HXS型油气水三相分离器应用效果分析.pdf

2 0 0 7 年 第 3 6 卷 第 5 期 第 8 O 页 石 油 矿 0I L FI ELD 场 机 械 EQUI P ME NT 2 0 0 7 ， 3 6 5 8 0 8 3 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 0 7 0 5 0 0 8 0 0 4 HX S型油气水三相分离器应用效果分析 王在强 ， 马能平 ， 王秀华。 ， 杨学云 ， 付钢旦 I ． 长庆油田公司 油气工艺技术研究院， 陕西 西安 7 1 0 0 2 1 ； 2 ．长庆油田公司 工程技术管理部， 陕西 西安 7 1 0 0 2 1 ； 3 ．长庆油 田公司 采油二厂， 甘肃 庆 阳 7 4 5 6 0 0 ； 4 ． 中国石油大学 ， 山东 东营 2 5 7 0 6 1 摘 要 介 绍 了一种 HX S型 油气水 三相 分 离器的 工 作 原理 及 现 场 应 用情 况。该 种 类 型 的 分 离器在 模 拟流场 的基础 上 ， 采 用 了流 型 自动调 整装 置 、 污水抑 制装 置等 高效 分 离元 件 。通过优 化设 备 内部 结构 、 流场动态调整， 使 油气水达到高效分 离的 目的。现场应用效果表明， HX S型油气水三相分 离 器具有较好的使用性能， 故障率相对较低 ， 打破 了传统的溢流沉降罐脱水模 式， 创新 了集输 系统脱 水 的新模 式 ， 为长庆 油 田简化地 面工 艺流程 打 下 了坚实的基础 。 关键 词 三相 分 离； 温度 ； 压 力； 脱水 中 图分 类号 T E 9 3 1 ． 1 0 7 文 献标识 码 B App l i c a t i o n o f t h e Te c h n i q u e O f HXS Th r e e - p ha s e S e p a r a t o r o f Oi l Ga s 。 W a t e r W ANG Za i q l a n g ， M A Ne n g pi n g ， W ANG Xi u - hu a 。， YANG Xu e y un ， FU Ga n g d a n 1 ． a n d Ga s Te c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e ，C h a n gq i n g Oi l fi e l d Co mp a n y o f Pe t r o Ch i n a，Xi ’ a n 7 1 0 0 2 1 ，Ch i n a； 2 ．De p a r t me n t o f E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y， C h a n g q i n g Oi l f i e l d C o m p a n y o f Pe t r o C h i n a， Xi ’ a n 7 1 0 0 2 1 ， C h i n a ； 3 ．S e c o n d Pe t r o l e u m Pr o d u c t i o n Fa c t o r y，Ch a n g q i n g Oi l fi e l d Co mp a n y o f Pe t r o Ch i n a，Qi n g y a n g 7 4 5 6 0 0，Ch i n a ； 4 、Ch i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m，Do n g y i n g 2 5 7 0 6 1 ，Ch i n a Ab s t r a c t Thi s p a pe r i n t r o du c e s t he o pe r a t i ng p r i nc i pl e a nd f i e l d u s i n g c on di t i o n of H XS o i l ga s wa t e r s e p a r a t o r ．B a s e d o n f l o w f i e l d s i mu l a t i o n，b y o p t i mi z i n g t h e i n t e r n a l s t r u c t u r e a n d r e g u l a t i n g f l o w f i e l d p e r f o r ma n c e ，t h e s e p a r a t o r u s e s s e p a r a t i o n e l e me n t s o f h i g h e f f i c i e n c y t o e n h a n c e t he e f f i c i e nc y o f o i l ga s wa t e r s e p a r a t e ，f o r e xa m p l e a u t o c o nt r o l e q ui p m e nt o f f l o w pa t t e r n a nd t he e qu i p m e nt a b a t i ng s e wa ge ． The e