趙洪達(dá)++王朝勃

摘 要：伴隨著陸地和海洋石油的全面高效開發(fā)，它成為現(xiàn)代社會常用的資源和能源，然而，在其社會效益日益提升的同時，油井產(chǎn)出物中的雜質(zhì)也呈現(xiàn)增多的問題，為了有效利用資源，需要對油田采出液進(jìn)行經(jīng)濟(jì)而高效的處理與優(yōu)化，這是現(xiàn)代社會面臨的重大課題，亟待研發(fā)出高效能而低消耗的油水分離設(shè)備，通過介紹常用的油水分離方法，并對三相分離器原油處理設(shè)備的運行參數(shù)進(jìn)行規(guī)律性分析和驗證，利用正交試驗優(yōu)化論證，得出分離最佳組合。同時，優(yōu)化三相油水分離器內(nèi)部的組件，從而達(dá)到用戶滿意的最終分離效率。

關(guān)鍵詞：三相分離器；分離；優(yōu)化；效率

1 油水分離方法簡述及重力沉降分離原理闡釋

1.1 油水分離方法 油水分離器是油氣產(chǎn)出物處理的關(guān)鍵設(shè)備，它根據(jù)來源和油滴的狀態(tài)、成分而進(jìn)行差別性的初步分離處理，并有以下幾種常用的分離方法：①重力分離法。②粗粒化法。③旋轉(zhuǎn)液分離法。④化學(xué)破乳法。

1.2 重力沉降分離原理 ①API型油水分離池。②CPI型油水分離池。

2 三相分離器的內(nèi)部構(gòu)件

2.1 入口分配器 在重力分離原理之下的三相分離器的入口要利用慣性或離心力，將油氣分開，使油氣向不同的兩個方向流動，實現(xiàn)初步分離，可以根據(jù)不同的原油性質(zhì)及油氣比進(jìn)行入口分配器的選用。

2.2 氣相區(qū)除霧分離元件 這是進(jìn)行三相分離中的氣、液分離的最后工序，通過除霧元件的碰撞方式，去除氣體中的液滴，從而實現(xiàn)高效的分離。它常用的除霧器元件有：TP板型霧沫捕集器和絲網(wǎng)除霧器。

2.3 液相區(qū)分離元件 在三相分離器中使用PEX凝聚器，它呈現(xiàn)平行的波紋板交錯方式，在這個元件之下，可以提升油滴聚集的速度，使油滴的去除率高達(dá)98%。它以其獨特的構(gòu)造，優(yōu)化了碰撞的運行面積，極其有利于原油顆粒的粘附、增厚和脫落，從而提高分離效果。

3 三相分離器在重力分離原理下的運行參數(shù)影響優(yōu)化分析

由于油水乳化液的濃度隨著原油產(chǎn)量的不斷提高而呈現(xiàn)水黏度加大的趨勢，這使得油水分離難度加大，對于三相分離器的分離技術(shù)要求也有所提高，為了提升三相分離效果，我們就影響分離的主要運行參數(shù)進(jìn)行分析：“來液”溫度、藥劑濃度、來液壓力。

3.1 三相分離器的運行主要運行參數(shù)指標(biāo)及原理分析 在油水乳化液的三相分離運行過程中，包括有以下幾個參數(shù)指標(biāo)，如下表所示：

三相分離器的運行原理主要是含有油氣水的原油進(jìn)入三相分離器，分離出大部分的氣體，而預(yù)分離的液體則流入自動調(diào)整裝置并開始破乳、聚結(jié)，在這一設(shè)置中實現(xiàn)油水的高效聚結(jié)分離，原油溢至油腔，污水流入水腔，最終完成分離。為了達(dá)到高效的分離效果，要對其運行參數(shù)進(jìn)行合理的控制。

