高效油气水三相分离器在油田中的应用

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HXS三相分离器

油水二相、油气两相、油气水三相分离器（专利号：ZL0026252.3)一、前言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。

油-气-水三相分离器的设计

2.2.2.
重力式分离器的研制最初是以油气或油水两相分离作为目的的。最早的油气分离器基本都是采用空筒结构，发展较成熟的早期油气两相分离器以前苏联油田上使用的CTT型卧式分离器[2]为代表，该型分离器由疏流室、集液室、油气接收室以及分离器室四部分组成，内部安装有疏流板、折流板和除雾器等一些简单的内部构件，可以处理有较广范围汽油比的油气混合液；而早期的油水分离器是由油水分离池发展而来，油水分离池的发展经历了API(普通隔油池)、PPI（平行板隔油池）和CPI（波纹板隔油池）[3]。API型油水分离池由美国石油学会研制，之后壳牌公司在此基础上通过添加内部倾斜平板得到了PPI型油水分离池，不久又对其进行改进，将平板换为波纹板，不仅提升了分离效果，同时也降低了成本。CPI型油水分离池的优点是油水分离效果好，停留时间短（一般不超过30分钟），占地面积小。
设备体积大。一般油气水三相分离器体积较大，尤其是卧室油气水三相分离器占地面积相当大，导致使用成本增加。以卧式油气水三相分离器为例，解决上述问题的一种有效方法就是对分离器内多相流进行流场分析，从而选取合适的内部构件并进行合理安装。正确选取内部构件可缩短分离时间，提高分离效率，从而使分离器结构紧凑，有效减小占地面积。
图2立式旋风分离器结构
另外，威瑞泰默斯生产的高效复合三相分离器STS采用气液中度旋流技术、压缩气浮选技术、油水界位精确测定技术、水洗技术、斜板沉降技术等，有效消除了段赛流的影响，加速了油水的分离，取得了较高的分离效果；山东科瑞控股集团有限公司生产的YQ01型三相分离器，在提高分离效率减少设备投资的同时，也提高了产品的适用范围，该产品可适应-40℃～60℃的环境温度[6]。
学生：XXX
指导教师：XX
[摘要]：随着石油资源消耗的不断增加以及可开采石油资源的减少，油页岩成为备受关注的石油替代能源。油气水三相分离器是油页岩地表系统中的关键设备，采出混合液在卧式油气水三相分离器中经由重力沉降以及碰撞聚结达到油、气、水的分离。油气田生产的天然气及原油含有不凝气,通常采用轻烃回收、原油稳定、天然气净化等装置来回收轻质油及其它产品，这些装置都有对油、气、水混合液进行分离的工艺过程。本文针对生产实践中所取得的一些数据进行模拟设计出所对应油气水三相分离器的参数，并对其进行ANSYS模拟所受应力情况。

油气分离设备在油气集输中的应用

１油气分离的机理根据油气分离机理的不同，目前常用的分离方法有重力分离、碰撞分离和离心分离等方法。
１重力分离．１
重力分离是利用原油与天然气密度的不同，在相同条件下所受地球引力不同的原理进行分离。这是目前所用的最基本的油气分离方法。实现重力分离的基本途径是使油气混合物所处的空间增大，压力降低，溶于原油中的天然气在重力差的作用下分离出来。
通过分离器的滤管时，发生碰撞作用，使雾状分散于气体中的原油聚结成较大的油滴从气体中分离出来。
１＿心分离３离离心分离是利用油气混合物作回转运动时产生的离心力进行油气分离的。这种分离方式，常作为辅助手段，用在重力式油气分离器的入口作为分流器。
气液混合物由入口分流器１进入分离器，其流向、流速和压力都有较大的变化，在离心分离和重力分离的双重作用下，气液得以初步分离；经初步分离后的液相在重力作用下进入集液部分９，气相进入重力沉降部分３，其中，集液部分和重力
２油气分离设备的分类
目前，应用于油气集输过程中的分离器有很多种类。按其功能，可分为气液两相分离器和油气水三相分离器；按其形状，可分为卧式分离器、立式分离器、球形分离器等；按其作用，可

