油气分离设备在油气集输中的应用.pdf

一 3 4 ． ■ 技术交流 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 年第1 5 卷 油气分离设备在油气集输中的应用 谢晓勤 ，徐文超 ，廖雍 1 ． 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川 成都 6 1 0 0 1 7 2 ． 中国石油塔里木油田油气田产能建设项目部，新疆 库尔勒 8 4 1 0 0 0 [ 摘 要] 在油气集输过程中，首要任务是进行气液分 离。气液分离主要使用油气分离设备。本文首先介绍了油气分离的 机理，其次分析了油气分离 设备的分类，最后对油气分离设备的投产与运行中的一些技术问题进行了探讨。 [ 关键词]油气分离设备；油气集输；应用 油井产 出的是油 、气 、水 、砂等多种物质 的 混合物 ，为 了得到合格 的石油产 品，在油气集输 中首要任务是气液分离，通常称为油气分离。 原油和天然气 的主要成分都是烃类化合物 。 在一定温度 、压力等条件下，它们混合在一起 ； 在合适 的温度 、压力等条件下．它们又会分离开 来 。一方面 ，油井产物从油层到地面 ，以至在 以 后 的集输过 程各环节 中，随着压力逐渐 降低 ，溶 于原油中的天然气将不断逸 出。另一方面 ，由于 原油与天然气的性质有较大 的差别，不论是 出矿 前 的计量、处理和储存 ，还是 出矿及 出矿后 的加 工 、利用、输送等，都需要将原油和 天然气分离 开来 。在油气集输过程 中，油气混合物的分离是 在一定 的设备 中进行的。根据相平衡原理，利用 油气分离机理 ，借助机械 的方法 ，把油井混合物 分离为气相和液相的设备称为气液分离器，或称 油气分离器。油气分离设备在油气集输中应用较 为广泛，本文对相关应用进行探讨。 1油气分离的机理 根据油气分离机理的不同， 目前常用 的分离 方法有重力分离、碰撞分离和离心分离等方法。 1 ． 1 重力分离 重力分离是利用原油与天然气密度 的不 同， 在相同条件下所受地球 引力不同的原理进行分 离。这是 目前所用的最基本的油气分离方法。实 现重力分离的基本途径是使油气混合物所处的空 间增大，压力降低，溶于原油中的天然气在重力 差的作用下分离出来。 1 ． 2 碰撞分离 碰撞分离是根据分子运动的机理，在油气 分子运动的碰撞接触过程中进行 的。这种分 离方 法 ，主 要用于 从天 然气 体 中除油 ，是一种 辅助 的油气分离方法 。常用 的有各种分离器中的除雾 器 ，如过滤式分离器等 。当含有微液量的天然气 通过分离器的滤管时，发生碰撞作用，使雾状分 散于气体 中的原油聚 结成较大的油滴从气体中分 离出来 。 1 _ 3离心分离 离心分离是利用油气混合物 作回转运动时产 生的离心 力进行油气 分离的。这种分离方式 ，常 作为辅助 手段 ，用在重力式油气分离器 的入 口作 为分流器 。 2 油气分离设备的分类 目前，应用于油气集输过程中的分离器有 很 多种类 。按其功能 ，可分为气液两相分离器和 油气水三相分离器 ；按其形状 ，可分为卧式分 离 器、立式分离器、球形分离器等；按其作用，可 1 ． 油气混合物入口 2 ． 入口分流器 3 ． 重力沉降部分 4 ． 除雾器 5 ． 压力控制阀 6 ． 气体出口 7 ． 出液阀 8 ． 液体出口 9 ． 集液出口 图1 两相卧式分离器工作原理示意图 - ● ● ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - ● ● ● ⋯⋯● ● ⋯● ● ● ● ● ● ● - ● ● ● ●● ● ● -● ● ●● ⋯● ⋯● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ‘ ‘ ⋯● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - ● ● ● ● ● ⋯● ● - ● ● ● ● ● ● ● ●● 作者简介谢晓勤 1 9 8 5 一， 女，本科， 助理工程师， 从事油气 储运工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 谢晓勤等油气分离设备在油气集输中的应用 ． 