①“來液”溫度影響分析。“來液”溫度在42℃-48℃之時，處于合格的出水含油量和原油含水率水平。它隨著溫度的提升，它呈現(xiàn)一定規(guī)律的曲線變化，其最低溫度值低于42℃時，則原油的黏度和張力沒有下降，致使分離不理想；當(dāng)其最高溫度高于48℃時，原油的黏度下降減緩，破乳劑效果不佳。②藥劑濃度影響分析。當(dāng)藥劑濃度處于30-38mg/L時，三相分離器的出水含油量和原油含水率為合格水平。低于30mg/L值的藥劑濃度，由于兩者接觸的面積不足而導(dǎo)致分離效果不佳；高于38mg/L值的藥劑濃度則會產(chǎn)生二次乳化效應(yīng)，也使分離效果不佳。③“來液”壓力影響分析。“來液”壓力的曲線變化值呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，其合格水平值在0.12-0.20MPa，當(dāng)?shù)陀谧畹椭?.12 MPa，由于速度過緩而使得液面沒有充裕的時間降低，造成原油含水率不合格；當(dāng)高于最高值0.20MPa，又由于出油速度過快而致使液面下降過快、沉降時間縮短，導(dǎo)致出口原油含水和出水含油值不理想。

3.2 三相分離器分離過程中的運行參數(shù)優(yōu)化實驗論證 對于三相分離器的運行參數(shù)優(yōu)化，可以選用正交試驗法進(jìn)行實驗論證，為了保證原油含水率，可以設(shè)定三個主要運行參數(shù)分別為：“來液”溫度為43℃-47℃、藥劑濃度為32-36mg/L、“來液”壓力為0.14-0.18MPa，在實驗過程中，一共需要九次實驗過程，經(jīng)過五天的正交試驗優(yōu)化，尋找到最佳的組合，可以得出平均原油含水率。

通過對分析得出，在三個運行參數(shù)的設(shè)定范圍內(nèi)，三相分離的最終的最佳組合為A2B2C2，在這個正交試驗論證之下，得出優(yōu)化組合后的原油含水率應(yīng)為≤0.16%，并確定最終的分離運行參數(shù)值為：“來液”溫度為45℃、藥劑濃度為34mg/L、“來液”壓力為0.16MPa，其中的運行參數(shù)值都相差不大，對于原油的含水率也呈現(xiàn)較小的影響。經(jīng)過實踐顯示，在這個優(yōu)化的運行參數(shù)之下，原油含水率及出水含油量都處于穩(wěn)定的狀態(tài)，沒有較大的波動和異常，完全符合油田現(xiàn)場的運行效果。

4 三相分離器分離的現(xiàn)狀及優(yōu)化措施

①要加強(qiáng)三相分離器的排污次數(shù)，使油井中的含沙液從出口排出，有效地控制其進(jìn)入油倉和水倉的概率。②在三相分離器的內(nèi)部構(gòu)件之中的調(diào)節(jié)裝置，要進(jìn)行嚴(yán)格的巡回檢查，防止內(nèi)部構(gòu)件及裝置失靈的現(xiàn)象，有效預(yù)防阻塞，保持通暢的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以有效進(jìn)行分離。③對于三相分離器運行過程中的溫度要加強(qiáng)控制，要對內(nèi)外溫度進(jìn)行科學(xué)的控制，使原油的黏度降低，同時提升破乳劑的效果。④對于新投入的油井要進(jìn)行嚴(yán)密的檢查，保證與總調(diào)度的溝通與銜接，確保三相分離器正常有效運行。⑤要重點關(guān)注三相分離器的調(diào)節(jié)閥裝置，由于在三相分離器中的“來液”具有較強(qiáng)的腐蝕性，因而會造成水路調(diào)節(jié)閥的銹蝕，導(dǎo)致水路調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不緊密，無法進(jìn)行自動系統(tǒng)控制之下的有效調(diào)節(jié)，這就需要及時的檢查和修復(fù)，必要時要更換三相分離器的調(diào)節(jié)閥裝置，確保調(diào)節(jié)閥的自動裝置壓力平穩(wěn)。⑥要裝備三相分離器的自動報警裝置，對于運行中的壓力、溫度等異常情況，進(jìn)行及時的報警，以便及時處理，提升分離效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉士雷.三相分離器設(shè)計及流場研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[2]鞠微.臥式沉降三相分離器設(shè)計及數(shù)值研究[D].大連理工大學(xué)，2014.

[3]焦賓.油氣水臥式三相分離器的控制系統(tǒng)研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[4]王超.臥式油氣水三相分離器的流場研究[D].吉林大學(xué)，2011.