重力式油气分离器.docx

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1、油水重力分别技术及其进展(2007-04-16 12:31:57)标签：分类：科技要以人为本中国石油重力油水分别技术应用进展摘要目前实现油水分别的方法主要有重力分别和旋流分别。虽然旋流分别器设施小巧, 分别效率高，但存在能耗不足的缺点，因而应用最广泛有用的仍是重力分别技术。经对几种设 施比较,HNSIII型分别器分别特性最优,油中含水仅为1.56%,是新型高效重力分别设施有用 的结构模型。建议成立特地的组织机构负责此方面的技术规划、科研攻关及推广应用方面的 组织管理工作，并成立特地的开发讨论机构，建立油水分别设施的专业定点生产基地，促进我 们我国油田地面工程综合装备水平的提高。主题词 重力油水

2、分别技术应用进展长期以来实现油水分别的技术方法主要是重力分别。可以说重力式油水分别设施是继泵 外，在油田地面工程中应用最多、最基本、也是最重要的工艺设施之一。然而，由于影响油 水重力分别效果因素的多重性与简单性，迄今对油水分别机理讨论的还很不够，仅有的讨论 往往被局限于一些详细工程的宏观应用方面，至今仍未形成科学、系统、完善的设计理论和 计算方法。所以围绕提高重力式油水分别设施的技术经济性这个中心,建立油水重力分别设施的结 构优化模型,总结一套油水重力分别技术理论和设施设计方法，建立健全油水重力分别设施的 性能指标评价体系等，已成为油田地面工程乃至石油工业进展的迫切需要。1 .工业应用现状以全

3、国年产原油1.5亿t、原油综合含水90%、单台设施日处理量5000m3计算,则目前 在我们我国的油田地面工程中约有近8000台的重力式油水分别设施在工作。1987年曾对有 关油田的在役设施进行了调查，其结果如表1所示。表1 1987年工业设施现状调查结果调查的油田设施规格(mm)处理量(m3/d)单位容积处理量(m3/d*m3)大庆油田4000 (3000 10548 28.6成功油田3000 (14464 2448 24.8大港油田3000(12000 2750 33.8中原油田3000(17640 2400 20.0江汉油田30009600 998 15.5河南油田(HNS I )3000

4、 (14600 4630 46.3CE Natco 公司3000 (12190 9084 110可以看出，这些设施的平均单位容积日处理量只有28.2m3,仅是美国C-E Natco公司Performax填料式分别设施的1/4左右。此外，为了满意生产需要，这些设施往往都在较高的处 理温度、较大的加药量下工作，不仅工程造价高，而且运行费用也较高。特殊是随着原油含水 率的不断增加以及常温输送技术的推广应用，这些设施越来越不能适应生产进展的需要。为 此各油田都致力于该技术的革新改造讨论，并收到了肯定的效果，表2所示是199。年有关资料 介绍的相关设施技术参数。表2 1990年工业设施技术参数调查的油田

5、设施规格(mm)处理量(m3/d)单位容积处理量(m3/d.m3)备注大庆油田4000 30000 21098 57.0板网填料大港油田 3000 (12000 3000 37.0陶粒填料河南油田(HNSII) 3000 (14600 17000 170.0 波纹填料CE Natco 公司3000 12190 9084 110 波纹填料可见，单位设施容积的平均日处理量已由原来的28.2m3提高到了 88.0m3的新水平，尤其 是HNSII型设施在双河油田的工作状况，甚至超过了 CE Natco公司的Performax填料 式分别设施的有关性能指标。2 .整体设施进展概况长期以来，人们为了提高设

6、施的技术经济性能，开展了诸多讨论，先后开发出了多种设 施型式及其内部结构。就设施型式来说，典型的主要有立式、卧式和球形三种，其中卧式设 施兼有高效和便于制造的优点，因此得到了极为广泛的应用。在卧式设施中最有代表性的是 美国的API游离水分别器，其主要用于实现油、气、水之间的预分别，在工程中应用的最 早也最为广泛。1978年美国CE Natco公司在API游离水分别器的基础上，开发出了Performax填料式分别器，其特点在于通过引入Performax填料，缩短液滴聚结所需要的沉 降距离，从而加快了油水之间的分别过程。表3所示则是CENatco公司的讨论人员对 Performax分别器和游离水分

7、别器所进行的现场考核试验结果1。明显在相同条件下， Performax填料式分别器不仅极大地改善了油中含水指标，而且使污水含油指标也大幅度降 低，由此显示出了极大的优越性。1980年后该公司又进展出了双流式分别器，其工作原理与Performax填料式分别器 完全相同。实际上它相当于两台Performax填料式分别器的一体化并联，其不同点主要在于 两个分别腔是连通的，所以设施内的油水界面及气液界面只需一套掌握系统。它同两台分立 的Performax填料式分别器相比，可以节省一套掌握系统,少用两个容器封头，此外还削减了 近一倍的设施安装工程费用，因此经济性能较好。但这种双流式分别器在设计、制造和使