3 5． 分为计量分离器和生产分离器等 按其工作压 力 ，可分 为真 空分离器 压力 小于0 ． 1 MP a 、 低压 分 离器 小 于 1 ． 5 MP a 、 中压 分 离器 1 ． 5 - 6 MP a 和高压分离器 大于6 MP a 等 。目 前油气分离设备应用较为广泛的一种为两相卧式 分离器。两相卧式分离器的工作原理如图1 所示。 气液混合物 由入 口分流器1 进入分离器 ，其流 向、流速和压力都有较大 的变化，在离心分离和 重力分离 的双重作用下 ，气液得 以初步分离；经 初步分离后的液相在重力作用下进入集液部分9 ， 气相进入重力沉 降部分3 ，其 中，集液部分和重力 沉降部分是分离器的主体，都有较大的容积，使 得气液两相在分离器内都有一定的停留时间，以 便被原油携带的气泡上升至液面，进入气相 ；被 气流携带 的油滴沉降至液面 ，进 入液相 。分离后 的液相经液面控制器控制的出液 阀7 流 出分离器， 气相经除雾器4 进一 步除油后通过压力控制 阀5 进 入集气管线 。同时 ，集液部分还具有缓冲 容积 ， 平衡进出分离器流量的作用。在实际应用中，为 得到最大 的气液界面面积 ，提高分离效果，通 常 使气液界面处于分离器直径的一半处，或按气液 的处理量确定气液界面 。卧式分离器中的气液 界 面面积较大 ，且气体流动的方 向与液滴沉 降的方 向相互垂直，使得集液部分的原油中所含的气泡 易于上升至气相空间，且气液中的液滴更易于从 气流 中分离出来。 卧式分离器适 宜处理气油 比较大 ，存在乳状 液和泡沫的油井产物，且分离效果较好。卧式分 离器还具有单位处理量成本较低 ，易于安装 、检 查、保养等优 点；缺点是 占地面 积较 大，排污 困 难 ，往往需要在分离器的底 部沿 长度 方 向设置 多 个排污孔 。 3油气分离设备的投产与运行 3 ． 1 油气分离器的投产 油气分离器属压力容器 ，在投产前要进行认 真的检查并进行试压。应检查各部分安装是否正 确，分离器筒体及各附件是否完好，各固定部位 是否 紧固， 内部各 结构是否 正常 ，检查后将 内部 清扫 干净 。然后封 闭人孔 、排污孔 ，调好压力调 节装 置与调压 阀、安全 阀，进行试压 。试压通常 分强度试压和严密性试压两个阶段 ，强度试压 的 压力通常为设计压力的1 ． 5 倍 ，达到试压压力后 ， 稳压1 h ，压降不超过0 ． 1 MP a 为合格。严密性试压 的压力通常为设计压 力，达到试压压力后，稳压 2 4 h ，压降不超过0 ． 1 MP a 为合格。试压介质一般用 清水 。试压过程中，要注意观察罐体及各部件 的 情况 ，特别是法兰、阀门、仪表等连接处，发现 异常 ，应立即停止试压 ，处理完毕后再行试压 。 试压合格后，打开分离器采暖盘管的进出口阀 门，待采暖管线送热 正常后 ，先打开天然气 出口 阀门，再打开分离器 出油阀门，检查出油阀门是 否开启正常 。待一切 都正常后 ，缓慢打开进油 阀 门，向分离器内进油。在分离器的整个投产过程 中，要认真观察分离器进油 、出油、出气等各种 情况 ，发现异常应及时处理。 3 ． 2 油气分离器的运行 油气分离器运行正常与否，不仅直接影响油 气分离的效果，而且影 响原油和天然气 的质量及 集输过程的经济效益 。在分离器的运行过程 中， 应注意以下问题 1 经常检查 分离器 的液位控制与 调节机 构 ，确保 其灵 敏 可靠 ， 以保 证分 离器 的液 面平 稳、适 当 。分离器 的液面高度一般控制在液面计 的1 ／ 3 U 2 ／ 3 之间，太高了易造成天然气管线跑油， 堵塞管线；太低了易引起原油中带气，影响输油 泵的正常工作。 2 注意分离器 的来油温度 ，特别是冬季 ， 防止温 度过低造成管线凝油 。在一般情况下 ，分 离器 的来油温度应 比原油的凝固点高5 ℃左右，冬 季还要更高一些。 3 控制适当的分离压力，分离压力太高会 影响来油管线的回压，且使分离后的原油带气； 分离压力太低容易使天然气管线进油。 4 在冬季生产过程 中，要注意分离器 的采 暖、保温等情况 。特别是安全阀、压力表 、液位 计及 管线，对于流动性差 、容易冻结的部位 ，要 加强其保温防冻。 