f f e c t o f f i e l d u s e i n di c a t e s t h a t t h e s e pa r a t or wi t h pr e f e r a b l e u s a bi l i t y a nd l o we r f a i l u r e r a t e c a n i mpl e me nt a hi gh e f f i c i e n c y o f o i l g a s wa t e r s e pa r at i o n，e l i mi n a t e d t h e o l d d e h y d r a t i n g p a t t e r n o f t h e o v e r f l o w t a n k，i n n o v a t e d a n e w d e h y d r a t i n g p a t t e r n o f t r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ，a n d ma k e b a s e f o r Ch a n g q i n g o i l f i e l d s i mp l i f y i n g t h e g r o u n d t e c h n o l o g i c a l pr oc es s． Ke y wo r d s t h r e e p h a s e s e p a r a t o r ；t e mp e r a t u r e ；p r e s s u r e ；d e h y d r a t i n g 长庆油田长期 以来采用端点加药、 管道破乳 、 溢 流沉降的传统原油脱水工艺模式 ， 在运行过程中存 在以下问题 一是由于沉降罐底部加热器长期浸泡 在污水介质中， 腐蚀破损频繁、 维修困难 ， 影响油 田 的安全平稳生产； 二是污水在沉降罐内滞留时间长， 细菌繁殖较快 ， 加剧了下游污水处理设备的腐蚀； 三 是由于沉降罐脱水为开式流程 ， 油气蒸发损耗量大； 四是部分区块气油 比较高 ， 气液混合物进入沉降罐 内气液分离 ， 对罐 内净化油层有所 冲击 ， 导致沉降罐 运 行不 平稳 ， 溢 出油含水 超标 。 收稿 日期 2 0 0 6 - 1 0 0 9 作者 简介 王在强 1 9 7 6 - ， 男 ， 河南光 山人 ， 助理工 程师 ， 2 0 0 6年 获 中国石 油大学 华 东 油气 田开发工 程专业 硕士学位 ， 现从事井下工具、 采油及新工艺技术的推广应用及研究工作 ， E ma i l wz a i q c q p e t r o e h i n a ． c o m． c n 。 维普资讯 第 3 6 卷第 5 期 王在强， 等 HX S型油气水三相分离器应用效果分析 ‘8 1。 为 了解 决这 些 问题 ， 长庆油 田 2 0 0 5年引进 了由 西安恒 旭科 技发 展 有 限公 司 生 产 的 HX S型 油 气 水 三相分 离器 ， 经 过运行 测试 ， 取得 了 良好 的效 果 。 l 工艺流程 三相分离器工艺流程如 图 1 ， 油气水通过泵增 压进入三相分离器 ， 首先进行液气的分离 ， 气进入气 系统 ， 液相再 通过整流 、 机械破沫等过 程进 入沉降 室。其次， 液相中的油 、 水和少量的固相泥砂在沉降 室内分离， 形成上部油层， 下部水层 ， 底部是 固相泥 砂。处理后的油进入油室 ， 水进入水室， 再分别通过 管道 泵增 压进 入 站 场 的油 储 运 系 统 和水 处 理 系统 。 底部 的 泥砂在 重力 作用 下进 入容 器下 部安装 的集 砂 斗 ， 利用倒吸原理制造的排砂系统 ， 排出容器 。 天然气去气处理系统 图 1 三相分离器工艺流程 2 工作原理及参数 HX S型三相分离器的结构如图 2所示， 油气水 混合物由入 口进入一级捕 雾器 ， 首先将大部分的气 体分离出来 ， 通 过气体导管进入二级捕雾器 ，与从 设备 内分离出的气体一起流出设备 。在此设有旋液 分离装置 ， 同时对油水进行预分离 ， 预分离后的液体 则通过落液管流入液体流型 自动调整装置， 对流型 进行整理 ， 在此过程 中， 作为分散 相的油滴进行 破 乳、 聚结 ， 而后随油水混合 物进入分离流场， 在流场 中设置有稳流和聚结装置 ， 为油水液滴提供稳定 的 流场条件， 实现油水的高效聚结分离。分离后 的原 油通过隔板流入油腔， 而分离后 的污水则经过污水 抑制装置重新分离， 含油量进一步降低 ， 通过导管进 入水腔 ， 从而完成油水分离过程。 图 2 三相分离器结构原理 a HX S型三相分离器适用范围 ①用于原油脱水、 脱气、 除砂 对原油 中伴生气 量 没有 要求 。 ② 原油 密度 小于 9 6 0 k g ／ c m。 。 b 主要运行参数及技术指标。 ①工作温度为 3 0 6 0℃， 依据处理介质特性来 确定 。 ②工作压力为 0 ． 3 ～O ． 8 MP a ， 根据现场运行工 艺来 确定 。 ③出 口原油含水率 石蜡基原油O ． 5 oA 平均 值 ， 环烷基混合原油1 ％ 平均值 。 ④处 理 液 量 为 5 ～ 2 0 0 0 0 m。 ／ d ， 设 备 规 格 从 9 5 O ． 5 mX 2 ． 2 m～9 5 3 ． 6 mX 1 8 ． 4 m。 ⑤出口原油含气率O ． 0 0 5 g ／ m。 。 ⑥ 出 口污 水含 油率 5 O 0 mg ／ L 。 3流场测试 利用粒子图像测速系统对分离器主要功能性元 件的流动特性进行 了研究测试 ， 开发出了流型 自动 调整装置 、 聚结填料等一批功能更强、 效率更高的分 离元件， 在此基础上 ， 对分离设备进行了结构优化配 置 ， 并对其整体流动特性和分离特性进行 了研究测 试 。图 3 、 图 4分别 是 HX S型分 离器 流 场 的速 度 向 量图和流线图 ， 从图中可以看出， 整个流场的流动比 维普资讯 8 2 石 油 矿 场 机 械 2 0 0 7 年 5月 较稳定、 均匀 ， 回流和返流现象基本消除， 总体流场 基本呈稳定的正向平面流动 ， 流动特性很好 ， 因而为 油水的分离创造 了优 良的流场环境， 是理想 的油水 分离设备 ， 给此类分离设备的设计奠定了坚实的理 论基础 。 图 3 三相分离器内流体速度 向量 图 4 三相分离器内流体流线 表 1 4应用效果分析 2 0 0 5年 3月在长庆油田进行了 HX S型三相分 离器的试验 ， 第一阶段将三相分离器负荷调到 7 0 左 右 5 0 r n 。 ／ h ， 用 于处 理 原油 ， 日进 液量 1 0 5 0 m。 左右 ， 原油平均含水 3 左右； 第二 阶段将负荷增加 到 9 0 左 右 6 5 m。 ／ h ， 用 于 处理 原油 和外来 液 ， 日 进液 量 1 4 5 0 m。 左 右 ， 原 油平 均 含 水 6 左 右 。试 验结果表明， 三相分离器达到设计负荷 ， 处理后原油 含水 和污水 含油 能够 达到 预期 的技术指 标 。图 5为 三相分离器出 口含水、 污水含油随时间变化曲线。 葶 ＼ * 钿 口 羽 S ● 普 ＼ 棠 加 * 图 5 三 相分离器 出口含水 污水含油随时间变化 曲线 同时在 长庆 油 田的 3个 集 油 站 开展 了 HXS型 三相分离器应用试验 ， 试验数据如表 1 。使 用三相 分离器后生产运行平稳 ， 出油含水率均低于 1 ． 0 、 出水含油率均低于 1 0 0 mg ／ L， 实现了油气水的高效 分离 。 三相分离器应用效果统计数据 几点认 识 a 平稳进液对稳定三相分离器 出口指标作用 非常关键。试验过程中， 由于上游来液不稳定 ， 导致 短时间内来液量超过处理能力 ， 原油含水短 期内超 过 0 ． 5 ％。 b 处理后原油含水和污水含油对加药浓度的 变化敏感 ， 加药浓度控制在 1 2 0 ～1 5 0 mg ／ L比较合 理 ， 过高和过低的加药浓度不利于原油脱水。 c 温度对处理后原油含水指标最为敏感 ， 短 时间的波动不会影响处理指标。但长时间的低温运 行会导致指标长时 间不合格 ， 三相分离器恢复到合 格的处理指标时间较长。三相分离器合适的脱水温 度应在 5 0 - - 6 0℃。同时 ， 来液的不稳定也会导致原 油 温度变 化 。 d 两个 阶段 的 运行 情 况 表 明 ， 原 油 含水 上 升 后 更 有利 于原 油脱 水 。随着 油 田产 出 液含 水 上 升 ， 三相 分离 器的适 应性 将会 更好 。 5 结论 HXS型油气水三相分离器采用了流型 自动调 整装置 、 污水抑制装置等高效分离元件 ， 能够达到油 气水高效分离的 目的， 水质状况好转， 伴生气得 以回 收利用。三相分离器体积小 ， 处理时间短 ， 检修方 便 ， 自动化程度高， 降低了操作劳动强度。该技术解 决了油气密闭集输 中的一大难题 ， 使长庆油田的油 气水分离技术上 了一个新的台阶， 值得推广应用 。 蚕 焉 薹 黧 一 翟 冀嚣 ≮ 嚣嚣 } { 『 i } } 嚣 嚣嚣 嚣 2墨 } i 嚣嚣 l j l j l j 葛 嚣 r j 嚣I { l I l j 一 f l l l l f ； 三 r I 睾 I | | | } 1 i f I j ll j 墓蒜 蓉鎏 囊誊 釜 fj ～ 鼍 蔫 善 }l IJ }l |I一 篓 篓 嚣 一 ；{；；；麓 瑟 臻 罨 蠹 ～ 薹豢 撩 薰薰鎏 童 嚣 菱 莲 蓥 篓 羹 誊 II lllI lI ； Ii lIlI 盏 一 等 ll ； Il{{； lI ； ll； 维普资讯 2 0 0 7 年 第 3 6卷 第 5期 第 8 3页 石 油 矿 0I L FI ELD 场 机 械 E QUI P MENT 2 0 0 7， 3 6 5 8 3 ～ 8 5 文 章 编 号 i 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 0 7 0 5 0 0 8 3 0 3 优质筛管模拟试验装置的研制与应用 唐玉宏 ， 谭显 忠 ， 陈辉 中海油 田服务股份有 限公 司 技术中心机电设备工程所 ， 北 京 1 0 1 1 4 9 摘 要 目前 国 内外的 筛管试 验装 置 主要是 对 其材料 或 局部 进 行试 验 ， 难 以评 价 筛管 的整 体性 能 ， 特 别不适 用于金属 棉 防砂 管 简称优 质 筛管 。开发 的优 质 筛管模 拟试验 装 置能 够对 完整 的 筛管产品 进行模拟试验。