降低三相分离器出口原油含气率的方法及途径

2015-12-31魏建宏

河南化工 2015年3期

关键词：含气率级数分离器

郭　晶，魏建宏

(1.濮阳中油工程管理有限公司，河南濮阳　457001 ; 2.中国石化中原油田油气储运管理处，河南濮阳　457001)

降低三相分离器出口原油含气率的方法及途径

郭晶1，魏建宏2

(1.濮阳中油工程管理有限公司，河南濮阳457001 ; 2.中国石化中原油田油气储运管理处，河南濮阳457001)

三相分离器出口原油含气率是影响原油在线密闭计量精度的一个重要因素，如何降低三相分离器出口原油含气率是原油计量工作的一大难题。本文从五个方面对降低三相分离器出口原油含气率进行了阐述。

三相分离器；含气率；方法；途径

0　前言

随着油田开发的不断深入，为了提高油田的开发效率，对井口原油的计量精度要求日益提高。1996年以来，中原油田在胡状联合站内推广应用油、气、水三相分离器对各条油气集输干线内物料三相分离后进行各相计量(油、气、水)，实现了进站原油分线计量。三相分离器的分离效果将直接影响各相计量的准确性，其分离后的原油含气率是体现其分离效果的重要指标之一，原油含气率不易测定和控制，一般要求三相分离器分离后其出口原油含气率≤0.02 m3(气)/m3(油)[1]。

通过对三相分离器的结构改进、实行端点投加原油破乳剂、优化工作参数等途径，不仅降低了分离后原油的含水率，同时也降低了含气率，原油分线计量与盘库产量的相对误差也减小。

1　三相分离器出口原油含气率超标的危害

原油含气率超标不仅增大计量误差，也不利于油田原油产量的动态分析和地质开发方案的制定，同时还具有以下几个方面的危害：一是离心式输油泵工况变差，泵效率降低；二是原油夹带的大量气体将通过常压储罐排入大气，导致损耗，污染环境，且易发生火灾危害；三是增加原油后续处理难度，加大处理成本。因此，需将三相分离器出口原油含气率控制在标准之内。

2　降低分离后原油含气率的方法和途径

影响三相分离器分离后原油含气率的主要因素有：分离器的结构、分离方式、原油黏度、原油在分离器的停留时间和分离压力等。因此，可以通过改进分离器结构、降低原油黏度、增加分离级数等工艺措施，以及通过调整分离压力、增加原油在分离器中的停留时间等操作方法，以降低三相分离器出口的原油含气率和原油计量误差。

2.1三相分离器的结构改进

①入口分流器的改进。三相分离器的入口分流器压降愈大，原油中就有愈多的溶解气析出，形成小气泡，如果分离器直径较小，则不利于气体从原油中析出。有关资料表明：离心式、窄缝式入口分离器所产生的气泡体积是稳定式的5～6倍，中原油田胡状联合站三相分离器投产时入口分流器是窄缝式，后改为稳定式，使用结果表明其分离效果明显优于窄缝式的，有效地降低了三相分离器出口原油含气率。②增加挡泡板。在分离器沉降段增加挡泡板，装在气液隔板的下方，与液流方向垂直。挡泡板用来阻止浮在液面上的气泡向原油出口方向流动，使气泡在液面上有足够的停留时间破裂并进入气相。

2.2降低原油的黏度

原油的黏度随温度的升降而变化。原油温度降低，黏度增大，原油中夹带的气泡就越难浮出液面，造成原油含气率上升。通过提高原油温度可以降低

黏度达到降低三相分离器出口原油含气率的目的。图1是原油的黏温曲线图。32 ℃时，原油的黏度是68.7×10-6m2/s；40 ℃时，原油的黏度是56.2×10-6m2/s。胡状联合站三相分离器投产时原油温度仅32 ℃，其中气泡不宜浮出液面，通过在分离器进口处增加换热器，使原油温度提高到40 ℃，黏度下降了12.5×10-6m2/s。三相分离器出口原油含气率下降了21.7%。

图1　一个大气压下原油的黏温曲线

此方法简单易行，效果明显，采用此方法仅需确定科学合理的原油温度，既能降低三相分离器出口原油含气率，又不至于浪费能源，这需要在分离器操作中不断摸索、试验和总结，以到达经济合理的最佳分离效果。

2.3选定科学合理的分离方式和级数

井口原油分离方式有三种：一次分离、连续分离和多级分离。由于一次分离原油直接进罐，油气混合物进罐时冲击力很大，且有大量气体从储罐排出，浪费能源，存在安全环保隐患；若连续分离，因其投入较大且需特殊的技术支持，在生产中较难实现。所以这两种分离方式在生产中应用很少。而多级分离具有满足矿场集输、计量要求、便于现场操作等优点，被广泛应用于采油厂生产实际中。一台分离器和油罐串联为二级分离方式，二台分离器和油罐串联为三级分离，依次类推。三级分离流程见图2。

1.井口来油　2.一级三相分离器　3.二级三相分离器

采用多级分离方式的关键是确定科学的分离级数。分离级数愈多，从原油中析出的气体愈多，分离器出口原油含气率越低，原油计量精度越高。而设备的投资和运行成本投入加大，经济效益降低。经过技术和经济评价，对于一般油田，采用三级或四级分离方式，技术和经济效益较好；对于低油气比的油田而言，则采用二级分离，经济效果较佳。

2.4降低分离压力

分离压力对三相分离器出口原油含气率影响较大，压力愈大，气液密度差愈小，气泡愈不易浮至液面，造成原油含气率增高。根据克别尔的多级分离各级间压力比的经验公式，若分离级数为n，各级分离操作压力分别为p1、p2……pn(绝对压力)，则各级间的分离压力比R为：

若末级压力为0.1 MPa(绝对压力)，那么，在采用多级分离方式时，可根据以上公式算出压力比来确定各级的分离操作压力。实际生产中，可在满足三相分离器出气带油达标情况下，使分离器压力更趋科学合理，以降低分离器出口原油含气率，提高原油计量精度。

2.5延长原油在分离器中的停留时间

原油在分离器中的停留时间就是油气沉降分离时间，停留时间过短，溶解在原油中的气泡来不及析出或已析出的气泡来不及浮至液面就被原油带出分离器，造成原油含气率增高。国家标准规定：一般原油在分离器中的停留时间为1～3 min，起泡时间为5～20 min。为降低分离器出油含气率，在实际生产中，首先应该根据不同的液量选择适合的分离器，以保证原油在分离器中的停留时间。