特 别值 得注 意 的是 ，当 出油管线 发 生窜 气 时，可调节出液阀门的开度，增大来液量，维修 或更换液面调节机构。造成分离器工作压力过高 的原 因，一是 出气阀 门的开度过 小；二是天然气 管线堵塞；三是出液阀卡死；四是来液量太大。 可通过调节出气阀门开度、检查并疏通天然气管 下转3 3 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 靳朝霞等空冷器在海上平台的选用分析 一 3 3 一 通过表2 中两种冷却方式的对 比，可 以看出， 若采用水冷却器方案 ，必须要有足够 的连续 的冷 却水 ，且只 能选用海水 。为此原来仅用于冲洗 的 海水泵排量 需要增大 ，同时为保证连续 的冷却水 用量 ，需要增 加 1 台海水 泵作 为备 用 。这就 使原 来 的工 艺流程变得 复杂 ，同时增加 了后期海水泵 的维护工作 ，整体经济性不高 。在空间布置上 ， 虽然水冷却器设备外形尺寸小 ，但 由于盘管需要 定期清洁 ，且需要预 留盘管 的抽芯空间 ，空间优 势并不 明显 。综合考虑 ，采用水冷却器的造价较 高 ，且冷却器和海水泵后期维护保养工作量大 ， 不适宜应用在无人平台上 。 采 用 空冷 器 方案 ， 由于 空气 的换 热 系数 较 低 ，空冷器 的外形尺寸较大 ，并且为 了保证 良好 的通风换热效果 ，需要保证充分 的气流通 道。因 此 ，对于空冷器方案 ，主要是要有足够 的空间 。 由于平台的流程简单，设备较少，通过论证，可 以确保空冷器的空间要求 。 综合上述各项分析和对 比，采用 空冷器 方案 可使平台生产流程更加简化，经济性较优。应用 实践证 明，空冷器的后期维护 工作较 水冷却器 少 得 多，且更加环保 。最终确定选用空冷器方案。 3结束语 本 文通过方案选择 实例 ，对工艺系统中的生 产冷却器选用进行 了阐述 。通过对水冷却和空气 冷却两种冷却方式的 比较 ，可更加 了解这两种设 备形式 的差别和优劣 。同时，结合具体的海 上平 台的应用实例 ，根据平台的实际状况进行了分析 和论证 。最终确定的空冷器方案 ，得到 了专 家们 的认可及平 台作业方的肯定 ，为空冷器在海 上平 台的应用提供 了经验。 ◆参考文献 [ 1 】1马义伟． 空冷器设计与应用[ M】 ． 哈尔滨哈尔滨工业大学 出版社 ，1 9 9 8 1 - 1 5 ． 【 2 】 范锐等． 变频器在空冷器节能改造中的应用[ J 】 ． 石油与天然 气化工，2 0 0 8 4 3 2 2 ． 3 2 3 ． 【 3 】 张河等． 空冷器管束管子一 管板的焊接工艺[ J ] ． 焊接技术， 2 0 0 9 8 7 3 ． 7 4 ． [ 4 】 王春晖． 空冷器风机改进【 J 】 ． 石油化工设备，2 0 0 8 3 8 0 ． 81 上接3 5 页 线、维修或更换出液阀、控制来液量的方法来解 变换热技 术在油气 集输加热 设备中的 应用[J ] ．广 决。当来液量增 加较 快时，可 打开旁通或启动备 州化工， 2 0 1 0 ， 1 2 1 1 2 ． 1 1 6 ． 用 分 离 器 。 裴 象 输 领 域 的 适 应 【 3 】 徐恩宽． 油气集输中风能和光能的综合利用p - ] 内蒙古石油 化工 ，2 0 0 8 ， 1 3 1 0 9 - 1 1 2 ． [ 4 】 曹进仁，周建荣． 太阳能加热油气集输工艺技术在淮建油 田应用【 J 】 - 内蒙古石油化工，2 0 1 1 ， 1 1 4 5 ． 1 4 8 ． 上接3 8 页 2 应在施工中逐步总结经验，对各区块 的 地质特点，特别是一些断层及油水过渡带地区要 深入了解。通过充分的施工准备及风险预案，施 工时进行防范，在遇到压力异常波动时及时采取 相应措施，减少砂堵井事故发生，提高压裂施工 的一次成功率。 ◆参考文献 【 1 】 万仁溥． 采油工程手册【 M】 ． 北京石油工业出版社，2 0 0 0 ． [ 2 ] 文浩，杨存旺． 试油作业工艺技术[ M】 E 京石油工业出 版社，2 0 0 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m