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浅谈分离器液面和压力的控制

发表日期:2007-04-16 摄影器材: 点击数: 投票数:
    摘要 分离器要能保持良好的分离效果,需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中,利用浮子液面控制器带动油和气调节阀,使其联合动作,控制原油和天然气的液量,完成对分离器中液位的调节,而不对分离器的压力进行控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流,减小分离器的压力,提高分离效果。
  主题词 三相分离器 油气分离 油水分离 调节阀 浮子
  油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果,需要对其液位和压力进行控制。本文从减小工艺流程中的节流损失、节能降耗、提高分离效率的角度,分析了传统分离器液面和压力的控制工艺,提出了一种简单可靠、降低能耗的分离器变压力液面控制方法。
1.传统分离器液位和压力的控制
1.1 油气两相分离器
  油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气,压力由天然气出口处的压力控制阀控制,液面由控制器控制的出油阀调节。
  天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。
  有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力,用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。
1.2 油气水三相分离器
  油气水三相分离器在油井产物进行气液分离的同时,还能将原油中的部分水分离出来。随着油田的开发,油井产出液的含水量逐渐增多,三相分离器的应用也逐渐增多。结构不同,三相分离器的控制方法也不同。两种典型分离器的控制原理如下:
  (1)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,液相进入集液部分。集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层,其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的高度。水从挡板上游的出水口排出,油水界面控制器操纵排水阀的开度,使油水界面保持在规定的高度。分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。
  (2)分离器内设有油池和挡水板。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。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。
2.传统分离器液位和压力控制中存在的问题
  分离器定压控制中,天然气管线上的压力控制阀对天然气进行一定程度的节流,以保证分离器内压力的稳定。气量减小或者气出口处压力降低时,阀门节流程度增加;反之,阀门节流程度减小。
  分离器液面控制中,油水出口阀门也对液体进行节流。液量增大时,节流程度减小;液量小时,节流程度加强,以使液面保持稳定。
  为保证液量较大的情况下能够正常排液,分离器具有较高的压力。但是在液量减小时,必须通过油水出口阀对液体节流,使液面不至于降低。因此生产中,分离器一般在较高的压力下工作,液相阀门处于节流状态。
  分离器压力过高影响分离器的进液,使中转站或计量站的输出口以及井口回压增高,不利于输油。目前,我国的油井多为机械采油,井口回压升高,增加了采油的能源消耗。此外,在较高压力下油中含有的饱和溶解气,在出油阀节流后,压力下降时,从油中分离出来,易使下游流程中的油泵产生气浊。因此较高的分离器压力不但影响油气的分离效率,增加生产能耗,而且影响安全生产。
3.变压力液面控制
  浮子液面控制器带动两个调节阀,一个调节阀控制天然气,另一个调节阀控制原油,实现原油和天然气出口处阀门的联合调节。当浮子上升时,连杆机构使气路调节阀的开口减小,油路调节阀的开口增大;反之,当浮子下降时,连杆机构将使气路调节阀的开口增大,油路调节阀的开口减小。通过改变调节阀的开度,改变天然气和原油的相对流量,对分离器的液面进行控制。这种控制方法不对分离器的压力进行定值控制,分离器的压力为天然气出口处或液体出口处的压力与天然气调节阀或液体调节阀前后的压力差之和。当气量和液量以及分离器下游压力变化时,分离器的压力是变化的,所以这种控制方法为变压控制。
3.1 变压力液面控制在油气两相分离器中的应用
  进出油气分离器的液量和气量不变时,液面稳定在某一位置上;当进入分离器的液量或气量发生变化,而使液面上升时,浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口关小,原油调节阀的开口开大,使排气量减小而排液量增大,直到进出分离器的液量和气量相等时,液面将重新稳定在一个较原来高的位置上;当进入分离器的液量或气量发生变化,而使液面下降时,浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口开大,原油调节阀的开口关小,使排气量增大而排液量减小,直到进出分离器的液量和气量相等时,液面将重新稳定在一个较原来低的位置上。这样随着进入分离器的液量或气量发生变化,浮子连杆机构带动调节阀产生相应的动作,从而使液面保持相对稳定(见图1)。
3.2 变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用
  (1)变压力液面控制在油气水三相分离中的应用见图2,原油液面的控制与油气分离器的液面控制相同,油水界面由油水界面控制器操纵的排水阀控制。
  (2)变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用见图3。油池的液面由其液面控制器操纵的原油调节阀和天然气调节阀控制,水池的液面由其液面控制器操纵的出水调节阀和天然气调节阀控制。
两个天然气调节阀串联在天然气的出口管线上。不论油池或水池的液面升高时,相应的浮子连杆机构都使液相调节阀开口增大、天然气调节阀开口减小,进行憋气排液。如果此时水池或油池的液面较低时,虽然相应的浮子连杆机构使液相调节阀开口减小、天然气调节阀开口增大,进行放气并对液体节流,但是由于两个天然气调节阀是串联的,它们共同作用的结果仍然是增加对天然气的节流,对分离器进行憋压,但同时增加液面过低液相的节流,减小液面过高液相的节流。
4.结 语
  分离器变压控制技术克服了国内外常用的定压控制技术的许多缺点,如受来液量和来气量波动的影响、分离器压力偏高等。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流,减小分离器的压力,提高分离效率,防止后继流程中的油泵产生气浊,并且简化了操作,提高了生产的可靠性,降低了井口的回压,具有节能降耗的作用。
作者单位:郭长会(胜利油田设计院 山东省东营市 257026);侯志峰(开普公司宏远化工厂,黑龙江省大庆市 163001)
参考文献
1 库庆伟等.原油密闭输送工艺技术研究.油气田地面工程,1998,17(1)
2 尤道繁.一种新型三相分离器的研制.油气田地面工程,1998,17(1)

作者:东方之子

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