降低三相分離器出口原油含氣率的方法及途徑

郭　晶 ， 魏建宏

(1.濮陽(yáng)中油工程管理有限公司 ， 河南 濮陽(yáng)　457001 ; 2.中國(guó)石化 中原油田油氣儲(chǔ)運(yùn)管理處 ， 河南 濮陽(yáng)　457001)

降低三相分離器出口原油含氣率的方法及途徑

郭晶1， 魏建宏2

(1.濮陽(yáng)中油工程管理有限公司 ， 河南 濮陽(yáng)457001 ; 2.中國(guó)石化 中原油田油氣儲(chǔ)運(yùn)管理處 ， 河南 濮陽(yáng)457001)

三相分離器出口原油含氣率是影響原油在線(xiàn)密閉計(jì)量精度的一個(gè)重要因素，如何降低三相分離器出口原油含氣率是原油計(jì)量工作的一大難題。本文從五個(gè)方面對(duì)降低三相分離器出口原油含氣率進(jìn)行了闡述。

三相分離器 ； 含氣率 ； 方法 ； 途徑

0　前言

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，為了提高油田的開(kāi)發(fā)效率，對(duì)井口原油的計(jì)量精度要求日益提高。1996年以來(lái)，中原油田在胡狀聯(lián)合站內(nèi)推廣應(yīng)用油、氣、水三相分離器對(duì)各條油氣集輸干線(xiàn)內(nèi)物料三相分離后進(jìn)行各相計(jì)量(油、氣、水)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)站原油分線(xiàn)計(jì)量。三相分離器的分離效果將直接影響各相計(jì)量的準(zhǔn)確性，其分離后的原油含氣率是體現(xiàn)其分離效果的重要指標(biāo)之一，原油含氣率不易測(cè)定和控制，一般要求三相分離器分離后其出口原油含氣率≤0.02 m3(氣)/m3(油)[1]。

通過(guò)對(duì)三相分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、實(shí)行端點(diǎn)投加原油破乳劑、優(yōu)化工作參數(shù)等途徑，不僅降低了分離后原油的含水率，同時(shí)也降低了含氣率，原油分線(xiàn)計(jì)量與盤(pán)庫(kù)產(chǎn)量的相對(duì)誤差也減小。

1　三相分離器出口原油含氣率超標(biāo)的危害

原油含氣率超標(biāo)不僅增大計(jì)量誤差，也不利于油田原油產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)分析和地質(zhì)開(kāi)發(fā)方案的制定，同時(shí)還具有以下幾個(gè)方面的危害：一是離心式輸油泵工況變差，泵效率降低；二是原油夾帶的大量氣體將通過(guò)常壓儲(chǔ)罐排入大氣，導(dǎo)致?lián)p耗，污染環(huán)境，且易發(fā)生火災(zāi)危害；三是增加原油后續(xù)處理難度，加大處理成本。因此，需將三相分離器出口原油含氣率控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

2　降低分離后原油含氣率的方法和途徑

影響三相分離器分離后原油含氣率的主要因素有：分離器的結(jié)構(gòu)、分離方式、原油黏度、原油在分離器的停留時(shí)間和分離壓力等。因此，可以通過(guò)改進(jìn)分離器結(jié)構(gòu)、降低原油黏度、增加分離級(jí)數(shù)等工藝措施，以及通過(guò)調(diào)整分離壓力、增加原油在分離器中的停留時(shí)間等操作方法，以降低三相分離器出口的原油含氣率和原油計(jì)量誤差。

2.1三相分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

①入口分流器的改進(jìn)。三相分離器的入口分流器壓降愈大，原油中就有愈多的溶解氣析出，形成小氣泡，如果分離器直徑較小，則不利于氣體從原油中析出。有關(guān)資料表明：離心式、窄縫式入口分離器所產(chǎn)生的氣泡體積是穩(wěn)定式的5～6倍，中原油田胡狀聯(lián)合站三相分離器投產(chǎn)時(shí)入口分流器是窄縫式，后改為穩(wěn)定式，使用結(jié)果表明其分離效果明顯優(yōu)于窄縫式的，有效地降低了三相分離器出口原油含氣率。②增加擋泡板。在分離器沉降段增加擋泡板，裝在氣液隔板的下方，與液流方向垂直。擋泡板用來(lái)阻止浮在液面上的氣泡向原油出口方向流動(dòng)，使氣泡在液面上有足夠的停留時(shí)間破裂并進(jìn)入氣相。

2.2降低原油的黏度

原油的黏度隨溫度的升降而變化。原油溫度降低，黏度增大，原油中夾帶的氣泡就越難浮出液面，造成原油含氣率上升。通過(guò)提高原油溫度可以降低

黏度達(dá)到降低三相分離器出口原油含氣率的目的。圖1是原油的黏溫曲線(xiàn)圖。32 ℃時(shí)，原油的黏度是68.7×10-6m2/s；40 ℃時(shí)，原油的黏度是56.2×10-6m2/s。胡狀聯(lián)合站三相分離器投產(chǎn)時(shí)原油溫度僅32 ℃，其中氣泡不宜浮出液面，通過(guò)在分離器進(jìn)口處增加換熱器，使原油溫度提高到40 ℃，黏度下降了12.5×10-6m2/s。三相分離器出口原油含氣率下降了21.7%。

