多級(jí)分離和特殊分離器油氣集輸潘長(zhǎng)滿

多級(jí)分離和特殊分離器油氣集輸主講教師：潘長(zhǎng)滿一、分離方式二、多級(jí)分離效果目錄三、分離級(jí)數(shù)和分離壓力選擇四、特殊分離器第一部分分離方式（一）一次分離（二）連續(xù)分離（三）多級(jí)分離一、分離方式（一）一次分離指油氣混合物的油氣兩相一直在保持接觸的條件下逐漸降低壓力，最后流入常壓儲(chǔ)罐，在罐中一次把油氣分開。某些汽油比很小、或基本不含氣的重要原油，油井尚未納入油氣集輸系統(tǒng)，油井產(chǎn)物直接排入設(shè)在井場(chǎng)的高架罐內(nèi)，靠汽車將油拉往集中處理站，是一次分離的例子。對(duì)一般的油井，一次分離方式有大量氣體從儲(chǔ)罐內(nèi)排出，同時(shí)油氣進(jìn)入油罐時(shí)沖擊力很大，實(shí)際生產(chǎn)中并不采用。一、分離方式（二）連續(xù)分離指氣液混合物在管道中壓力不斷降低，并且不斷將逸出的天然氣排出，直到壓力降為常壓。連續(xù)分離也即微分離或微分汽化，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中也很難實(shí)現(xiàn)。一、分離方式（三）多級(jí)分離指油氣兩相保持接觸條件下，壓力降到一定數(shù)值把氣體排出，壓力再降到一定數(shù)值，再把氣體排出，如此反復(fù)，直至系統(tǒng)壓力降為常壓，產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐。二級(jí)分離流程分離器數(shù)即為分離級(jí)數(shù)。第二部分多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)（二）多級(jí)分離的優(yōu)點(diǎn)二、多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)1.儲(chǔ)罐中原油的收率2.原油密度3.儲(chǔ)罐中原油的組成是否合理4.分出天然氣的組成5.天然氣的運(yùn)輸和加工問題組分質(zhì)量Wi/g相對(duì)分子質(zhì)量，Mi克分子數(shù)，Ni/g摩爾分?jǐn)?shù)，ziC153.9163.36880.4402C29.9300.33000.0431C313.7440.31140.0407C412.6580.21720.0284C59.6720.133

30.0174C619.1860.22210.0290C7+881.22873.07040.4012合計(jì)1007.65321.0000二、多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)【例】某井底石油，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析其質(zhì)量組成如下表所示。庚烷以上假組分的平均相對(duì)分子質(zhì)量為287，相對(duì)密度0.9065。若油井產(chǎn)量為10t/d，試計(jì)算比較井流直接進(jìn)入儲(chǔ)罐和經(jīng)二級(jí)分離的原油收率及密度。計(jì)算中，設(shè)一級(jí)分離壓力3.4MPa，二級(jí)分力壓力0.44MPa，儲(chǔ)罐壓力0.1MPa，分離溫度49℃。石油質(zhì)量組成和分子組成二、多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)罐一次分離（L＝0.397，V＝0.6026)分離條件：P＝0.1MPa，T＝49℃組分體系中組分分子分?jǐn)?shù)，zi液相中組分分子分?jǐn)?shù)，xi汽相中組分分子分?jǐn)?shù)，yi液相中組分質(zhì)量，Wl，i/kg汽相中組分質(zhì)量，Wgi/kgC10.44020.00270.72861.34537.66C20.04310.00150.07061.3897.62C30.04070.00450.06456.04130.96C40.02840.00780.041913.83112.17C50.01740.01220.020926.6069.40C60.02900.03540.024892.6598.35C7+0.40120.93580.04878167.88644.12合計(jì)1.00000.99991.00008309.721690.28氣體密度ρg

=1.2603kg/m3，液體密度ρL=890kg/m3二、多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)分離分離條件：P1＝3.4MPa，P2＝0.1MPa，T＝49℃組分3.4Mpa、49℃0.44Mpa、49℃0.1Mpa、49℃L=0.5823，V=0.4177L=0.8450，V=0.1550L=0.9471，V=0.0529xiyiWLiWgixiyiWLiWgixiyiWLiWgiC10.11100.899079.14459.850.01090.65636.5972.550.00070.19380.426.17C20.03390.056045.3453.660.14450.144515.4029.940.00400.18624.2811.12C30.04910.029096.2640.740.11580.115861.0735.190.02160.309533.9627.11C40.04180.0096108.1517.850.04030.050487.9720.180.03220.175267.7420.23

