三相分离器油相液位自动调节设计与研究

2016-09-18刘朋王谷宇杨刚常小虎

石油化工自动化 2016年4期

关键词：油相液面单井

刘朋，王谷宇，杨刚，常小虎

(中石化西北油田分公司雅克拉采气厂，新疆库车 842017)

三相分离器油相液位自动调节设计与研究

刘朋，王谷宇，杨刚，常小虎

(中石化西北油田分公司雅克拉采气厂，新疆库车 842017)

针对集气处理站自动化程度不高，站内三相分离器油相液位不能自动调节的缺陷，重点分析了该站存在的隐患问题，并对三相分离器油相液位的自动调节进行设计与研究。充分利用DCS的功能，并在现场加装液位变送器及自控阀，进而实现了油相液位的自动调节，解决了该站三相分离器液位控制不精准的源头问题。

三相分离器油水液位自动调节设计与研究

大涝坝集气处理站(以下简称大站)于2005年9月8日建成投产，设计处理天然气2.5×105m3/d，凝析油处理量80kt/a，是中石化西北油田分公司第一座集气处理站，该套装置为集油气分离、凝析油稳定、天然气增压、天然气脱汞、透平膨胀机制冷回收轻烃为一体的综合型处理装置。三相分离器作为油气分离单元实现油气水初步分离的主要设备，为后期油气的进一步处理提供了保障，其分离效果及运

行状况直接影响到下游凝稳单元的生产运行。通过对三相分离器液位控制系统的改造实现油水液位实时监控，为油气处理装置平稳运行提供基础。

1　集输区工艺流程

大站集输区工艺采用8井式高压集气管汇2套，单井计量分离器1座，多井生产分离器2座，对单井进行轮井计量，计量周期为2d，站内工艺流程如图1所示。

图1　大站集输区工艺流程示意

各单井气、液在压力11.64～11.98MPa，温度7.51～31.63℃条件下进站。经换热升温到33.7℃再调压至6.6MPa，20.7℃。需要计量的单井气液进入计量分离器进行油气分离，其他单井气液进入集气汇管后进入生产分离器，计量分离器分出的气、液经过流量计计量后，与生产分离器分出的气、液分别汇合。分离后的气相进天然气处理装置，分离后的液相进入换热器升温至58℃，节流后降压到0.6MPa，45.3℃进三相分离器，三相分离器分出的气相经计量后进增压机增压到6.6 MPa，进天然气处理装置；凝析油经计量后进稳定塔；水经计量后进污水池，装车外运。

2　三相分离器

2.1控制原理

三相分离器将原有的脱水、脱气工艺结合在一起综合处理，工艺简单、投资少、管理和维护简单，有利于实现原油处理工艺的密闭。适用于油田原油脱水、脱气等工艺，既能将含水原油处理为净化原油，也可用于高含水油田原油的预脱水工艺，可人为控制出口原油含水率，操作方便简单。

三相分离器在进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。三相分离器结构不同，控制方法也不同。分离器的两种典型控制原理[1]如下：

1) 油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成气液两相，液相进入集液部分。集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油相液面由液面控制器操纵出油阀控制在恒定的高度。水从挡板上游的出水口排出，油水界面控制器控制排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。

2) 分离器内设有油池和挡水板。原油自挡油板溢流至油池，油池中油相液面由液面控制器控制的出油阀控制。水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器控制的出水阀控制。

大站目前使用的是2套φ2400mm×7500mm×12mm的三相分离器，一备一用。设计参数见表1所列，平均处理液量在150m3/d左右。分离器的液位控制原设计为浮子液面控制阀控制调节。

表1　三相分离器设计参数

2.2运行概况

由于大涝坝区块产水的含盐量较大，矿化程度较高，其中氯根离子质量浓度高达1.01×105mg/L，总矿化质量浓度高达1.67×105mg/L。在后期生产运行过程中，三相分离器浮子液面控制阀的内部浮子及阀杆盐腐蚀情况严重，在实际的生产模式中早已停用，油水的采出均为人工手动控制，后来对水相采出阀进行了改造，现已实现水相的自动采出，但油相液位一直处于手动调节状态。

2.3存在隐患

针对目前大站三相分离器的油相液位不能自动调节的状况，分析存在如下隐患：

1) 液位控制不精准。随着大涝坝区块油气井的开发，部分单井的产液量也随之产生波动。单井日进站液量的上下波动等，会直接导致进入三相分离器液量也产生较大的波动，导致油水液位波动较大，控制不精准。由于三相分离器油相采出采用手动调整，采出极不稳定，常出现液位下降或上涨过快的现象[2]，是装置自控控制的瓶颈问题。

2) 现场人员的劳动强度大。当中心控制室值班人员发现分离器出现液位变化过快的现象时，再反馈通知现场人员及时去开关分离器油相采出控制阀，以实现三相分离器液位的平稳，大幅增加了操作人员的劳动强度，费时费力。

3) 影响分离效果。为保证三相分离器良好的分离效果，需要对分离器的液位和压力进行控制，否则必然会影响分离器的分离效果[1]。

4) 瞬时流量波动大影响下游装置。由于单井日来液量非常大，液位控制采取手动控制，会出现瞬时流量大幅波动，也直接造成了下游凝稳单元参数的波动，影响装置收率。

3　设计方案

设计整体思路：在三相分离器与油相出口管线上加装自动调节阀，并加装液位变送器，远传读取油相实时液位，向中心控制室传送现场数据；同时中心控制室利用IA控制系统的PID控制程序，对反馈的信息做出反应，发出指令，进而控制现场调节阀，达到由液位控制调节油相采出量的目的，最终实现对三相分离器油相液位的自动调节[3]。自控流程如图2所示。