使用数据采集 系统 实时采集试验过程 中的压力、 流量数据 ， 同时对筛管防砂后的流 体采样 ， 并进行粒度分析。根据试验结果分析 筛管的防砂性能， 并对比不同结构筛管的防砂性能， 指导 筛 管研 究 开发及 生产 制造 。 关键词 筛管 ； 试验 装置 ； 数据 采 集 ； 粒度 分析 中 图分 类号 T E 9 3 1 ． 2 0 3 文献 标识 码 B Re s e a r c h Us e o f S i mu l a t i o n Te s t Eq u i p me n t f o r t h e M a s h S c r e e n TANG Yu ho ng， TAN Xi a n z ho ng， CHEN H u i El P c t r o - Me c h a n i c a l Eq u i p me n t I n s t i t u t e ，R D Ce n t e r o f C h i n a Oi l f i e l d S e r v i c e s C o ．， Lt d ．，Be i j i n g 1 0 1 1 4 9，Ch i n a Ab s t r a c t The pa pe r i nt r od uc e s a ki n d of s i mul a t i o n t e s t e q ui p me nt of t h e ma s h s c r e e n． I t i s t h e f i r s t t h a t c a n t e s t t he i n t a c t m a s h s c r e e n p r o du c t s i n Ch i n a ． I t c a n c o l l e c t t h e pr e s s ur e a nd t h e f l o w by DA d a t a a c qu i s i t i o n s y s t e m du r i ng t e s t i ng，a l s o c a n s a mpl e a nd a n a l y s i s t h e g r a i n s i z e of t h e f l o w a f t e r c on t r o l l e d s a nd ． Ev a l ua t e t he s a nd c o nt r o1 pe r f or ma n c e o f ma s h s c r e e n a n d c on t r a s t t he s a n d c o nt r ol p e r f o r m a nc e o f d i f f e r e n t s t r u c t u r e ma s h s c r e e n a c c o r d i ng t o t he t e s t r e s ul t s ． Thi s c a n d i r e c t ma nu f a c t u r i ng a nd r e s e a r c h i ng ne w m a s h p r od uc t s ． I t ha s be e n us e d i n p r o du c t i on s u c c e s s f u l l y ． Ke y wo r ds ma s h s c r e e n；t e s t e q ui p m e nt ；DA d a t a a c q ui s i t i o ns y s t e m ；g r a i n s i z e a n a l y s i s 目前， 油田生产中防砂筛管主要有割缝筛管 、 绕 丝筛管和金属棉防砂管Ⅲ 以下称优质筛管 等 ， 其 中优质筛管渗透率大 ， 过流面积大， 耐酸碱 ， 耐高温 ， 最 近几年 在定 向井 及水 平井 中得 到 了广泛应 用 。 优质筛管从内到外主要由基管、 内支撑泄流网、 内金属密纹过滤网、 中间支撑泄流网、 外金属密纹过 j l Lj l Ljl L jl Lj l L 参 考 文 献 E 1 3 刘煽 新型高效 三相分 离器 现场试 验研 究E J ] ． 石 油 矿场 机械 ， 2 0 0 5 ， 3 4 3 1 0 5 1 0 7 ． E 2 ] 范延 骞 高效三相 分离技 术在原 油脱 水 中的应用 E J ] 石油工程 建设 ， 2 0 0 5 ， 3 1 增 刊 8 5 8 8 I- 3 ] 杨守 国． 濮城 油 田高 效三 相分离器 沉降脱 水技术 的应 用E J ] 油气 田地面工程 ， 2 0 0 2 ， 2 1 2 1 1 6 - 1 1 7 ． E 4 ] 白明伟 I ． C型天然气三相测试分离器结构 的改 进[ J ] ． 石油机械 ， 2 0 0 3， 3 1 6 5 6 5 8 收稿 日期 2 0 0 6 ～ 1 2 - 2 5 基金项 目 国家钻 完井装 备中国海洋石油总公司完井工具开发项 目 作者简介 唐玉宏 1 9 8 0 一 ， 男 ， 贵州兴仁人 ， 2 0 0 2 年毕业于西南石油 大学 ， 现从事石油仪器 、 工具研究开发工作 ， E ma i l t a n g y h c n o o c s C O rn 维普资讯