油气水分离效果分析及对策研究

油气水分离效果分析及对策研究

韩朝阳

中国石化河南油田分公司采油一厂河南南阳473132

摘要：油气水分离计量装置广泛应用于勘探、开发过程中自喷井测试及联合站油气分离等场所，是油气勘探开发过程中的一种重要装置。能否将地层产液中的油、气、水有效地分离，不仅影响油气水产量等重要油井生产参数的准确录取，而且也有可能造成禁火区域的可燃气体的大量聚集，当其达到爆炸极限时，一遇到火源，就有可能诱发火灾爆炸、环境污染、人员伤害及设备设施的损坏等事故，本文以油气水三相分离器为载体，以自喷井试油测试为背景展开了分析，并对影响因素提出了相应的对策和建议。

关键词：分离，效果，分析，对策

一、油气水三相分离器的工作原理及结构介绍

1.1工作原理

三相分离器的工作原理：油井来液经过分离器进口控制管汇进入容器内，以其相应密度差为动力，经过油气水的挥发、分离、沉降等过程后，分别进入气相室、油室、水室再经各自出口管汇计量后控制外排。经过分离后的天然气一般经管线引出放空燃烧或用于发电等，原油则进罐储集，而水则回收后经净化放掉或直接存入污水池。

1.2结构特点

三相分离器的结构分外部结构和内部结构两大部分，其中：

外部结构有进口管程、气出口管程及流量测量、油出口管程及流量测量、水出口管程及流量测量等4部分组成。内部结构包括：破涡器、沉降区（室）、捕雾器、固定（活动）式水堰等组成。

1.3三相分离器的工作过程：

油井来液经进口进入分离器本身腔室内，经过破涡器破涡、减速，散射后高速流体缓冲分散，由于天然气密度远远小于液相，轻烃（C4以下）组分大部分很快进入气相室，少许轻烃组分及溶解气暂时滞留在气液混合区。同时，由于油水的密度差（ρ油＝0.85，ρ水＝1.0）流体在容器腔内向前推进的过程中进一步分离，重组分的水逐渐下沉进入水室，而轻组分的油则越过水堰进入油室。在油井正常生产测试过程中，水堰前上部腔室，始终存在油水混合区（不产水层除外）捕雾网将天然气外排时所携带的少量液滴进一步拦截阻档净化。

二、影响油气水分离效果的原因分析：

理论上讲，经过分离器的分离、隔离后，油水气都各有归宿，经过各自流量管程的计量测量，油气井的相应油气水产量参数即可获得。但在实际工作中，原因也是多方面的，结合油田现场应用分析如下：

2.1气液分离不好，气中带液

2.1.1此种现象的产生，易造成如下不良后果：一方面，液体在气管程中节流阀处聚积，易造成结蜡、冻结，影响气管线的有效通径；其次，在孔板阀处沉积，不仅影响气测的精度，更易在孔板下游由于气体的膨胀吸热而冻结，当累加到一定程度，则可能因气路排气不畅而导致分离器压力调节失衡，从而造成意外事故的发生。

2.1.2造成此种现象的原因经过多井次的分析总结如下：

1）气产量较大，气油比大，在分离器内部，气液混相区所占比例大，油井综合来液的在分离器的停留时间短，气相中的微小液滴未及时沉降分离。

2）凝析气层，凝析油密度低且极易挥发。

3）分离器操作压力设定不合理。过低的操作压力，在液相产量又较大的情况下也会产生此种情况。

4）油室液面设计太高。太高的油液面会减少油气混合区的有效面积，从而影响气中少量油滴或油中少量溶解气的互相脱离。

2.2油水分离不好，油室出口排水，水室排油。

2.2.1油水分离不好，直接后果就是影响油水产量的计量，同时，增大了水排出时对外部环境环境的污染（生产中、水室排出物经计量后直接进污水或紧急放喷池），因污水池中原油成分的含量增加，也增大了排出物的不安全状态，易诱发火灾爆炸事故的发生。