油气水三相分离器的工作原理

油气水三相分离器的工作原理在油田、天然气等行业，咱们常常会遇到一个非常重要的设备——油气水三相分离器。

这个名字听起来很复杂，但其实它的工作原理就像是在厨房里做菜，简单易懂，咱们今天就来聊聊这个“厨房小帮手”。

1. 什么是油气水三相分离器？首先，咱们得明白，油气水三相分离器到底是个什么东西。

简而言之，它的主要任务就是把混在一起的油、气和水分开。

就好比你喝饮料的时候，果汁和水混在一起，难免会让你喝得不爽。

这个分离器就是为了让这三种“饮品”各归各位，分得清清楚楚，明明白白。

1.1 工作原理说到它的工作原理，其实就像是在进行一场分队比赛。

油、气和水各自都有自己的“团队”，然后通过分离器的帮助，大家就能顺利地“归队”了。

分离器的内部设计非常巧妙，采用了重力分离的原理。

简单来说，油和水的密度不同，重的水自然就会沉底，而轻的油则会浮在上面。

气体呢，则是趁着这个机会，向上漂浮，形成了三层分明的状态。

1.2 关键组成部分这个小家伙的构造也不简单，分离器里面有几个关键的部分。

比如说，进料口、分离室和出料口。

进料口就像是门口的接待处，油气水混合物从这里进来；分离室则是主要的“分队场地”，在这里，油、气和水会经历一番“较量”；最后，出料口则是各自的“归宿”，分开之后的油、气和水会从这里分别出去，继续它们的“旅程”。

2. 为什么需要三相分离器？说到这里，肯定有人要问了：“这东西真的有必要吗？”当然有必要啊！就像生活中，咱们常常需要把事情搞清楚，如果油、气和水混在一起，不但会影响后续的处理，甚至可能造成设备损坏，那可是得不偿失。

2.1 提高效率想象一下，假如你要做一顿丰盛的晚餐，却因为油和水搞混，结果油炸的菜变得一团糟，那多麻烦啊！油气水三相分离器就能有效提高分离效率，确保每种成分都能单独处理，这样后面的加工也就能事半功倍，真是省心省力。

2.2 保护环境而且，分离器的使用也能减少对环境的污染。

大家都知道，油水混合物如果不处理好，会对水体造成严重的影响。

三相分离器的基本知识

三相分离器的基本知识三相分离器是一种联合站用于实现对混合原油进行油气水三相分离的一种装置，该装置在目前长庆油田联合站使用较多的设备，因此，掌握该装置的一些基本情况，对于我们及时处理三相分离器一些问题是大有裨益的。

三相分离器的运行条件：1）来油稳定，要保证原油进三相分离器是连续的进液，不能出现较大的波动，以免影响三相分离器的内沉降室的油水界面的稳定性；特别是在管线扫线时，要控制三相分离器的进液速度；2）保证进入三相分离器的原油的温度在45℃以上，因此随时掌控变体式加热炉的温度对于提高三相分离器的使用效果是至关重要的；3）破乳剂的浓度应该是100ppm，以及保证加药的连续性；特别要注意的是不能将加有凝絮剂助凝剂处理过的污水回灌进三相分离器。

三相分离器的基本原理：混合油从进口进入后，气体从一级捕雾器处理后经气管线进入二级捕雾器，再进入气液分离器进一步处理，脱气的原油经落液管，打到反射板，利用重力沉降作用，实现油水初步分离，在预分离室的原油达到一定的高度时，经过布液板溢流到沉降室，中间经过填料装置和涂抹装置，使油水分离，形成油水界面，经过导水管的调节使油水界面稳定下来，最终实现油水分离。

特别注意，三相分离器与沉降罐和净化罐的作用是：三相分离器利用自身内部的气压将原油替入罐内，按照理论的算法，气压保持在0.1MPa时，可以使液体达到10m，所以保持一定的三相分离器的内部压力是有必要的。

