第4章 油氣分離設(shè)備第3節(jié)

1、1 三相分離器的結(jié)構(gòu)；三相分離器的結(jié)構(gòu)； 油水界面控制；油水界面控制； 工藝計(jì)算。工藝計(jì)算。2圖圖4-3-1 臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（1）3 如圖如圖4-3-1所示，是一個(gè)帶有界面控制所示，是一個(gè)帶有界面控制器和堰板的典型臥式分離器。堰板保持油器和堰板的典型臥式分離器。堰板保持油位，液位控制器保持水位。油掠過(guò)堰板，位，液位控制器保持水位。油掠過(guò)堰板，堰板下流的油位由液位控制器來(lái)控制，排堰板下流的油位由液位控制器來(lái)控制，排油閥又由液位控制器來(lái)操縱。油閥又由液位控制器來(lái)操縱。 4如圖如圖4-3-2所示，是按所示，是按“槽和堰槽和堰”設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的臥式分離器，這種結(jié)構(gòu)就不需要液體界的臥式

2、分離器，這種結(jié)構(gòu)就不需要液體界面控制器，在堰板處液位的控制，是用簡(jiǎn)面控制器，在堰板處液位的控制，是用簡(jiǎn)單的變位浮子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而油槽內(nèi)的液位單的變位浮子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而油槽內(nèi)的液位是由一個(gè)能操縱放油閥的液位控制器來(lái)控是由一個(gè)能操縱放油閥的液位控制器來(lái)控制的。水從油槽下面流過(guò)，然后再流過(guò)水制的。水從油槽下面流過(guò)，然后再流過(guò)水堰板，水液位是由一個(gè)能操縱放水閥的液堰板，水液位是由一個(gè)能操縱放水閥的液位控制器來(lái)操縱的。位控制器來(lái)操縱的。5圖圖4-3-2 臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（2）6 如圖如圖4-3-3所示，是一立式三相分離所示，是一立式三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖。一個(gè)降液管用來(lái)輸送液體，器結(jié)構(gòu)示

3、意圖。一個(gè)降液管用來(lái)輸送液體，不致干擾撇沫作用的產(chǎn)生。一個(gè)連通管用不致干擾撇沫作用的產(chǎn)生。一個(gè)連通管用來(lái)平衡下段和氣體分離段的壓力。分配器來(lái)平衡下段和氣體分離段的壓力。分配器或降液管出口位于油水界面處?；蚪狄汗艹隹谖挥谟退缑嫣帯?在處理含固體顆粒的油氣水分離時(shí)，在處理含固體顆粒的油氣水分離時(shí)，可設(shè)計(jì)成錐體底部，與水平線成可設(shè)計(jì)成錐體底部，與水平線成450或或600角度。角度。7圖圖4-3-3 立式三相分離器結(jié)構(gòu)立式三相分離器結(jié)構(gòu)8 油水界面檢則方法；油水界面檢則方法； 液位控制。液位控制。9油水界面檢測(cè)方法主要有電阻法、電油水界面檢測(cè)方法主要有電阻法、電容法、微差壓法、短波吸收法。由于插入容

4、法、微差壓法、短波吸收法。由于插入三相分離器中的電極容易結(jié)垢，造成測(cè)量三相分離器中的電極容易結(jié)垢，造成測(cè)量誤差，現(xiàn)電阻法和電容法測(cè)量油水界面的誤差，現(xiàn)電阻法和電容法測(cè)量油水界面的方法已很少使用。方法已很少使用。 10 是利用差壓計(jì)，接受油水界面變化是利用差壓計(jì)，接受油水界面變化所引起原油和水靜水壓差的變化來(lái)操縱所引起原油和水靜水壓差的變化來(lái)操縱出水閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)油水界面的控制。出水閥的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)油水界面的控制。11微差壓法的優(yōu)點(diǎn)是克服電極接觸油微差壓法的優(yōu)點(diǎn)是克服電極接觸油水介質(zhì)造成的腐蝕、結(jié)垢的影響，無(wú)論水介質(zhì)造成的腐蝕、結(jié)垢的影響，無(wú)論油水界面是否明顯，都能夠正常工作。油水界面是否明顯，都

5、能夠正常工作。缺點(diǎn)是油水相對(duì)密度差要求大于缺點(diǎn)是油水相對(duì)密度差要求大于0.1，否，否則微差壓計(jì)不能正常工作。則微差壓計(jì)不能正常工作。12 短波吸收法是將電能以電磁波的形式短波吸收法是將電能以電磁波的形式傳到油水介質(zhì)中，根據(jù)油、水吸收電能的傳到油水介質(zhì)中，根據(jù)油、水吸收電能的差異來(lái)測(cè)量?jī)煞N介質(zhì)的量，從而控制油水差異來(lái)測(cè)量?jī)煞N介質(zhì)的量，從而控制油水界面。界面。目前，在油田采用的油水界面變送器，目前，在油田采用的油水界面變送器，能消除低頻干擾，適用不同工況下介質(zhì)的能消除低頻干擾，適用不同工況下介質(zhì)的使用。使用。13 短波吸收法法的優(yōu)點(diǎn)是克服了電極短波吸收法法的優(yōu)點(diǎn)是克服了電極易腐蝕、結(jié)垢、掛油等現(xiàn)象

