由方書
長慶油田公司第一采油廠 陜西延安市
油田生產(chǎn)過程中,為了便于原油的儲運,在增壓點(或計量接轉(zhuǎn)站)需要對采油井采出的原油進行初步的油氣分離。分離油氣的設備主要有緩沖罐和泄油器。緩沖罐又名臥式分離器,主要用作各井組來油的加溫、油氣分離。該設備把初步分離出的原油輸?shù)睫D(zhuǎn)油站或聯(lián)合站。泄油器又名壓力缸,主要作用是把緩沖罐送來的相對濕的伴生氣進一步分離,得到相對純凈的干氣,以利于燃燒。分離出的干氣送到加熱爐燃燒,供原油加溫和站內(nèi)取暖,余氣排到火炬燃燒。
安塞油田高52區(qū)塊的特點是(長10油藏)高氣油比(95m3/t)、伴生氣中重組分含量高(C3以上組分含量高達92.13%),導致前端站點(增壓點、接轉(zhuǎn)站)伴生氣輸送過程中產(chǎn)生較多凝液,不利于伴生氣的輸送和利用,而且存在安全隱患、浪費資源、污染環(huán)境問題。因此,需要一種新型的原油與伴生氣分離的設備。氣液分離器集成裝置見圖1。
油氣分離的基本原理是利用氣液比重不同,在一個突然擴大的容器中,液體流速降低、壓力降低后,在主流體轉(zhuǎn)向的過程中,氣相中細微的液滴下沉而與氣體分離。
圖1 氣液分離器集成裝置圖
原油首先由入口進入分離器,經(jīng)過蝶形動量吸收器、緩沖板,油、氣的流向和流速突然改變,使油氣得以初步分離。經(jīng)初步分離的原油在重力作用下流入分離器的集液部分。集液部分需要有一定的體積,使原油流出分離器前,在集液部分有足夠的停留時間,以便被原油攜帶的氣泡上升至液面并進入氣相。集液部分也提供緩沖容積,均衡進出分離器原油流量的波動。為得到最大的氣液界面面積,通常使臥式分離器充滿1/2的液體。
來自入口分離器的氣體水平地通過液面上方的重力沉降部分,被氣流攜帶的油滴在此部分靠重力降至氣液界面。未沉降至液面的、粒徑更小的油滴,隨氣體流流入集氣管線。
圖2 原有處理流程示意圖
采油井生產(chǎn)出來的原油,經(jīng)單井集油管線到達計量站或增壓點。在增壓點內(nèi),首先進入來油總機關的收球筒后,再進入加熱爐加熱,加熱后的原油便進入分離緩沖罐進行初步油氣分離。分離后的原油經(jīng)加熱爐再次升溫,再由輸油泵外輸。分離出的伴生氣進入氣液分離器(或壓力缸)進行二次分離,相對干氣作為加熱爐燃料或外輸進一步回收。分離緩沖罐+氣液分離器見圖3,壓力缸見圖4。
圖3 分離緩沖罐+氣液分離器
圖4 壓力缸
緩沖罐與泄油器的配合使用能滿足工藝要求,整體運行狀況良好。但不是最好的處理方法,存在以下問題。
(1)氣液分離時未經(jīng)充分冷卻,氣體出口重烴含量高,在后繼管路中冷卻后,凝液繼續(xù)產(chǎn)生,且量相對較大,尤其在冬季,凝液容易凍堵,影響生產(chǎn)和安全。
(2)裝置占地面積較大,管線閥門數(shù)量較多。
(3)氣液分離器排液量大,無法直接回到緩沖罐,采用開式排污凝液損耗大。
(4)對于來伴生氣濕度較高的站點,需頻繁的人工排污,員工勞動工作量大。
(5)部分區(qū)塊含有毒有害氣體,排放時危害人身安全。
改進后(圖5),原油在氣液分離集成裝置直接進行氣液分離,伴生氣不需要再進入氣液分離氣(或壓力缸)進行二次分離,分離出伴生氣直接作為加熱爐燃料或外輸。
圖5 氣液體分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖
(1)裝置集成化。該裝置將分離緩沖罐和氣液分離器集成化,減少裝置占地面積及管線安裝長度和閥門管件數(shù)量。同時,減少了建站時設備安裝時間,能夠短時間內(nèi)投用。
(2)凝液在裝置內(nèi)循環(huán)。相對傳統(tǒng)氣液分離器凝液通過人工收集或者排入污油箱易造成油氣揮發(fā),存在勞動強度大和一定安全隱患問題,氣液緩沖分離集成裝置的凝液在裝置內(nèi)循環(huán)能有效避免凝液與外界的接觸,減少油氣的揮發(fā)。而且消除了人工排液操作,減輕了員工的勞動強度。
(3)強制冷卻。在油氣分離室上部伴生氣出口至氣體再處理室之間增加空冷器冷卻,從而達到強制冷卻的目的,降低氣體溫度,利于氣體中凝液脫除,并可根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)空冷器百葉的角度來調(diào)節(jié)冷卻溫度。能顯著降低伴生氣中輕組分的含量,減少輸氣管線在低點凝液的產(chǎn)生,防止管線凍堵,尤其有利于輸氣管線在冬季的安全、平穩(wěn)運行。
氣液分離集成裝置減輕員工的勞動強度、降低安全風險,滿足工藝要求,體現(xiàn)了“標準化設計、模塊化制造”的設計理念,體現(xiàn)了集輸設備集成化研制方向,但仍存在如下不足。
(1)隨著油田的開發(fā),現(xiàn)場生產(chǎn)參數(shù)發(fā)生變化(氣油比由最初的116m3/t下降到95m3/t)。由于現(xiàn)有分離集成裝置是按照原始數(shù)據(jù)設計的,參數(shù)發(fā)生變化后不能很好地適應現(xiàn)場實際,所以應設計對現(xiàn)場適應性強的集成裝置。
(2)站點加熱爐氣源采用分離集成裝置產(chǎn)生的伴生氣,分離出氣體濕度較大,導致自動燃燒器無法正常運行。目前,站內(nèi)所有加熱爐的自動燃燒器都已經(jīng)停用,改用簡易火嘴。
(3)使用的磁翻板式液位計冬季易凍堵,電伴熱效果不佳(溫控調(diào)節(jié)閥壞),導致示數(shù)失真。
(4)分離器內(nèi)防腐處理效果不佳,出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象。
(5)改進方向。分離效果不佳時,可以采用氣液分離集成裝置與泄油器配合使用,進行二次分離。