油水二相、油气两相、油气水三相分离器

  在油田原油的集输处理过程中，原油脱水脱气是非常重要的环节，常规工艺先采用气液分离器进行气液两相分离，分离后的原油再利用沉降罐进行热化学重力分离，或采用电热化学脱水。这种工艺存在工艺复杂、设备多、投资大，管理和维护工作量大的问题。    

      沉降罐脱水工艺：

     通过对传统工艺及分离设备存在主要问题的剖析，在借鉴国内外较先进技术的基础上，我们从设备内流场流动特性和三相分离微观机理入手，借助于先进的CFD(计算流体力学)技术对设备内流体的流动特性、聚结元件、整流元件等进行了流动特性分析，研制出了以新型浅箱式分配器、强化旋转式入口、高效聚结填料等为代表的性能优良的分离元件，通过系统、科学的攻关研究，研制了结构优良的高效三相分离设备，并进行了大量的工业性应用。

    三相分离器将原油的脱气、脱水、除砂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。

    该设备适用于油田原油脱水、脱气、除砂等工艺，既能将含水原油处理为净化油，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。

二、三相分离器脱水工艺

    1、三相分离器作为净化油处理设备
    来液先进行加温和加药，然后进入三相分离器进行油气水的分离，处理后合格原油（原油含水小于0.5%）直接进入净化油罐，处理后污水（污水含油小于200mg/l）直接进入污水除油罐。
    2、三相分离器作为预脱气脱水设备
    来液先进入三相分离器进行油气水的分离，处理后低含水原油（原油含水小于30%）进行加热和加药，进入下一段原油处理设备。三相分离处理后的污水（污水含油小于300mg/l）直接进入污水除油罐。
    同沉降罐脱水工艺相比，三相分离器脱水工艺设备少，工艺简单，操作容易，建设投资少。后期运行过程中，运行和维护费用低。
    3、三相分离器两级串联脱水工艺
    这种情况主要用于油田高含水期地面脱水工艺，一级三相分离器主要用于常温脱水和脱气，低含水油进行升温加药后进入二级三相分离器，将含水原油处理成净化油。这种工艺可以有效降低60%-80%脱水热化学脱水能耗。
    在华北油田，油田建设初期，采用两台三相分离器，工艺上采用串并联工艺，油田开发初期，原油含水低，采用并联脱水，满足现场原油脱水需要。中后期原油含水上升，采用串联脱水工艺，降低原油脱水能耗。

三、油气水三相分离结构及技术创新点
   1、三相分离器结构

    工艺路线：油气水混合物由入口进入旋流预分离装置，首先将大部分的气体分离出来通过顶部气相空间经过脱水填料、消泡装置后，再进入迷宫式捕雾器, 经过处理的气体由排气口排出。预分离后的液体则通过落液管流入流型分布与调整装置，对流型进行整理，在流型整理的过程中，作为分散相的油滴在此进行破乳，聚结，实现水洗破乳。而后随油水混合物进入分离流场，在分离流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。随后进入二次填料分离装置，在此过程中，主要是脱除水中原油，进一步降低水中含油。分离后的原油通过隔板流入油腔，而分离后的污水，通过导管进入水腔，从而完成油水分离过程。  

    2、产品的技术创新点
    1）采用来液旋流分离技术，实现对油、汽液初步分离，增加设备内流场的液体有效处理容积，提高了设备处理效率.
    2）采用活性水水洗破乳技术，强化了药液混合和乳状液破乳，改善分离的水力条件，加快油水分离速度，提高了设备的分离质量。
    水洗破乳的机理是：预脱气后的油水混合液通过导液管导入设备水相中，经过液体流型调整装置调整后上浮，在含有破乳剂的水相中翻滚、搅拌、摩擦、上升，使乳状液滴的界面膜强度降低，产生油水分离且使油滴迅速进入油水界面层中，达到油水分离的目的
    3）采用入口导液管与液体流型自动调整装置相结合的入口结构，降低油水乳状液界面膜强度，可根据来液的大小自动调整流体的流型，给油水两相创造了良好的分离和流场环境
    4）采用强化聚结材料增加油、水两相液滴碰撞聚结机率，稳定了流动状态，提高分离效率。
    该填料不仅可以稳定流体的流动状态，而且具有优良的同相聚结作用, 从而增加了油、水两相液滴碰撞聚结机率,提高了分离效率。    
    5）采用污水抑制装置，即将分离后的含油污水进行二次处理、聚结，提高了分离后的污水质量
    6）采用油水界面稳定控制技术，实现了油水界面的相对稳定
    7）采用迷宫式捕雾装置，有效地控制了气中带液率。
    该捕雾装置采用快速改变气体流向，在流向急速改变的过程中局部会产生小的涡旋，从而形成低压区。压力的改变会打破相平衡，使饱和水蒸汽变为过饱和蒸汽，从而使水凝聚析出，得到有效地控制了气中带液率。


四、三相分离器选型注意事项
     1、原油中油气比高，现场气源丰富。
    对于原油中气油比高，处理气量大于5000m³/d，一般选用双气包三相分离器，有效降低气中带液率。在控制方式，可选用自力式基地控制模式，设备控制部分投资少。也可选用自动远程控制模式，控制方便。
    2、原油中油气比低，现场气源丰富。
    选用内置式气包三相分离器，便于安装与维护。控制方式上，可选用自力式基地控制模式，设备控制部分投资少，同时考虑补气装置（采用阀后自力式调节阀补气）。也可选用自动远程控制模式，控制方便。
    3、原油中油气比低或无气，现场气源缺乏。
   选用单气包或内置气包三相分离器，来液中有气时，先进行气液分离，将气体排出，再进行油水两相分离。来液中无气时，不排气，直接进行油水两相分离。控制方式上，当有气时，可采用机械自动控制方式。当无气时，需要配置油水界面仪，水出口电动调节阀，上位机。
      

五、控制方式
   1、基地式控制
   采用浮球液面调节阀、自力式压力调节阀、磁翻柱液位计等，控制油水界面、系统运行压力，显示油水室液位。

   2、远程显示和自动控制
   采用电动调节阀、导波雷达液位计、导波雷达油水界面仪等，以及辅助显示和控制设备，实现自动控制和远程人工控制。
   控制方式可以根据现场需要，灵活组合。

六、设备规格及安装尺寸
   1、设备规格

   以上数据仅供参考，具体数据以用户提供的生产参数、原油物性、现场生产工艺等参数，结合我公司的室内实验数据，综合考虑来设计和提供。其它型号的三相分离器根据用户要求定制。

   规格型号说明：

    2、鞍座安装尺寸

七、产品应用情况
    自2000年12月起，我们先后在大庆油田、华北油田、新疆克拉玛依油田、长庆油田、新星集团公司（定边）、陕北油田、二连油田等应用安装了140具HXS型高效油气水三相分离器。
    油气水三相分离器有两种应用方式：一是将原油出水含水降低至0.5%以内，长庆油田、华北油田、大庆油田海拉尔油田、新疆油田采用这种运行方式；二是将原油含水降至10%以内，延油油矿靖边采油厂采用了这种运行方式。
    应用试验证明该设备在处理油田油气水混合物上，出口水中含油小于300 mg/L，具有处理效果好、处理能耗低、控制简单等优点。