6、，界面控制易腐蝕、結(jié)垢、掛油等現(xiàn)象，界面控制穩(wěn)定可靠。穩(wěn)定可靠。 缺點(diǎn)是成本高，需要專門人員進(jìn)行缺點(diǎn)是成本高，需要專門人員進(jìn)行儀表的維護(hù)保養(yǎng)。儀表的維護(hù)保養(yǎng)。14 圖圖4-3-4表示在立式分離器內(nèi)通常采用表示在立式分離器內(nèi)通常采用的三種不同的液面控制方法。的三種不同的液面控制方法。 第一個(gè)是嚴(yán)格的液位控制。一個(gè)位移第一個(gè)是嚴(yán)格的液位控制。一個(gè)位移浮筒用來(lái)控制油氣界面，調(diào)節(jié)放油管的控浮筒用來(lái)控制油氣界面，調(diào)節(jié)放油管的控制閥。另一個(gè)界面浮筒用來(lái)控制油水界面，制閥。另一個(gè)界面浮筒用來(lái)控制油水界面，調(diào)節(jié)水的出口閥。沒(méi)有使用內(nèi)部檔板或堰調(diào)節(jié)水的出口閥。沒(méi)有使用內(nèi)部檔板或堰板。適用帶有砂粒和固體的工況。板

7、。適用帶有砂粒和固體的工況。15圖圖4-3-4 三相分離器的液位控制三相分離器的液位控制16 第二方法表示使用一個(gè)堰板來(lái)控制油第二方法表示使用一個(gè)堰板來(lái)控制油氣界面處于一個(gè)不變的位置。油水更好分氣界面處于一個(gè)不變的位置。油水更好分離，提高了油水分離程度，它的缺點(diǎn)是油離，提高了油水分離程度，它的缺點(diǎn)是油箱占據(jù)了容器的部分空間，制造費(fèi)用增加。箱占據(jù)了容器的部分空間，制造費(fèi)用增加。另外，沉積物和砂子可能集積在油箱內(nèi)，另外，沉積物和砂子可能集積在油箱內(nèi)，很難排除，很難排除， 17 第三個(gè)方法使用了兩個(gè)堰板，取消了第三個(gè)方法使用了兩個(gè)堰板，取消了一個(gè)界面浮筒，油水界面位置是用相對(duì)于一個(gè)界面浮筒，油水界面

8、位置是用相對(duì)于油堰高度或出口高度的外部水堰板的高度油堰高度或出口高度的外部水堰板的高度來(lái)控制的。這個(gè)類似于臥式分離器的油槽來(lái)控制的。這個(gè)類似于臥式分離器的油槽和堰板的設(shè)計(jì)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是取消了和堰板的設(shè)計(jì)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是取消了界面液位控制。界面液位控制。缺點(diǎn)是它需要另外的外部管線和空間。缺點(diǎn)是它需要另外的外部管線和空間。18 兩相分離器的設(shè)計(jì)原則和各種計(jì)算公兩相分離器的設(shè)計(jì)原則和各種計(jì)算公式同樣適用于三相分離器的油氣分離部分。式同樣適用于三相分離器的油氣分離部分。 水中油滴和油中水滴在分離器內(nèi)的運(yùn)水中油滴和油中水滴在分離器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)一般在層流范圍內(nèi)，油水兩相的分離沉動(dòng)一般在層流范圍內(nèi)，油水兩

9、相的分離沉降分離可用斯托克斯方程計(jì)算降分離可用斯托克斯方程計(jì)算1918)(2lwgdw w油滴上升或水滴沉降速度，油滴上升或水滴沉降速度，m/s； d油滴或水滴的直徑，油滴或水滴的直徑，m；連續(xù)相的粘度，連續(xù)相的粘度，Pas；w水的密度，水的密度，kg/m3。20 由于油的粘度遠(yuǎn)大于水的粘度，一般為水由于油的粘度遠(yuǎn)大于水的粘度，一般為水的的520倍或更高一些，故從水中分出油滴要倍或更高一些，故從水中分出油滴要比從油中分出水珠容易得多，三相分離器的設(shè)比從油中分出水珠容易得多，三相分離器的設(shè)計(jì)常以從原油中除去水滴為主要依據(jù)。計(jì)常以從原油中除去水滴為主要依據(jù)。一般希望分離器能將一般希望分離器能將500m粒徑的水珠從粒徑的水珠從油中分離出來(lái)，若能達(dá)到上述要求，則不加添油中分離出來(lái)，若能達(dá)到上述要求，則不加添加劑一般就能使原油含水率降至加劑一般就能使原油含水率降至510左左右。右。21為了保證水中油滴或油中水滴有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間為了保證水中油滴或油中水滴有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間碰撞結(jié)合成較大的油滴或水滴以便分離，在設(shè)計(jì)碰撞結(jié)合成較大的油滴或水滴以便分離，在設(shè)計(jì)分離器時(shí)，油水兩相所需的滯留