油氣分離設(shè)備基礎(chǔ)知識及高含氣原油的含水率測量

在石油開采與加工過程中，油氣分離及含水率測量技術(shù)占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著油田開發(fā)進入中后期，高氣液比油井日益增多，傳統(tǒng)的油氣分離與含水率測量技術(shù)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，今天我們來學(xué)習(xí)一下油氣分離設(shè)備的基礎(chǔ)知識。

1.       油氣分離器

把油氣混合物分離為單一相態(tài)的原油和天然氣的設(shè)備稱為油氣分離器。

油氣分離器按幾何外形可分為：立式油氣分離器和臥式油氣分離器；按功能可分為：油氣兩相分離器，油、氣、水三相分離器，計量分離器和生產(chǎn)分離器。

1)結(jié)構(gòu)

常見的油氣分離器有立式分離器和臥式分離器兩種。從油氣分離原理考慮，油氣分離器大多應(yīng)用沉降分離和碰撞粘附分離，在特殊情況下應(yīng)用離心分離。

一般來說，分離器主要由分離部分、液面控制部分、壓力控制部分等組成。

圖1：臥式油氣分離器

2)工作原理

油氣在分離器進行分離，主要是依靠重力、離心力和黏著力的作用完成的。

(1)重力沉降分離：依靠氣液相對密度不同實現(xiàn)油氣分離。重力分離只能除去100μm以上的液滴。若要分離40~50μm的液滴，必須將重力沉降與其他作用原理同時使用。

(2)離心分離：當(dāng)液體改變流向時，密度大的液體具有較大的慣性，就會與器壁相撞使液滴從油氣中分離出來，這就是離心分離的原理。離心分離主要用來分離大量液體和直徑大的液滴，適用于初級分離階段。

(3)碰撞分離：其原理是氣流遇到障礙改變流向和速度，使氣體中的液滴不斷地在障礙圈內(nèi)聚結(jié)；出于液滴表面張力作用形成油膜，氣體在不斷地接觸中，將油氣中的細油滴聚結(jié)成大油滴，靠重力沉降下來。

3)立、臥式分離器比較

臥式優(yōu)點：氣中油滴易沉降，氣體處理量大，處理成本低，適用于氣油比較高的混合物；氣液界面大，有較好的油氣分離效果；安裝、制造、維修方便，可以做成撬裝式。

立式優(yōu)點：占地少，適用于海洋采油；適合于處理含固體雜質(zhì)較多的油氣混合物，可以在底部設(shè)置排污口定期排放和清除固體雜質(zhì)；液位控制靈敏。

2.       分離緩沖游離水脫除器“三合一”組合裝置

1)結(jié)構(gòu)

分離緩沖游離水脫除器“三合一”組合裝置，由折流碗、消泡板、拉泡板、進液管、出水管、出油管、加熱盤管及筒體等組成。

圖2：分離緩沖游離水脫除器結(jié)構(gòu)示意圖

2)工作原理

油氣水混合物進入分離緩沖游離水脫除器“三合一”組合裝置后，液體和氣體分開，氣體流經(jīng)捕霧器再分離一次后從出氣口排至天然氣管線。液體向下流，進入“三合一”組合裝置的集液部分，使游離水沉降，形成水層，通過出水管排出。水層上部的含水原油層，由隔板溢流到集油腔，由出油管排出。

3.       三相分離器

1)結(jié)構(gòu)

油、氣、水三相分離器，由進液管、布流板、出水管、出油管、加熱盤管及筒體等組成。

圖3：油氣水三相分離器

2)工作原理

油、氣、水混合物進入水平安裝的、與流體流動方向垂直并開有兩排小槽的入口分離器，使液體以瀑布形式流向水平分離板，并以薄層反向流至分離器端頭，下淌至集液部分。氣體上升至分離器上部。初步分離得到的氣液兩相都要經(jīng)過穩(wěn)流裝置，以減少流體的波動和擾動，給油、氣、水沉降分離創(chuàng)造良好的條件。氣體經(jīng)捕霧器進入氣管線，原油經(jīng)油水沉降分離后進入集油腔，并經(jīng)出油閥進入出油管線。集油腔的油面由浮子連桿機構(gòu)操縱的出油閥控制。下層水則通過出水管排出三相分離器。原油出口和水出口設(shè)有防渦板，以防止排液時產(chǎn)生漩渦，帶走污水上部的原油和原油上部的天然氣。

4.       高含氣原油的含水率測量

對于油田地面工藝管線中原油含水率的在線測量，高氣液比油井一直以來是各種傳統(tǒng)的油井含水測量的難點，雖然我們井口原油含水分析儀產(chǎn)品因為采用了在線取樣、非實時測量的方法，創(chuàng)造了一個相對靜態(tài)的測量環(huán)境，解決了含氣工況下原油含水率無法準(zhǔn)確測量的難題，但是當(dāng)管線中原油含氣量較高時，截取的來液中原油液量較少甚至截取不到油液，導(dǎo)致無法有效測量。目前為了在高氣液比油井能有效測量含水率，采用的辦法往往是退步將含水儀安裝至分離器后面等氣液比較為穩(wěn)定的管段使用，更多的地方因為工況限制無法進行有效測量而無法安裝以及推廣使用。

針對這一難題，杭州飛科電氣有限公司推出了加裝旋流分離器的井口原油含水分析儀。這一創(chuàng)新方案切實解決了油田在高氣液比油井含水測量方面的困擾，積極推動了油田計量行業(yè)的發(fā)展。該配套裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，現(xiàn)場可直接安裝，無需進行管線改造，不僅為客戶提供了準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，還拓展了產(chǎn)品的應(yīng)用場景，為油田的高效運營和科學(xué)管理提供了有力支持！

圖4：加裝旋流分離器的井口原油含水分析儀在塔里木油田應(yīng)用