在呈不同程度的提升，使得原油脫水這一技術(shù)環(huán)節(jié)處理起來也越來越難，這樣造成的后果就是油田生產(chǎn)成本也隨之上升，所以如何采取措施提高三相分離器的分離技術(shù)是石油行業(yè)普遍要面對的難題。油田三相分離器能否正常運(yùn)行受到很多方面的因素影響，除油氣分離效果之外，還與原油生產(chǎn)過程、油氣損耗的程度、采出液的穩(wěn)定程度、油井采出液的含沙程度以及油井采取的措施等因素都有密切的關(guān)聯(lián)，油田三相分離器分離效果變差，會直接影響對油田油井原油產(chǎn)量分析的正確判斷情況，也不利于油田油井的生產(chǎn)運(yùn)行與科學(xué)管理過程。

1 三相分離器工作原理

三相分離器廣泛地應(yīng)用于石油行業(yè)，是一種主要用于控制原油的穩(wěn)定性和原油的脫水效果的裝置。油田使用的三相分離器是一種能把油、氣、水分別進(jìn)行分離并加以計量的大型機(jī)械設(shè)備，主要應(yīng)用了離心力和重力沉降分離的原理實現(xiàn)氣液分離，油水在藥品和適當(dāng)溫度的催化下進(jìn)行分離。先是氣液的分離主要是靠三相分離器設(shè)備內(nèi)的兩個捕霧器，一級捕霧器主要負(fù)責(zé)把油、氣、水混合物中的絕大部分氣體分離出來，緊接著氣體會由導(dǎo)管被輸送進(jìn)二級捕霧器，然后和三相分離器內(nèi)分離出的氣體匯合并一起由放空管線排出。剩下的就是油水進(jìn)行分離的過程：油水混合物進(jìn)入三相分離器的內(nèi)部，在預(yù)分離室初步進(jìn)行分離，在沉降室油水層形成。為了保持一個穩(wěn)定可控的油水分離界面，需要不斷根據(jù)實際情況調(diào)控導(dǎo)水管的高度。最后，實現(xiàn)油水成功分離，原油經(jīng)隔板進(jìn)入油室，處理后的污水則進(jìn)入污水除油罐。

含水原油經(jīng)過加熱爐加熱以后被送進(jìn)三相分離器內(nèi)進(jìn)行分離，首先是進(jìn)行氣液的分離，分離出的氣體進(jìn)入氣系統(tǒng)，油水混合物液體進(jìn)入到沉降室。油水混合物在經(jīng)過沉降、破乳等步驟處理后分別進(jìn)入油室和水室，最后從油室和水室的出口分別進(jìn)入站內(nèi)的油處理系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)。在分離過程中混合物中的雜質(zhì)，例如不可利用的污油廢油、沉積的泥沙等，都會被各個分離室底部的排污管線輸送到污油池中進(jìn)行儲存。

2 三相分離器運(yùn)行中存在的問題

1）油井采出液含有泥沙過多，導(dǎo)致調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靈敏度下降，過濾器被雜物堵塞或液體流量計變卡反應(yīng)遲鈍，無法正常使用。

2）采出液溫度過低，造成的輸送管線產(chǎn)生結(jié)蠟現(xiàn)象，結(jié)蠟會導(dǎo)致管線管道內(nèi)徑變小，分離效果變差。

3）三相分離器壓力不穩(wěn)定，變數(shù)大。在壓力波動較大時，三相分離器內(nèi)液面波動失衡，油水分離界面不穩(wěn)定可靠，也會影響三相分離器的分離效果變差。

