高壓凝析氣分離器技術研究

摘要：本文針對井流物油氣比高和凝析油的特點，通過采用一系列新型高效分離元件，不僅分離效果完全達到所要求的技術性能指標，而且有效地保證了高壓容器的安全可靠運行，對凝析氣田的開發利用起到了重要作用。

關鍵詞：高壓凝析氣分離器;結構設計。

一、前言

牙哈凝析氣田位于新疆維吾爾自治區庫車縣境內，其油藏流體類型復雜、埋藏深（5000m以上）、地層壓力高（50MPa），是特殊類型的油氣藏，開發難度大，技術含量高，是目前已開發的國內最大的、唯一的高壓、高產凝析氣田，是第一個采用循環注氣部分保持地層壓力開采的整裝凝析氣田，需要解決一系列技術難題。由于井口壓力高，凝析油產量大，油氣比高，而凝析油具有“三低兩高”即低密度、低黏度、低含硫、高含蠟、高凝固點的特點，使得與之配套的關鍵設備—計量、生產分離器壓力很高，設計壓力達12.6 MPa，屬高壓容器，而高壓容器在選材、設計、制造、檢驗和驗收等方面要求非常高，需要解決很多技術難題才能滿足要求，而且結構上采用一般油田常規的分離元件，達不到理想的分離效果。因此要實現地面復雜工藝技術設計的關鍵在于高壓凝析氣分離器的成功研制上，其核心問題是分離元件的研制。

二、分離結構設計

分離器整體結構主要由入口動能吸收器、沉降段PERFORMAX（改進型）板組、氣體出口絲網除霧器、油水堰板、液出口破渦器等組成。我們還根據工藝操作條件，利用引進的工藝處理軟件進行了工藝模擬計算，從而得出最佳的工藝處理方案，設計合理的氣液停留時間。

1、入口動能吸收器

入口采用新型“捕鼠器”式的動能吸收器。分離器入口部分的結構型式對分離器的整體分離效果起著非常重要的作用。通過大量的對比研究，理論論證，現場調查，采用新型的“捕鼠器”式的入口裝置，它通過不斷改變方向使入口氣液得到良好碰撞，使來流產生減速度，定向動能被吸收，與常規的碟形入口裝置相比，前者氣液和液液分離更加充分，且更適合于油氣比大的場合。該入口裝置，使氣液在初分離段能夠達到三個目的：快速的減少液體的動能;使管線來的氣液定向動能被吸收，機械分開，從氣體中除去大部分液體;消除動能及使氣液機械分開的同時，避免了激烈的攪動，使霧沫夾帶最小。

2、沉降段PERFORMAX（改進型）（改進型）板組

沉降段采用了國家科技攻關課題-油氣水分離處理成套裝置中開發的高效聚結元件PERFORMAX（改進型）板（又稱PERFORMAX（改進型）板霧沫捕集器）。經此PERFORMAX（改進型）板后，氣體中所攜帶的99%的直徑大于100μm液滴被除去。在設計中我們采用的是3組PERFORMAX（改進型）板組合在一起，其中PERFORMAX（改進型）板分兩種型式，即Ⅰ型和Ⅱ型，交錯組合，這樣氣流的截面總體上又有垂直—水平—垂直的變換氣體流通的橫截面積，比起普遍采用的蛇形葉片式捕集器的單一的垂直流通截面，分離效率提高5～6倍。

3、氣體出口絲網除霧器

捕霧段采用不銹鋼絲網除霧器。經二次分離段進入捕霧段來的氣體，仍然含有一些較細小的液滴，直徑約為100μm下，這些細小的液滴通過重力沉降分離是不經濟的，為此采用捕霧器，目的是最大限度地去掉二次分離后仍留在氣流中的細小液滴。通過除霧器上部的氣體出口，排出的氣體中含液量可達到0.5 g/m3的指標要求。

4、油、水腔堰板

合理的油腔和水腔結構設計。經過足夠長時間的重力沉降分離后，油水兩相分別進入集油區和集水區，利用“U”形連通管原理，油腔后側的水和油腔前側的油水保持相等的靜壓頭而通過連通管進入集水區。其優點是有利于油面高度和水面高度的控制，其控制方法是氣液界面控制，避免了液-液界面控制的不足。另一優點是油水分別排放，減少了相互夾帶，提高了分離效率，還可防止泥沙堵塞。

5、 出口設破渦器

能夠有效地防止了液體出口處發生渦流，使氣體不吸入液體出口，不致引起氣液界面波動，影響分離效果。

三、結論

綜上所述，通過采用上述一系列高效分離元件，在高壓容器結構尺寸相對減小的情況下，分離效率比常規分離器提高10倍以上，分離效果完全達到所要求的技術性能指標。

牙哈凝析氣田地面產能建設工程于2007年8月完成設計，裝置于2009年10月一次投產成功。經過三年的運轉實踐，6臺高壓凝析氣分離器運行安全可靠，分離效率高，滿足了生產需要。

作者簡介：

錢媛（1980-）女，漢，遼寧盤錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學歷，現從事化工設備與機械設計工作。