三相分离器的一些重要的部件作用：1，捕雾器，三相分离器的捕雾器分为一级捕雾器和二级捕雾器，其作用是对分离出来的天然气中的凝析油进行处理，相当于一个初级过滤作用，经过处理后的气体再经过气液分离器进一步处理，为生活和变体式加热炉供气；2，导水管，其作用是用调节三相分离器沉降室的油水界面，其作用类似一个U形管，通过压力的调节，是油水界面的高度达到符合要求的液面位置，能否调节出一个好的油水界面对于油水的分离至关重要，常用的操作是：请注意法兰上面的字符标识（OPEN和SHUT），当打开导水管调节器（open），油水界面的高度升高，是水质得到优化，但是油中含水会增大，当关闭导水管调节器（shut）时，油水界面的高度降低，使油的质量得到优化，但是水中含油会增大；因此，在实际中我们需要寻找一个中间值，使得我们的水室和油室出来的水和油符合我们的分离标准。

三相分离器的工作原理与操作使用

7、
注意进油温度变化；
8、
分离器停用时，应吹其附件进行维护保养。
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二、三相分离器操作规程
4、
注意观察分离器的内部温度、压力、是否正常，严防超温、超压运行，定期做好记录，液面高度应同时作记录；
5、
每半月排除设备内部污物及泥沙一次；
6、
压力表、压力表阀门、安全阀等非操作人员严禁随意装拆、开、关等；
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二、三相分离器操作规程
二、三相分离器操作规程
1、
运行前认真检查分离器进出口管线、阀门连接是否正确无误，检查各连接螺栓是否紧固；
2、打开天然气出口阀及原料进口阀，注意观察液位指示，应使液位维持在1/3~1/2之间； 3、
设备进入稳定运行状态，注意观察液位指示，不得低于1/2，如太低，应关小油、水的排出阀，待积液达到规定范围再开始正常排放；
三相分离器的工作原理与操作使用
第一教研组王超
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主要内容
1、结构和工作原理
2、操作规程
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一、三相分离器结构及工作原理
油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入 1、油气混合物；2、进口分流器；3、重力沉降部分；4、除雾器；5、压力控集液部分。原油自挡油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油阀控制。制部分；6、气出口；7、挡油板；8、出油口；9、出水口；10、挡水板；11、水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。大庆油田特种作业安全培训中心油池气体水平的通过重力沉降部分，经除雾器后由气出口流出。

HNS

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第２ｌ卷第ｌ期
油
气
储
运
ＨＮＳ型三相分离器的应用
严国民易南华肖勇何新风
（港油田物资装备公司）大
（港油田研究中心工艺所）大
严国民
摘
易南华等：Ｓ型三相分离器的应用。气储运，０２１７９ＨＮ油２０（）３￣３。
轻＋离效率高、次脱水合格、行平稳等优点。分一运
要在分析ＨＮＳ型三相分离器工作原理及结构的基础上．过现场实际应用测试，出通指
该设备油气水分离系统运行平稳，台永率在８以上的产出痕，该设备脱气、水处理后・对Ｏ经脱原
水混合物
原油粘度｝５９ａ・ｓ２．７ｍＰ；原油凝固点：５３Ｃ；来液进站温度：５；５℃ 来液进站压力｝．５．５ＭＰ；０１ｔ０２ａ综台含水率：８～９。８Ｏ
三、ＨＮＳ型三相分离器的工作原理及结构
原油密度：８．ｇｍ（０）８２３ｋ／２ ℃ ；
油田在进行原油脱水处理过程中常采用油气分
离、次脱水、次脱水的处理工艺。近些年虽应用一二
了三相分离处理工艺，但原油中含水仍偏高，出的脱原油还得进行二次处理，离出的污水中含油较高，分污水在进入污水处理站之前需再进行一次沉降除油处理．使原油在处理过程中工艺流程长，备使用设多，设投资高，大了原油的生产成本．建加降低了油田的经济效益。采用先进的工艺技术，简化和缩短工艺流程．提高产品质量，降低工程建设投资是油田地面建设追求的目标。ＨＮＳ型三相分离器是新一代的油水分离设备，适用于处理不同含水率的轻质及中质油气