8、用 时，必需确保两个分别腔做到流体力学对称，不然就会发生偏流现象，影响设施性能及其工 作效果。在文献中介绍了一项美国最新专利结构，特点是即汲取了当代重力式油水分别 设施进展的新思想，同时又把离心分别的机制引入到重力式分别设施中，有机地采用和发挥 了双向流、离心分别和填料聚结的特点，在设计思想上有肯定的独到之处，只是目前尚未见 其工程应用的报道。表3 Performax与API分别器的比较设施型式设施尺寸(mm)油相密度(kg/m3)含水率()处理量(m3/h)油中含水()水中含 油(mg/L)游离水分另lj器 2440 (6100 880 79.0 50 22 2560Performax 24

9、40 16100 880 79.0 50 0.5 43游离水分别器 3050 (12200 910 90 72 68 1500Performax 2440 7625 910 90 72 12 1001987年，河南石油勘探局在C-E Natco公司的Performax分别器的基础上，通过引入重力消 能和水洗作用，从而成功地开发出了流淌特性和分别效果都有所改进的HNSII型分别器。 HNS II型分别器的流淌特性及预分别作用都好于CENatco公司的分别器。1992年后通过进一步的讨论，又在HNSH型分别器的基础上进展出了一种油水重力 分别结构优化设施HNSIU分别器4,其特点是不仅更好地应用了

10、重力消能和水洗原理， 而且还在设施中首次采纳了一种能有效改进设施流淌特性的新型构件即稳流构件。表4是在 相同条件下，对以上三种典型分别器的对比试验结果。表4三种典型设施间的对比试验结果项 目CENatco分别器HNSII分别器HNS山分别器取样位置进口出口进口出口进口出口游离水量(mL) 66 6484 8070 75乳化水量(mL)4.8 5.22.7 2.6 0.1 0.1 1.8 1.7总含水() 30.6 29.6 4.19 4.68 35.4 32.8 2.47 2.42 31.7 32.1 1.64 1.47平均含水() 30.13 4.44 34.12 2.445 31.9 1.

11、56可以看出，在入口油中含水都近似为30%的条件下,CENatco分别器的出口油中含水为 4.44%,HNSII型分别器为2.445%,而HNSHI分别器仅为1.56%。表明HNSH型分别器 的分别特性好于C-E Natco分别器，而HNSHI型分别器的分别特性又优于HNSII型分 别器。因此在所检测的三种分别器中，以HNSIII型分别器的分别特性最优，故是新型高效 重力分别设施更为有用的结构模型。3 ,对进展我们我国油水重力分别技术的几点建议综上所述目前实现油水分别的方法主要有两种，一是重力分别，二是液一液旋流分别。 油水分别作为油田工程中一个特别重要而又基本的工业过程，世界各国对该项技术的

12、进展都 特别重视。近十余年来我们我国虽在此领域的个别技术方面取得了肯定的突破，但从该技术 的产品化、产业化及在工业应用中取得规模效益的角度讲，同欧、美等发达我国尚存在有较 大的差距。虽然中国石油自然气集团公司己将液一液旋流分别技术作为“九五”期间的一项 重大科技攻关项目进行讨论，但是就当前来说，重力分别仍将是现阶段乃至今后一段时期我 们我国油水分别工程中的主体装备和技术。因此在进展液一液旋流分别技术的同时，也不能 忽视对重力分别技术的进展与完善，为此，特提出以下建议供有关方面参考。(1)鉴于油水分别技术在油田地面工程中的重要地位，建议成立特地的组织机构负责此 方面的技术进展规划、科研攻关及推广

13、应用方面的组织管理工作。并作为石油行业的一个归 口管理单位，负责全国油水分别设施的优选和询问工作，制定有关技术法律规范和标准，促 进我们我国油水分别技术向专业化、标准化和产业化方向进展。(2)建立特地的开发讨论机构，结合我们我国的油田工程实际，以建立高效设施的结构 模型、进展油水分别理论、完善设施性能指标评价体系等为目标，有针对性地开展油水分别 技术的攻关讨论工作。(3)建立油水分别设施的专业定点生产基地，促进我们我国油田地面工程综合装备水平 的提高。油水分别作为油田地面工程中的一个重要技术环节，除应重视单元设施的开发研制、 技术理论完善和工业应用等方面的讨论外，对与其相关的工艺技术也不能忽视。只有这样, 才能全面提高我们我国油水分别技术的整体水平，促进我们我国油田地面工程技术的全面进 展。作者单位：陆耀军（西安交通高校陕西省西安市710049）王金昌（大庆油田设计院 黑龙江省大庆市163712）参考文献1陆耀军,重力式油水分别设施流体动力特性技术讨论:硕士论文,北京:石油高校992.2郭复民，张学礼.油气分别器原理设计与计算.上海:上海交通高校出版社,1992.3 Suh S.L.U.S.A Patent,No.4,617,031.4陆耀军等.重力式油水分别结构优化设施.中国专利,ZL 92,2,415145