淺析油氣分離器工作原理使用中常見問題的處理

潘俊宏

摘要：近年來，隨著各種結構不同的新型油氣分離器投入使用，對內置附件及進氣管的結構也進行了重點改進，從而達到了更好的油氣分離效果。本文主要探討油氣分離器工作原理、使用中常見問題的處理。

關鍵詞：油氣分離器；工作原理；效果

中圖分類號： U664.5+6 文獻標識碼： A 文章編號：

地層中的石油到達油氣井口繼而沿出油管或采氣管流動時，隨著壓力和溫度條件的變化，常形成氣液兩相。為了滿足油氣井產品計量、礦場加工、儲存和輸送的要求，必須將它們按液體和氣體分開，成為通常所說的原油和天然氣，這就是油氣分離。

1油氣分離的機理

油氣分離緩沖罐工作原理是：油氣混合物從進油口進入緩沖罐，經過能量吸收器后噴到緩沖隔板上，因壓力降低加之擴散作用，使原油中溶解的天然氣游離出來。分離后的油靠自重落到底部，經過破沫網破沫后從油出口排出，而攜帶有小油滴的天然氣，又經過氣體整流器和捕霧器后，從出氣口排出。根據油氣分離機理的不同，目前常用的分離方法有重力分離、碰撞分離和離心分離等方法。

1.1重力分離

重力分離是利用原油與天然氣密度的不同，在相同條件下所受地球引力不同的原理進行分離。這是目前所用的最基本的油氣分離方法。實現重力分離的基本途徑是使油氣混合物所處的空間增大，壓力降低，溶于原油中的天然氣在重力

差的作用下分離出來。

1.2 碰撞分離

碰撞分離是根據分子運動的機理，在油氣分子運動的碰撞接觸過程中進行的。這種分離方法，主要用于從天然氣體中除油，是一種輔助的油氣分離方法。常用的有各種分離器中的除霧器，如過濾式分離器等。當含有微液量的天然氣通過分離器的濾管時，發生碰撞作用，使霧狀分散于氣體中的原油聚結成較大的油滴從氣體中分離出來。

1.3 離心分離

離心分離是利用油氣混合物作回轉運動時產生的離心力進行油氣分離的。這種分離方式，常作為輔助手段，用在重力式油氣分離器的入口作為分流器。

圖1 含有原油穩定的三級油氣分離系統

如上圖所示，含有原油穩定的油氣分離系統的特點：采用了高、中、低壓三級分離，提高了原油的分離效果。在油罐前設置負壓閃蒸裝置，避免了大量的氣體進入油罐，增加了原油收率。該系統適用于氣油比較高的油氣混合物的分離[2]。在筒體內設置了隔筒，油氣混合物沿著筒體與隔筒間的通道，旋轉形成了離心力，從而達到分離的目的。

2存在的問題

由于不同油藏及油藏的不同時期的油氣比存在差別，油氣分離緩沖罐在使用中逐漸暴露出工藝設計存在的缺陷。一是生產出來的天然氣氣量調節范圍小。在實際生產中，在一些油田開采初期或者油氣比高的油田，增壓點或接轉站上的油氣分離緩沖罐分離出的氣量比較大，遠遠大于站點生產和生活用氣需要。多余的氣體由于現有混輸工藝的限制，無法和原油再重新混合后輸送，而大部分站點沒有鋪設輸送天然氣的管線，多余的天然氣幾乎全部采用點火炬燃燒掉，造成大量的燃料浪費和環境污染。同時，由于上游站點原油中的大量氣體分離，造成下游站點的原油不能分離出足夠的油田氣來滿足加熱和其他生產需要。二是分離出的天然氣中含有大量水蒸氣和高碳輕烴組分。用管道輸送，在冬季隨著溫度降低，易從氣態相變為液態相，堵塞管線，影響正常生產。在處理凍堵管線時，由于輕烴組分燃點低，容易使輕烴燃燒，造成燒傷員工的事故。

3油氣分離器在使用中常見問題的解決方法

為保證設備有一個穩定和良好的工作狀態，要求設備運行過程中有穩定的工作壓力和液面，國內外還研制了可靠的儀器、儀表供配套使用，使油、氣、水的分離技術有了較大幅度的提高。

(1)在緩沖罐天然氣出口增加一個冷凝分離器，主要作用是：冷凝含有水蒸氣和高碳輕烴組分的天然氣，經過冷凝后，部分水蒸氣變成液態水，高碳輕烴組分變成液態輕烴，這些液態成分依靠重力作用，流回到緩沖罐中。經這樣簡單其處理后，天然氣含的水蒸氣和高碳輕烴組分大部分可以除去，從而減少天然氣中易凝結變成液態相的組分，提高其品質[3]。

(2)在緩沖罐罐體內增加一組天然氣加熱盤管，冬季運行時，可以將分離后冷凝過的天然氣再次加溫后，輸送到站內天然氣管道內，用于生產加熱需要。

(3)在原來結構的緩沖罐上增加了一個進油三通閥和一個輔助進油口，利用進油三通閥閥芯位置，調節主進油口和輔助進油口的油量。主進油口就是原緩沖罐的進油口，輔助進油口直接與緩沖罐下部聯通，主進油口的油經過能量吸收器、緩沖板等，實現油氣分離；輔助進油口的油進入緩沖罐后，只自然分離很少一部分天然氣，通過調節三通閥閥芯位置，實現緩沖罐天然氣產量的調整。

通過對油氣分離緩沖罐的改進，實現了天然氣產量的調節，多余的天然氣溶解在原油中，沒有被分離出來，用泵輸送到下游的站點，然后再分離，用于加熱、發電和生產液化氣。通過對緩沖罐氣體流程工藝的改進，減少了分離出來的天然氣中水蒸氣和高碳輕烴的組分，提高了天然氣的品質。

結論

由上面介紹的分離器可以看出，凝析氣田上使用的高壓、低溫分離器，在結構、原理上和一般油氣分離器一樣，都是利用了重力、離心力和碰撞作用進行機械分離的。在分離器的入口分離段、重力沉降段、氣出口捕霧器、集液段等處都采用了高效結構，提高了分離器的分離效率。

參考文獻：

[1]鄧志安，賈琳，孫潔，丁馨. 油氣分離器內整流元件分離流場的數值模擬[J]. 西安石油大學學報(自然科學版)，2010，(4)：80-81.

[2]謝曉勤，徐文超. 油氣分離設備在油氣集輸中的應用[J]. 石油和化工設備，2012.7：89-90.

[3]關麗. 淺析油氣分離技術及在油田上的應用[J]. 內蒙古石油化工，2011.08：102-104.