油气水分离设备仿真与应用

Ｐ —— 工程标准状态下水密度，ｓｍｋ／
收稿日期：２１６— ７修稿日期：２１０１—０２０１—０８—３０
ｈｈ。、 —— 三相分离器内油层、水层厚度，ｍ
基金项目： “ 十二・国家科技重大专项：五” 海上油田生产运行管理智能决策支持技术研究（０１Ｘ５２０２０９。２１Ｚ００４— ０ — ０）
３ＧｄｏＯｌｒｄｃｏｌｔＳｅｇｉｅｏｐｎ，ＩＯＥＤｎｙｎ５２１Ｃｉａ．ｕａｉＰｏｕｔｎＰａ，ｈｎｌＯｌｌＣｍａｙＳＮＰＣ，ｏｇｉｇ７３，ｈｎ）ｉｎｉｆｄｉ２
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高效油气水三相分离器在油田中的应用
石油行业在我国社会经济的快速发展中，逐渐成为国民经济的支出型产业之一，尤其是在我国全面实现小康社会的关键时期，确保石油行业的稳定、健康发展具有重要意义。

油井产出液的分离是石油生产中十分重要的环节，但是就目前使用的油气水三相分离器已经无法满足油田的生产需求，所以就要加大对高效油气水三相分离器的探究。

本文通过对高效油气水三相分离器在油田中的应用进行分析，进而为石油行业的稳定发展提供一些参考意见。

标签：油田;高效;油气水三相分离器;应用
在油田生产中三相分离器是其主要设备之一，是由整流器与进口挡板等组成。

由于混合物之间无法实现互相融合，所以该设备在该特征基础上，确保油气水的三相的有效分离，在实际应用中具有良好的应用效果。

所以在油田生产过程中为提升生产效率，提升其经济效益与社会效益，就要加大对高效油气水三相分离器在油田中的应用[1]。

1油井产出液分离工艺的问题
在原油集输站点生产中油气水的分离是在溢流沉降罐和缓冲罐的借助下完成的，在实际应用中，由于分离设备的结构并不复杂，但是也存在脱水效果一般与脱出的污泥含油量高的问题，这就对我国石油行业的发展造成极大影响[2]。

下面几个问题就是三相分离器实际应用中存在的问题：
第一，目前三相分离设备在应用中，结构较为简单，在处理过程中处理量不高，运行的整体效率较为低下;第二，在进行原油脱气脱水时，工艺相对比较复杂，在进行脱水过程中，性能极不稳定，在污水中依然含有大量的油;第三，分离设备在实际应用中，功能较为单一，不但应用范围小，也无法满足实际的生产需求;第四，分离设备在实际运行过程中，多个环节与部分需要在人工的控制下完成，造成控制效果并不理想，分离效果无法满足实际生产需求;第五，在对分离器进行设计过程中，为能对脱水的微观方面进行细致的考虑，也缺少对分离器中存在问题的解决措施。

由于这些问题的存在，在石油生产过程中造成生产效率与质量较低，因此就要加大对中这些问题的研究与解决，不断提升高效油气水三相分离器在油田中的应用，实现石油企业的经济效益与社会效益。

2高效油气水三相分离器的注意事项
在高效油气水三相分离器的运行过程中，需要良好的严密性，因此在运行前要进行严密性实验，度开关阀门进行检查，当停运操作时，要将其清扫干净。