C50.02810.002590.305.700.03100.012883.916.390.02980.051376.567.35C60.04850.0019185.805.200.05560.0095180.185.620.05650.0396173.416.77C7+0.68750.00218793.0818.920.81170.01068772.220.620.85450.04448

746.7825.38合計(jì)1.00001.00009398.06601.941.0000.99979207.3190.81.0001.0009103.15104.1ρg

=0.8246，ρL=870ρg

=1.1513，ρL=880ρg

=1.9923，ρL=882二、多級(jí)分離效果（一）多級(jí)分離的衡量標(biāo)準(zhǔn)由上計(jì)算可知，井流直接進(jìn)入儲(chǔ)罐可得原油8309.72kg/d,收率83.1%，原油密度890kg/m3;經(jīng)二次分離后進(jìn)儲(chǔ)罐可得原油9103.5kg/d，收率91%，原油密度882kg/m3。用HYSYS軟件計(jì)算結(jié)果為，井流直接進(jìn)入儲(chǔ)罐可得原油8959kg/d,收率89.6%，原油密度879.2kg/m3;經(jīng)二次分離后進(jìn)儲(chǔ)罐可得原油9151.15kg/d，收率91.5%，原油密度873.3kg/m3。二、多級(jí)分離效果（二）多級(jí)分離的優(yōu)點(diǎn)1.多級(jí)分離所得的儲(chǔ)罐原油收率高、密度小、組成合理。2.多級(jí)分離所得儲(chǔ)罐原油中C1含量少，蒸氣壓低、蒸發(fā)損失少。3.多級(jí)分離所得天然氣數(shù)量少，重組分在氣體中的比例少。4.多級(jí)分離能充分利用地層能量、減少運(yùn)輸成本。連續(xù)分離所得的液體量最多，一次平衡所得的液量最少，多級(jí)分離居中。在多級(jí)分離中，級(jí)數(shù)愈多，液體的收率愈大，液體的密度愈小。第三部分分離級(jí)數(shù)和分離壓力選擇三、分離級(jí)數(shù)和分離壓力選擇理論上，分離級(jí)數(shù)愈多，在儲(chǔ)罐內(nèi)原油收率愈高，但過多地分離級(jí)數(shù)，儲(chǔ)罐原油收率的增加愈來愈少，而分離設(shè)備的投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用卻大幅度上升。最優(yōu)分離級(jí)數(shù)的確定十分困難。因?yàn)楦骶那闆r不同而且井口壓力隨生產(chǎn)時(shí)間而遞減。分離級(jí)數(shù)的選擇一級(jí)分離壓力（表）/MPa級(jí)數(shù)0.15~0.8510.85~2.01~22.0~3.523.5~4.82~3*>4.84*若原油產(chǎn)量超過1500m3/d可增加級(jí)數(shù)三、分離級(jí)數(shù)和分離壓力選擇若分離級(jí)數(shù)為n，各級(jí)操作壓力分別為p1、p2、……pn（絕），克別爾提出的各級(jí)壓力比Rp的經(jīng)驗(yàn)公式為：上式是確定各級(jí)分離壓力的簡(jiǎn)捷方法，也可為優(yōu)化各級(jí)分離壓力提供計(jì)算初值。擬定多種分離壓力方案，根據(jù)石油組成進(jìn)行相平衡計(jì)算，對(duì)比計(jì)算結(jié)果，才能確定多級(jí)分離時(shí)各級(jí)分離器的最優(yōu)壓力。第四部分特殊分離器（一）液塞捕集器（二）低溫分離器（三）氣液圓柱形旋流分離器（一）液塞捕集器四、特殊分離器管式捕集器工藝和儀表管式捕集器（一）液塞捕集器四、特殊分離器管式捕集器工藝和儀表管式捕集器液塞捕集器的功能是：1.有效的進(jìn)行氣液分離并捕集氣體內(nèi)夾帶的液體；2.混輸管道內(nèi)最大液塞達(dá)到捕集器時(shí)，捕集器能作為液體的臨時(shí)儲(chǔ)存器起緩沖作用，使捕集器向下游氣液加工裝置提供穩(wěn)定的氣液流量。（二）低溫分離器四、特殊分離器低溫分離流程低溫分離器氣田壓力很高時(shí)，可通過節(jié)流件在降壓的同時(shí)因焦耳-湯姆遜效應(yīng)使氣體獲取冷量，溫度降低，在低溫下進(jìn)行氣液分離的工藝稱低溫分離。低溫分離器是低溫分離的關(guān)鍵設(shè)備。（三）氣液圓柱形旋流分離