圖1　一個(gè)大氣壓下原油的黏溫曲線(xiàn)

此方法簡(jiǎn)單易行，效果明顯，采用此方法僅需確定科學(xué)合理的原油溫度，既能降低三相分離器出口原油含氣率，又不至于浪費(fèi)能源，這需要在分離器操作中不斷摸索、試驗(yàn)和總結(jié)，以到達(dá)經(jīng)濟(jì)合理的最佳分離效果。

2.3選定科學(xué)合理的分離方式和級(jí)數(shù)

井口原油分離方式有三種：一次分離、連續(xù)分離和多級(jí)分離。由于一次分離原油直接進(jìn)罐，油氣混合物進(jìn)罐時(shí)沖擊力很大，且有大量氣體從儲(chǔ)罐排出，浪費(fèi)能源，存在安全環(huán)保隱患；若連續(xù)分離，因其投入較大且需特殊的技術(shù)支持，在生產(chǎn)中較難實(shí)現(xiàn)。所以這兩種分離方式在生產(chǎn)中應(yīng)用很少。而多級(jí)分離具有滿(mǎn)足礦場(chǎng)集輸、計(jì)量要求、便于現(xiàn)場(chǎng)操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于采油廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際中。一臺(tái)分離器和油罐串聯(lián)為二級(jí)分離方式，二臺(tái)分離器和油罐串聯(lián)為三級(jí)分離，依次類(lèi)推。三級(jí)分離流程見(jiàn)圖2。

1.井口來(lái)油　2.一級(jí)三相分離器　3.二級(jí)三相分離器

采用多級(jí)分離方式的關(guān)鍵是確定科學(xué)的分離級(jí)數(shù)。分離級(jí)數(shù)愈多，從原油中析出的氣體愈多，分離器出口原油含氣率越低，原油計(jì)量精度越高。而設(shè)備的投資和運(yùn)行成本投入加大，經(jīng)濟(jì)效益降低。經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，對(duì)于一般油田，采用三級(jí)或四級(jí)分離方式，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益較好；對(duì)于低油氣比的油田而言，則采用二級(jí)分離，經(jīng)濟(jì)效果較佳。

2.4降低分離壓力

分離壓力對(duì)三相分離器出口原油含氣率影響較大，壓力愈大，氣液密度差愈小，氣泡愈不易浮至液面，造成原油含氣率增高。根據(jù)克別爾的多級(jí)分離各級(jí)間壓力比的經(jīng)驗(yàn)公式，若分離級(jí)數(shù)為n，各級(jí)分離操作壓力分別為p1、p2……pn(絕對(duì)壓力)，則各級(jí)間的分離壓力比R為：

若末級(jí)壓力為0.1 MPa(絕對(duì)壓力)，那么，在采用多級(jí)分離方式時(shí)，可根據(jù)以上公式算出壓力比來(lái)確定各級(jí)的分離操作壓力。實(shí)際生產(chǎn)中，可在滿(mǎn)足三相分離器出氣帶油達(dá)標(biāo)情況下，使分離器壓力更趨科學(xué)合理，以降低分離器出口原油含氣率，提高原油計(jì)量精度。

2.5延長(zhǎng)原油在分離器中的停留時(shí)間

原油在分離器中的停留時(shí)間就是油氣沉降分離時(shí)間，停留時(shí)間過(guò)短，溶解在原油中的氣泡來(lái)不及析出或已析出的氣泡來(lái)不及浮至液面就被原油帶出分離器，造成原油含氣率增高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：一般原油在分離器中的停留時(shí)間為1～3 min，起泡時(shí)間為5～20 min。為降低分離器出油含氣率，在實(shí)際生產(chǎn)中，首先應(yīng)該根據(jù)不同的液量選擇適合的分離器，以保證原油在分離器中的停留時(shí)間。

3　結(jié)論和建議

通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，采用以下方法和途徑可以降低三相分離器出口原油含氣率：①改進(jìn)三相分離器結(jié)構(gòu)，如改進(jìn)口分流器、增加擋泡板等；②降低原油的黏度；③選定科學(xué)合理的分離方式和級(jí)數(shù)；④降低分離壓力；⑤延長(zhǎng)原油在分離器中的停留時(shí)間。

通過(guò)改進(jìn)三相分離器結(jié)構(gòu)、降低原油的黏度及確定科學(xué)合理的分離級(jí)數(shù)和分離壓力等方法，降低了分離器出口原油含氣率，使原油計(jì)量誤差率平均下降了2.3%，提高了原油計(jì)量精度和綜合效益。

TQ050.7

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1003-3467(2015)03-0056-02

2015-01-13

郭晶(1973- )男，工程師，從事工程管理工作，電話(huà)：(0393)4870254。