浅谈大罐清砂工艺及设备选用

王树翠

【摘要】本文叙述了孤东联合站泥砂的危害，介绍了国内目前清砂工艺的方法，设备，针对联合站进行工艺比对，通过对孤东联合站的油砂属性的分析，从而选择适合孤东联合站的清砂工艺。

【关键词】清砂 联合站 工艺

目前环保是人们关心的问题之一。含油砂粒不经处理直接在海洋平台上排放，或者在陆地上进行掩埋，有些采出固体含有放射性物质，这必将对身体造成影响。

1 油田地面除砂方法简介

由于油田生产的连续性，要求在集输过程中，砂能够连续不断的从油气流中分离出来。目前国内外关于油田地面除砂方法主要有以下几种类型：

1.1 重力沉降

1.1.1 分界线沉降

把混合均匀的悬浮液倒进直立的玻璃管中，筒内迅速出现四个区，如图1-1所示。

图1 浓悬浮液的两种沉降形式

随着沉淀的进行，A、D两区逐渐扩大，B区逐渐减小直至消失。沉降开始的一段时间内，A、B两区的界面等速向下移动，直至B区消失与C区上界面重合为止。此时，A区和D区之间形成清晰界面，达到“临界沉降点”。此后便开始转入沉淀区的聚集过程。

1.1.2 分级沉降

1.2 离心分离

1.2.1 过滤式离心机

该类离心机转鼓壁上有许多孔，壁上铺有过滤介质，加入转鼓内的悬浮液随转鼓一起旋转，其中的液体因离心惯性力的作用通过过滤渣层、过滤介质后，经转鼓壁上的孔甩出，而固体颗粒被截流在过滤介质表面形成滤渣层，从而实现固液分离。

1.2.2 沉降式离心机

该机转鼓内无孔，加入转鼓内的悬浮液随转鼓一起旋转时，固相因受离心力较大沉降到鼓壁上形成沉渣，液相沉降到里层，达到固液分离的目的。

1.3 过滤

过滤是利用某种多孔介质来使悬浮液液固分离的过程。在外力作用下，悬浮液中的流体通过介质的孔道，而某种粒径的固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离目的。1.3.1过滤类型

过滤操作分为两大类，一类是饼层过滤，另一类为滤床过滤。

（1）饼层过滤。

其特点是固体颗粒呈饼层状沉积于过滤介质上游一端。这种方法较适用于处理固体含量稍高（固相体积分率在1%以上）的悬浮液。

（2）滤床过滤。

其特点是固体颗粒的沉积发生在粒状介质内部。悬浮液中的固体颗粒直径应小于床层孔道直径，当颗粒随流体在床层内的曲折孔道里穿过时，便被粘附在过滤介质上

1.3.2 过滤介质

截流浆料中的固体颗粒，通过流体的多孔性介质，称为过滤介质。实际上，成功发挥过滤机理的作用、达到过滤的目的（表1）。

1.4 除砂方式对比

1.4.1 沉降和过滤设备的对比

如果将撞击作用忽略，采用机械方法进行固液分离的系统都是以沉降或过滤原理之一为依据的。

过滤是使悬浮液通过截留固体颗粒的过滤介质，使固液得以分离的操作，它不需要密度差的存在，而是依赖过滤介质的性能，如果选用合适，那一定能够截流住一些需要分离的固体颗粒。因此，过滤所提供的设计控制范围是很宽的。

1.4.2 重力沉降和离心沉降的对比

离心沉降设备和重力沉降分离设备相比，离心沉降设备更适合对悬浮液的细分离，它是依赖离心惯性力的作用进行分离的。通常用分离因数Kc衡量离心设备的分离性能，分离因数是指离心沉降速度和重力沉降速度的比值。对于旋流器来说，Kc一般为数百；对于某些高速离心机（如一些医用设备）Kc可达数十万。

2 联合站清砂工艺选择大于100μm的颗粒占颗粒总量的92.56%，且砂样中粒径小于10μm的颗粒极少。根据我国生产中广泛采用的十进制分级法，联合站砂样属于细砂范畴。细砂（粒径在0.25～0.1mm）含量为49.48%。

以粒径为横坐标（横坐标为对数坐标），各级粒径的质量百分比为纵坐标（算术坐标绘成），直方图可直接反映砂样分选的好坏，粒度分布。如下图所示。

图2 油砂粒径分布直方图

以表征颗粒大小的参数–为横坐标，颗粒质量分率为纵坐标，可得频率分布曲线。若以颗粒累计质量分率为为纵坐标，可得累计分布曲线。

通过上述测试认为：

（1）颗粒大于100μm的砂粒占总量的80～90%以上。大于150μm的砂粒约占70～90%以上。这部分砂粒应作为地面除砂研究的重点；

（2）建议采用二级除砂方案，大罐沉降为一级，旋流除砂为二级。

因此，有必要采用新的除砂工艺和设备。根据孤东油田的出砂情况，可以选择的设备有沉降罐、离心机、水力旋流器、筛滤机等四种。

参考文献

[1] 劳永新编译，“原油罐罐底油泥的清除和利用”，国外油气储运，1993（1）

[2] 陈涛平翻译.“沉降罐冲砂系统的设计与运行”，国外油田工程，1994.1