油气分离设备基础知识

在石油开采与加工过程中，油气分离及含水率测量技术占据着举足轻重的地位。随着油田开发进入中后期，高气液比油井日益增多，传统的油气分离与含水率测量技术面临着严峻挑战，今天我们来学习一下油气分离设备的基础知识。

1.    油气分离器

把油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的设备称为油气分离器。

油气分离器按几何外形可分为：立式油气分离器和卧式油气分离器；按功能可分为：油气两相分离器，油、气、水三相分离器，计量分离器和生产分离器。

1)结构

常见的油气分离器有立式分离器和卧式分离器两种。从油气分离原理考虑，油气分离器大多应用沉降分离和碰撞粘附分离，在特殊情况下应用离心分离。

一般来说，分离器主要由分离部分、液面控制部分、压力控制部分等组成。

图1：卧式油气分离器

2)工作原理

油气在分离器进行分离，主要是依靠重力、离心力和黏着力的作用完成的。

(1)重力沉降分离：依靠气液相对密度不同实现油气分离。重力分离只能除去100μm以上的液滴。若要分离40~50μm的液滴，必须将重力沉降与其他作用原理同时使用。

(2)离心分离：当液体改变流向时，密度大的液体具有较大的惯性，就会与器壁相撞使液滴从油气中分离出来，这就是离心分离的原理。离心分离主要用来分离大量液体和直径大的液滴，适用于初级分离阶段。

(3)碰撞分离：其原理是气流遇到障碍改变流向和速度，使气体中的液滴不断地在障碍圈内聚结；出于液滴表面张力作用形成油膜，气体在不断地接触中，将油气中的细油滴聚结成大油滴，靠重力沉降下来。

3)立、卧式分离器比较

卧式优点：气中油滴易沉降，气体处理量大，处理成本低，适用于气油比较高的混合物；气液界面大，有较好的油气分离效果；安装、制造、维修方便，可以做成撬装式。

立式优点：占地少，适用于海洋采油；适合于处理含固体杂质较多的油气混合物，可以在底部设置排污口定期排放和清除固体杂质；液位控制灵敏。

2.    分离缓冲游离水脱除器“三合一”组合装置

1)结构

分离缓冲游离水脱除器“三合一”组合装置，由折流碗、消泡板、拉泡板、进液管、出水管、出油管、加热盘管及筒体等组成。

图2：分离缓冲游离水脱除器结构示意图

2)工作原理

油气水混合物进入分离缓冲游离水脱除器“三合一”组合装置后，液体和气体分开，气体流经捕雾器再分离一次后从出气口排至天然气管线。液体向下流，进入“三合一”组合装置的集液部分，使游离水沉降，形成水层，通过出水管排出。水层上部的含水原油层，由隔板溢流到集油腔，由出油管排出。

3.    三相分离器

1)结构

油、气、水三相分离器，由进液管、布流板、出水管、出油管、加热盘管及筒体等组成。

图3：油气水三相分离器

2)工作原理

油、气、水混合物先进入水平安装的、与流体流动方向垂直并开有两排小槽的入口分离器，使液体以瀑布形式流向水平分离板，并以薄层反向流至分离器端头，下淌至集液部分。气体上升至分离器上部。初步分离得到的气液两相都要经过稳流装置，以减少流体的波动和扰动，给油、气、水沉降分离创造良好的条件。气体经捕雾器进入气管线，原油经油水沉降分离后进入集油腔，并经出油阀进入出油管线。集油腔的油面由浮子连杆机构操纵的出油阀控制。下层水则通过出水管排出三相分离器。原油出口和水出口设有防涡板，以防止排液时产生漩涡，带走污水上部的原油和原油上部的天然气。

4.    高含气原油的含水率测量

对于油田地面工艺管线中原油含水率的在线测量，高气液比油井一直以来是各种传统的油井含水测量的难点，虽然我们井口原油含水分析仪产品因为采用了在线取样、非实时测量的方法，创造了一个相对静态的测量环境，解决了含气工况下原油含水率无法准确测量的难题，但是当管线中原油含气量较高时，截取的来液中原油液量较少甚至截取不到油液，导致无法有效测量。目前为了在高气液比油井能有效测量含水率，采用的办法往往是退步将含水仪安装至分离器后面等气液比较为稳定的管段使用，更多的地方因为工况限制无法进行有效测量而无法安装以及推广使用。

针对这一难题，杭州飞科电气有限公司推出了加装旋流分离器的井口原油含水分析仪。这一创新方案切实解决了油田在高气液比油井含水测量方面的困扰，积极推动了油田计量行业的发展。该配套装置结构简单，体积小巧，现场可直接安装，无需进行管线改造，不仅为客户提供了准确可靠的监测数据，还拓展了产品的应用场景，为油田的高效运营和科学管理提供了有力支持！

图4：加装旋流分离器的井口原油含水分析仪在塔里木油田应用