（4）作業(yè)井和措施井過多，也會直接導(dǎo)致了破乳劑的破乳效果大幅下降達(dá)不到技術(shù)要求。

3 影響三相分離器分離效果的因素分析

1）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是指浮漂連桿機(jī)構(gòu)，是一種調(diào)節(jié)三相分離器液面的機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要用于控制三相分離器內(nèi)油水液面空間的穩(wěn)定與平衡。當(dāng)油水液面過低時，浮子會向下?lián)軇觾?nèi)里的小軸，通過杠桿作用，讓連桿向上推動，使出油和出水凡爾閉合，控制油水穩(wěn)定避免在倉內(nèi)亂流；在液面上升過高時，原理同上相同，步驟相反，出油和出水凡爾開度變大，放出油和水，降低油、水倉的液面高度并保持液面穩(wěn)定。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)這樣做的目的是為了提高三相分離器的分離效率，三相分離器要成功運(yùn)行，穩(wěn)定的液相和氣相空間是必不可少的。如果液面太高，液體會進(jìn)入氣體本該在的空間，甚至進(jìn)入到氣管線中，會加大氣管線堵塞的風(fēng)險，使分離效果變得很差。如果液面過低，氣體又全進(jìn)入油管線，輕則因停留時間過短導(dǎo)致分離效果變差，重則會出現(xiàn)油管線漏氣的危險狀況，威脅生產(chǎn)安全。導(dǎo)致三相分離器這些分離效果變差的原因可主要有二種：一是油井采出液中含有大量泥沙雜質(zhì)，堵塞了油、水凡爾，卡住了連桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而不能控制三相分離器內(nèi)液面的平衡；二是因為油井采出液具有強(qiáng)烈的侵蝕作用，導(dǎo)致浮球腐蝕穿孔進(jìn)液，導(dǎo)致浮力下降，或水路調(diào)節(jié)閥因受到采出液的腐蝕，導(dǎo)致無法靈活控制關(guān)閉，也會影響三相分離器最后的分離效果。

2）破乳劑濃度的影響

破乳劑主要作用是幫助破壞油水界面膜，緩解液滴聚結(jié)阻力，促進(jìn)油水分離的進(jìn)程。破乳劑濃度過高或者過低都不能達(dá)到理想的破乳效果。當(dāng)破乳劑濃度過低時，將不利于原油的充分脫水；當(dāng)破乳劑濃度過高時，會增加成本，甚至可能會出現(xiàn)新的乳化層，更不能破乳。

3）采出液溫度的影響

溫度直接影響著分離后原油的含水率能否達(dá)標(biāo)，再者溫度高低影響著破乳劑是否能發(fā)揮最大藥效，破乳劑依賴于溫度，溫度越高破乳效率越高，還有就是溫度也影響著原油的粘度和脫水的快慢。在采出液持續(xù)低溫的情況下，三相分離器運(yùn)行結(jié)果只能是原油含水率超標(biāo)。而且，采出液溫度也密切影響著加熱爐內(nèi)原油溫度的變化。

4）壓力變化的影響

壓力影響三相分離器分離效果的重要因素。壓力要適當(dāng)控制，當(dāng)壓力過大時會對輸油管線的回壓產(chǎn)生不良效果，導(dǎo)致分離后的原油出現(xiàn)比其他油水更多的溶解氣；當(dāng)壓力過低時，油、水就缺少能沉降到自然除油罐和沉降罐中的動力，天然氣管線就會產(chǎn)生竄油或跑油的現(xiàn)象。所以，最好的情況是讓三相分離器在適合的壓力條件下工作。

5）停留時間和進(jìn)液量的影響

一般來說，原油在三相分離器中停留時間為1～3min，起泡原油為5～20min，原油在三相分離器內(nèi)部停留的時間和三相分離器的分離效果是成正比的，原油停留時間越長，對油、氣、水的分離效果越充分。但當(dāng)通過三相分離器的原油處理量增大的時候，原油在三相分離器內(nèi)停留時間就會減少，造成油水界面失衡，導(dǎo)致分離效果變差。另外，上游來液量的波動會大幅降低三相分離器脫水效果，因為它會影響到破乳劑的濃度和加熱后的溫度。因此要盡可能讓進(jìn)液、脫水、出液這一連續(xù)環(huán)節(jié)保持平穩(wěn)進(jìn)行。

6）措施井的影響

措施井在投產(chǎn)后，如果處理不當(dāng)會增加原油的脫水難度，阻礙三相分離器的分離效果。這是因為措施井里的采出液有極強(qiáng)的堿性或酸性，它會和破乳劑發(fā)生反應(yīng)，削弱破乳劑的藥效，使破乳效果大幅度降低。

結(jié)束語

影響三相分離器運(yùn)行效果的因素主要包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈、采出液溫度、破乳劑濃度、來液壓力、原油停留時間與進(jìn)液量等。為了讓三相分離器在運(yùn)行過程中發(fā)揮更好的分離效果，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，就要對影響三相分離器分離效果的因素進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的解決措施，保證三相分離器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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