优化三相分离器分离效果的措施分析

赵洪达++王朝勃

摘 要：伴随着陆地和海洋石油的全面高效开发，它成为现代社会常用的资源和能源，然而，在其社会效益日益提升的同时，油井产出物中的杂质也呈现增多的问题，为了有效利用资源，需要对油田采出液进行经济而高效的处理与优化，这是现代社会面临的重大课题，亟待研发出高效能而低消耗的油水分离设备，通过介绍常用的油水分离方法，并对三相分离器原油处理设备的运行参数进行规律性分析和验证，利用正交试验优化论证，得出分离最佳组合。同时，优化三相油水分离器内部的组件，从而达到用户满意的最终分离效率。

关键词：三相分离器；分离；优化；效率

1 油水分离方法简述及重力沉降分离原理阐释

1.1 油水分离方法 油水分离器是油气产出物处理的关键设备，它根据来源和油滴的状态、成分而进行差别性的初步分离处理，并有以下几种常用的分离方法：①重力分离法。②粗粒化法。③旋转液分离法。④化学破乳法。

1.2 重力沉降分离原理 ①API型油水分离池。②CPI型油水分离池。

2 三相分离器的内部构件

2.1 入口分配器 在重力分离原理之下的三相分离器的入口要利用惯性或离心力，将油气分开，使油气向不同的两个方向流动，实现初步分离，可以根据不同的原油性质及油气比进行入口分配器的选用。

2.2 气相区除雾分离元件 这是进行三相分离中的气、液分离的最后工序，通过除雾元件的碰撞方式，去除气体中的液滴，从而实现高效的分离。它常用的除雾器元件有：TP板型雾沫捕集器和丝网除雾器。

2.3 液相区分离元件 在三相分离器中使用PEX凝聚器，它呈现平行的波纹板交错方式，在这个元件之下，可以提升油滴聚集的速度，使油滴的去除率高达98%。它以其独特的构造，优化了碰撞的运行面积，极其有利于原油颗粒的粘附、增厚和脱落，从而提高分离效果。

3 三相分离器在重力分离原理下的运行参数影响优化分析

由于油水乳化液的浓度随着原油产量的不断提高而呈现水黏度加大的趋势，这使得油水分离难度加大，对于三相分离器的分离技术要求也有所提高，为了提升三相分离效果，我们就影响分离的主要运行参数进行分析：“来液”温度、药剂浓度、来液压力。

3.1 三相分离器的运行主要运行参数指标及原理分析 在油水乳化液的三相分离运行过程中，包括有以下几个参数指标，如下表所示：

三相分离器的运行原理主要是含有油气水的原油进入三相分离器，分离出大部分的气体，而预分离的液体则流入自动调整装置并开始破乳、聚结，在这一设置中实现油水的高效聚结分离，原油溢至油腔，污水流入水腔，最终完成分离。为了达到高效的分离效果，要对其运行参数进行合理的控制。

①“来液”温度影响分析。“来液”温度在42℃-48℃之时，处于合格的出水含油量和原油含水率水平。它随着温度的提升，它呈现一定规律的曲线变化，其最低温度值低于42℃时，则原油的黏度和张力没有下降，致使分离不理想；当其最高温度高于48℃时，原油的黏度下降减缓，破乳剂效果不佳。②药剂浓度影响分析。当药剂浓度处于30-38mg/L时，三相分离器的出水含油量和原油含水率为合格水平。低于30mg/L值的药剂浓度，由于两者接触的面积不足而导致分离效果不佳；高于38mg/L值的药剂浓度则会产生二次乳化效应，也使分离效果不佳。③“来液”压力影响分析。“来液”压力的曲线变化值呈现正相关的关系，其合格水平值在0.12-0.20MPa，当低于最低值0.12 MPa，由于速度过缓而使得液面没有充裕的时间降低，造成原油含水率不合格；当高于最高值0.20MPa，又由于出油速度过快而致使液面下降过快、沉降时间缩短，导致出口原油含水和出水含油值不理想。

3.2 三相分离器分离过程中的运行参数优化实验论证 对于三相分离器的运行参数优化，可以选用正交试验法进行实验论证，为了保证原油含水率，可以设定三个主要运行参数分别为：“来液”温度为43℃-47℃、药剂浓度为32-36mg/L、“来液”压力为0.14-0.18MPa，在实验过程中，一共需要九次实验过程，经过五天的正交试验优化，寻找到最佳的组合，可以得出平均原油含水率。

通过对分析得出，在三个运行参数的设定范围内，三相分离的最终的最佳组合为A2B2C2，在这个正交试验论证之下，得出优化组合后的原油含水率应为≤0.16%，并确定最终的分离运行参数值为：“来液”温度为45℃、药剂浓度为34mg/L、“来液”压力为0.16MPa，其中的运行参数值都相差不大，对于原油的含水率也呈现较小的影响。经过实践显示，在这个优化的运行参数之下，原油含水率及出水含油量都处于稳定的状态，没有较大的波动和异常，完全符合油田现场的运行效果。

4 三相分离器分离的现状及优化措施

①要加强三相分离器的排污次数，使油井中的含沙液从出口排出，有效地控制其进入油仓和水仓的概率。②在三相分离器的内部构件之中的调节装置，要进行严格的巡回检查，防止内部构件及装置失灵的现象，有效预防阻塞，保持通畅的内部结构，以有效进行分离。③对于三相分离器运行过程中的温度要加强控制，要对内外温度进行科学的控制，使原油的黏度降低，同时提升破乳剂的效果。④对于新投入的油井要进行严密的检查，保证与总调度的沟通与衔接，确保三相分离器正常有效运行。⑤要重点关注三相分离器的调节阀装置，由于在三相分离器中的“来液”具有较强的腐蚀性，因而会造成水路调节阀的锈蚀，导致水路调节阀关闭不紧密，无法进行自动系统控制之下的有效调节，这就需要及时的检查和修复，必要时要更换三相分离器的调节阀装置，确保调节阀的自动装置压力平稳。⑥要装备三相分离器的自动报警装置，对于运行中的压力、温度等异常情况，进行及时的报警，以便及时处理，提升分离效果。

参考文献：

[1]刘士雷.三相分离器设计及流场研究[D].吉林大学，2012.

[2]鞠微.卧式沉降三相分离器设计及数值研究[D].大连理工大学，2014.

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[4]王超.卧式油气水三相分离器的流场研究[D].吉林大学，2011.