工作人员在对其进行操作时，要对相关的制度进行严格的遵守，并且要对液量进行细致的观察。

液面和压力控制是高效油气水三相分离器在运行过程中的重要化解，对确保设备的平衡性具有重要意义，为防止出现水窜油等问题的出现，就要加大数据监控质量与效率。

同时也要在日常维护过程中做到认真负责，严格执行
设备的维护方案，确保设备的稳定性与安全性，一旦发生问题要及时进行解决，提升设备的运行效率[3]。

所以在对高效油气水三相分离器在应用过程中一定要对这些注意事项进行研究，确保设备的安全、稳定运行。

3高效油气水三相分离器在油田中的应用
3.1三相分离器的污水含油量过高
在高效油气水三相分离器在油田中的实际应用前，要对三相分离器进行细致的检查，确保其稳定性与安全性，因此在对其进行检查时，要对下面的几个内容进行严格控制：第一，对油室的液位计、出口阀门进行细致的检查，确保在出口位置没有出口球被卡住情况的发生，并且在液位计上显示的数据没有问题;第二，对油室的来液量进行检查，确保来液量保持在正常范围内;第三，要对油水界面装置进行细致的检查，确保界面装置的完好性;第四，对油室油、气、水分离问题进行细致的检查，如果有问题要及时进行处理。

3.2水质含杂质、悬浮物过高
在实际的生产过程中，通过对三相分离器中的水质进行检验，在检验结果的分析后可知，大量的杂质与悬浮物存在于水中，并且远远超过国家的相关标准，所以就要在三相分离器的实际应用中，对加药装置进行细致的检查，确保装置的正常与稳定。

工作人员要对设备进行细致的检查，在对设备的排泥工作之后，水质逐渐恢复正常。

3.3气压控制问题
三相分离器在油田生产中的应用，在实际应用中会产生一种伴生气，这种伴生气也是十分重要的能源，所以就要加大对这种资源的利用。

伴生气能够应用与发电机的发电等工作中，具有良好的经济效益。

在原来的生产过程中，伴生气的浪费现象较为严重，所以在高效油气水三相分离器的应用下，将设备的气压进行合理调控，并将其与食堂的用气罐进行连接，确保伴生气为食堂提供用气需求。

3.4分离器水室进口堵塞问题
工作人员要队设备的压力情况与浮球阀控制系统进行检查，在检查中发现，将阀门通过手动的方式打开之后，液位在液位计中下降严重，将连杆松开与关闭浮球阀之后，液位在液位计中未能及时上升。

造成这种情况的主要原因是水室出现问题。

但是发现浮球较为干净，并且没有其他异物产生，说明很有可能就是水室的进口被堵塞，才造成三相分离器的运行故障。

这时工作人员就要及时将水室打开，并且将你快速的排除，在5分钟之后，要及时将水室的出口阀关闭，然后让液位在液位计中上升，当液位上升到1.5m后，水室恢复正常，可以确保设备的正常运行。

4结语
石油生产是我国社会经济稳定发展的保障，也是我国实现可持续发展的重要战略资源，但是由于石油是一种不可再生资源，所以就要加大高效油气水三相分离器在油田中的应用，确保三相分离器稳定、安全的运行，提升石油生产的质量与效率，减少石油生产企业的成本支出。

在实际应用中首先就要对油井产出液分离工艺的问题进行掌握，其次就要对高效油气水三相分离器的注意事项进行探究，最后就要对高效油气水三相分离器在油田中的应用展开分析，不断提升其应用质量与效率，为我国石油行业的可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献：
[1]余俊波，莫春兰，吴胡胜，等.迷宫式油气分离器运行参数对分离性能影响的试验研究[J].装备制造技术，2018，No.282（6）：148-151.
[2]颜筱函，李柏成，孙丽颖，等.老君庙联合站除砂沉降罐规格及运行参数优化研究[J].当代化工，2017，46（5）：864-866.
[3]徐博雅，邓朝俊，何雄元，等.卧式双堰型三相分离器液层厚度的计算模型[J].化工設备与管道，2017，54（3）：23-27.
姜乐，男，1971年11月，汉，天津市，在大庆油田有限责任公司第二采油厂第三作业区南五联从事集输工作。