0 引言
在集油接转站分离器配管内流体存在多种相态, 当气、液两相在管道中流动时, 两者流动速度是不相同的, 在管道中可能存在泡状流、波状流、分散流、环状流、分层流等流动形式。两相流不同于单相流, 在集输管道单相流可以调节截止阀或调节阀等来改变液体流动分配份额;而两相流动在管道中, 不能通过调节截止阀或调节阀来改变流体分配。下面主要以A油田集油接转站为例来进行详细阐述多相流配管合理性, 该油田配置了5台三相分离器, 采取不对称方式设计与安装流体进口配管, 从阀组角度来讲, 气液两相流首先进入离阀组最近的三相分离器, 势必导致分离器集气较多, 进入最后一台分离器的气体相对变少, 由于三相分离器各自集气逐次降低, 导致三相分离器工作异常, 集输管道油液位高度无法控制在合理的范围内, 因此, 对气液两相流途经三相分离器配管进行合理性研究显得十分重要。
1 三相分离器配管基本情况
以A油田集油接转站为例, 该集油接转站一共配置有5台型号相同的三相分离器, 采取了并联方式 (不对称型式) 进行设计与安装。输入井场的油液由阀组流经三相分离器, 进行分离处理。原油密度小于污水密度, 在外输泵出口压力作用下, 原油密闭控制外输, 混液中的水在重力作用下由分离器底部进入水处理罐, 分离气在压力控制阀作用下导入放空系统。三相分离器设计与安装均吸收了国外先进的技术, 主要参考了国外低油气比 (0.3 Nm3/m3~4 Nm3/m3) 的特点设计而成, 配管中混液流量主要采取蝶阀和流量计来进行均匀调配。这种设计模式会出现以下两种情况:①靠近阀组的三相分离器油液面低于合理的高度;②离阀组越远三相分离器, 其油液面越高于正常的高度, 势必导致集气储存空间变小, 配管内的压力无法控制。大大降低了三相分离器处理效果。
根据《油田油气集输设计手册》, 对三相分离器中液体流动型态进行了分析。研究表明:配管内流体属于气团流流态现象, 配管内有断续的集气流存在。液流通过阀组进行三相分离器, 在处理分离的过程中产生的集气流主要集中的前面的分离器中, 随着液流流经后面的三相分离器, 集气流逐渐减少, 使得三相分离器内液压不稳定, 不在可控的合理范围内。
2 合理配管技术
针对三相分离器中液压不稳定等问题, 需对配管进行合理的改造。对配管的改造升级除了受场地限制外, 一般采油厂只允许停产24h, 因此, 只能采取小规模整改, 工作量相对较小, 而又要达到处理工艺要求。前期调研了多种升级改造方案, 经各项方案对比, 优选出处理效率更高的方案。首先在来油总管上安装一根气体平衡总管, 随后连接第一台三相分离器, 总管进口与分离器出口对接, 利用分离器处蝶阀和流量计调节配管中的流液量, 如图1所示。
配管对称布置。A油田集油接转站主要采取了对称布置配管的方式, 不管支管个数, 保证集输过程中每一管路压降相等。在进行配管设计时, 考虑了对工艺设备的要求。在混液流体进入多个工艺设备前, 连接多根进口总管, 通过总管分为两路支管将流体导入工艺设备中传输, 工艺设备采取两两对称配管。气液两相流首先经由总管分流到不同的对称工程设备, 配管设计模式有多种, 应该根据气液两相管流特点, 提高工艺设备处理能力, 使得对称配管中流体达到均匀分配的效果, 同时, 还兼顾着配管设计和安装的美观, 为油气水三相分离处理工作提高良好的环境, 最大限度地降低运行风险。
3 结语
根据《油田油气集输设计手册》, 对三相分离器中液体流动型态进行了分析, 配管内流体属于气团流流态现象, 配管内有断续的集气流存在;针对三相分离器中液压不稳定等问题, 需对配管进行合理的改造, 主要结合两相流管道的特点, 同时考虑对工艺设备的要求, 优选最为合理、稳定地对称布置方式, 不仅提高工艺设备处理能力, 使得对称配管中流体达到均匀分配的效果, 还兼顾着配管设计和安装的美观, 为油气水三相分离处理工作提高良好的环境, 解决了油气分离系统压力不稳定的问题, 同时提高了原油分离处理效果。
摘要：针对A油田集油接转站的5台三相分离器分离效果不佳、难以正常操作等问题, 主要从分离器处配管设计与安装方式入手, 进行操作运行异常分析。原来三相分离器配管采取的是并联不对称型式进行设计与安装, 导致由阀组进入三相分离器气体沿程减少, 油液面高度逐渐变高, 超出正常的液位高度, 使得油气水分离系统难以正常运行工作。采取配管对称设计与安装方式后, 每一管路压降相等, 液位保持在正常的高度, 不仅提高工艺设备处理能力, 使得对称配管中流体达到均匀分配的效果, 还兼顾着配管设计和安装的美观, 解决了油气分离系统压力不稳定的问题, 同时提高了原油分离处理效果。
关键词：油田,集油接转站,三相分离器,配管,气液两相,均匀分配
参考文献
[1] 石化斌.油气集输设计规范与工程技术标准及集输安全规范实用手册[M].北京:中国科技文化出版社, 2005.
[2] Caniere G.R.Using.Coalesence to Improve Efficiency of Oil/Water Separation[J].Fluid/Particle Separation, 1991, 4 (2) :73-77.
[3] Yu P.Liu S.L.et.Study on Internal Flow Field of the Three-phase Separator with Different Entrance Components[J], Procedia Engineering, 2012, 31:145-159.
[4] 颜春者, 吕成魁.三相分离器的现场应用及维护[J].石油机械, 2002, 6 (30) :45-46.
[5] 周书院, 张建红.高效三相分离器的优化设计[J].油田地面工程, 2010, 29 (10) :49-50.