从井口采油树出来的井液主要是水和烃类混合物。在油藏高温、高压条件下, 天然气溶解在原油中。随着井液从地下沿井筒向上流动和沿集输管道流动过程中, 由于压力的不断降低, 溶解在液相中的气体会不断析出, 形成气液混合物。为了满足油井产品计量、处理、储存、运输和使用的需要必须进行油气分离。
1 油气分离工艺简介
油气分离是原油处理工艺中一个重要的环节。油气分离效果与油气组分、压力、温度有直接关系。委内瑞拉MPE-3 项目油气分离站主要包括四大系统:油气分离系统、加药系统、原油储存与外输系统、火炬系统。
1.1 油气分离系统:
油井产物通过长输管线输送到油气分离站后, 采用多级分离的方式将原油伴生气脱除。首先经原油汇管进入生产分离器, 将绝大部分伴生气脱除。由于委内瑞拉原油的高粘度, 经分离后的原油中仍然夹杂着一些气体。在被送往常压储罐时, 随着操作压力的降低, 原油中部分轻组分会不断析出, 气量的不断增加会对常压罐的操作产生不利影响。因此在进罐前需要利用脱气器将这部分气体脱除, 从而保证原油储存的稳定性。另一方面, 需要利用除油器脱除分离后气体中少量的油滴, 以提高分离精度。
1.2 加药系统:
1.2.1 消泡剂的注入
消泡剂是一种能够改变气泡表面张力的表面活性剂。由于油井产物在输送过程中极易形成泡沫, 当其进入生产分离器后, 会在气液界面形成泡沫层, 严重影响油气分离效果。为了提高分离效果, 需要在油井产物进分离器前注入消泡剂, 以达到最佳分离效果。
1.2.2 破乳剂的注入
液粘度大大增加, 迫使系统加大推动力及提高输运温度, 导致集输能耗加大。
破乳剂的注入能够使油包水或水包油型乳状液油水分离。破乳剂宜在长输管线起始处注入, 从而利用输送的时间更好地破乳以提高原油脱水效果。
2 油气分离器工艺设计
2.1 油气分离器简介
油气分离器作为油气分离站的核心设备, 其分离效果直接影响到出矿原油的油品性质。按结构型式有立式和卧式分离器;按功能有两相和三相分离器;按工作原理有重力式和旋风分离器。
重力分离器适用于分离液粒直径大于100 μ m的沫和液滴。由于MPE-3 项目油气处理量较大, 采用卧式重力分离器。为提高分离效率, 应避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。
2.2 卧式重力分离器分离过程
分离器主要分离过程: (1) 完成油和气的基本“相”的分离。 (2) 脱除气相中所夹带的液沫。 (3) 脱除液相中所包含的气泡。 (4) 从分离器内分别引走分离出来的气相和液相, 不允许它们有彼此重新夹带掺混的机会。
2.3 油气分离器工艺计算
以MPE-3项目生产分离器为例进行的设备尺寸计算。
水力计算:
已知:a) 正常工况下, 液位占1/2D. b) 液相停留时间t=10min. c) 液相流量ql=17523.23 ft3/h d) 由于生产分离器的操作压力P=60psi, 即0
单个生产分离器的容积
得V=5841.08 ft3;由得:D=12.86 ft, L=45.01 ft.
(2) 按油气分离器油气分离能力计算分离直径Dg
已知:a) 最小液滴的直径为100μm, 即Dp=100μm.b) 液相停留时间t=10min.c) Re:雷诺数.d) f:阻力系数.f) ρG:气相密度.e) ρL:液相密度.e) μG:气相粘度.f) K2:气体空间占有空间面积分率.g) K3:气体空间占有高度分率.h) Z:气体压缩因子Z=0.99.i) qv:气相流量.e) 操作温度T=100°F.经查GB50350-2005规范附录A取值:K2=0.5, K3=0.5,
液滴沉降时, 阻力系数
液滴沉降速度 (W0) 计算., 得:W0=0.98ft/s
油气进行彻底分离, 所需直径Dg计算, 得: Dg=3.15 ft由于D (12.86ft) >Dg (3.15ft)
综上所述, 选择二者之间最大值为生产分离器的直径, 故其设计尺寸为:D=13 ft L=45.5 ft
3 结语
常用的油气分离方式有一次分离、连续分离、多级分离三种。其中多级分离是指油气两相在保持接触的条件下, 压力降至某一数值时, 将溢出的气体排出, 如此反复, 直至系统压力降至常压, 产品进入储罐为止。对于委内瑞拉原油, 由于油气比较低, 且进分离器压力低于102Psi, 宜采用二级分离经济效益较好。选用卧式重力分离器可以增加气液接触面积, 从而在停留时间内析出更多的气体, 提高分离效果。
摘要：本文结合委内瑞拉MPE-3项目, 主要探讨油气分离工艺及常见的重力式分离器工艺设计。重力式分离器工作原理是利用油滴和气体的密度差来实现两相分离。
关键词：油气分离,卧式两相分离器,工艺计算
参考文献
[1] 气液分离器的设计和选择, 天津市化工设计院, 辛宝丰, 1986年第三期.