2.2.2原因分析。造成油室排水主要原因有如下几个方面：

1）水产量高，而水出口外排不畅。

2）水位液面设计偏高，使得水、油混合区严重上移，影响了油水的进一步分离，尤其是水堰前面附近的游离水的沉降分离。

3）原油密度大，油水密度差小，分离动力小，沉降所需时间长。当油井产量较高时，油水两相由于时间不足而影响其分离效果。

4）油调节回路失灵，当油室的原油液面低于设定值时，调节阀不能及时关闭。

2.2.3造成水室出油的原因分析

1）油水界面设定太低。

2）水产量太低，而原油密度又偏高（ρ油≥0.92时）。密度差小，混液区域扩大。

3）水调节回路失灵，排水调节阀不能正常工作。

2.2.4油室排气的原因分析。1）油室排气的危害较大：一方面，使得储液罐区可燃气体浓度增大，增加了火灾爆炸的危险性；第二，易造成排油管线堵塞。因气体膨胀吸热性能很好，当高压气体随排油口游动时，由高压区进入常压，快速膨胀吸热，大大降低周围原油的温度，使其粘度增大，流阻增加，影响原油的及时排出，严重时还可造成管线阻塞；第三，影响原油产量的计量，尤其刮板式或涡轮式等容积式流量计的计量精度。

2）原因分析

①分离器本体内温度太低，原油粘度增大，原油与内壁粘附力增强，在原油排出口附近易形成“漏斗”；

②油室液面设定太低，易导致“漏斗”的形成。

③原油本身粘度大，易形成“漏斗”。

三、总结

综上所述，影响分离器本身外部结构设计不合理，环境温度太低等外部因素有关。经过几年的摸索，初步掌握了分离器的运行规律，总结分析出一些具有实际价值的措施方法，现汇总如下：

1、对于已探已采区块，要提前掌握测试油井的地层信息。例如油水特性、临井产能、地层压力等情况，以作参考。

2、每上一口井，都要对分离器进行充分检查：试压、排查、保养、试运行操作等。确保分离器的油气水调节回路、计量仪器仪表的性能良好及各管程通畅无阻，无异常。

3、对于气相比较大（g/o≥500）井，除井口运行保温外，还应对分离器本体，油气水主管程均要采取拌热措施，可采用电加热带、蒸汽管线伴热等措施。

4、合理界定分离器操作压力。

当天然气产量较大（一般大于50000m3/d）时，将其操作压力设定在300－500psi。增大分离器内天然气密度，从而增大分离器内天然气容量，延长气液分离时间，同时增大天然气外排速度，当天然气产量在2000－50000m3/d时，操作压力以100－300psig为宜，这样可减少井口回压，尽量真实反映地层实际产能情况。当气产量小于2000m3/d时，通常井口压力也很低时，此时，矛盾的焦点是尽可能降低井口回压。因此，根据当时外部环境温度及油井实际等条件，在确保油水外排动力足够的前提下，尽可能降低操作压力。

5、油水液面高度等参数的选定。

油室液面高度的选定，原则：确保外排油时不形成漏斗，确保外排气时不吹扫走液滴。基于此，实际生产中，常采取如下措施：

1）当油粘度较小时，界面高度以25－40%为宜。

2）当原油粘度较大时，界面高度以35－50%为宜，必要时可超出50%，但不易超过70%。

水室油水界面的选定原则即最大限度使油水分离。

在实际生产中通常采取措施：

1）当油水密度差在0.08-0.11g/cm3时，说明原油密度较小，界面高度值常选定在25－40%；

2）当油水密度差小于0.08时，其值可选定在35－50%；

3）通常情况下，其值选定在25－50%之间即可。

6、为了确保分离器的安全，有效工作，在正常运行时还应做好如下工作：

1）每30min对油气水各调节系统的气动控制元件排污一次。

2）每60min对气源分离器或打气泵排水排污一次。

3）每15min巡查一次：查操作压力变化情况，气体流量计记录工况，油水室界面变化情况。

4）每60min录取一组数据，同时对井口管汇、地面活动管汇、分离各管程进行渗漏，刺漏排查，保温伴热的检查等。

只要做好了上述工作，基本上可保分离器的正常工作，但并不是任何工况下都能顺利工作，新情况新问题不断涌现，有效的措施及工作方法也将在今后的工作中不断总结完善。

参考文献：

[1]杨琨.高效油气水三相分离器在油田中的应用[J].化工管理,2017(03):18.