淺析離心式分離設(shè)備在海上平臺(tái)油氣處理的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
一、油氣分離概述
隨著油氣水和固液分離技術(shù)的發(fā)展，高效快速分離油氣的技術(shù)不斷成熟，海上油田開(kāi)采常用的油氣分離方法主要有重力分離、碰撞和聚結(jié)分離、離心分離等幾種形式。離心指“利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把混合物中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)”的一種離心分離方法。既達(dá)到了油水的精細(xì)分離，而且能提高油氣輸送效率。當(dāng)前用于海上平臺(tái)油氣處理的離心式分離設(shè)備，具有很高的要求，不僅要求具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安全可靠、分離效率高、處理量大的優(yōu)點(diǎn)，還要易于海上的安裝和維護(hù)。海上的分離設(shè)備還要盡量適應(yīng)多相流的各種流態(tài)、防止段塞流帶來(lái)的劇烈擾動(dòng)影響。所有這些要求，使分離器的開(kāi)發(fā)和研制成為油氣開(kāi)采中的一項(xiàng)至關(guān)重要的內(nèi)容，成為海上油氣開(kāi)采和輸送中一項(xiàng)亟待提升的重要技術(shù)。
二、油氣水分離技術(shù)概述
2.1 分離技術(shù)的分類
對(duì)油氣進(jìn)行分離是通過(guò)在一定的溫度和壓力下進(jìn)行操作，使油氣混合物達(dá)到平衡狀態(tài)，使混合物達(dá)到平衡，使油中的氣析出、氣中的油凝析，然后對(duì)其中的游離水進(jìn)行分離。這個(gè)過(guò)程需要借助分離設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要通過(guò)分離機(jī)等設(shè)備將井流混合物分離出來(lái)，成為油、氣等單一狀態(tài)。對(duì)油、氣、水進(jìn)行分離時(shí)，通常根據(jù)它們的不同密度采用沉降法進(jìn)行分離，但分離中液滴的沉降速度和連續(xù)相的特征很大程度上影響著分離效果；重力分離指的是“利用流體組分的密度差，較重的液滴從較輕的流體連續(xù)相中沉降分離出來(lái)”；碰撞和聚結(jié)分離指的是“流體在正常流道內(nèi)碰撞障礙物，夾帶的液滴附著在障礙物上從而被分離出來(lái)，再與其他顆粒聚結(jié)從連續(xù)相中分離”；離心分離指的是“當(dāng)一個(gè)兩相流運(yùn)動(dòng)方向改變時(shí)，密度大的會(huì)更加向直線方向運(yùn)動(dòng)，和容器發(fā)生碰撞，便于密度小的流體相互自然分開(kāi)”，通常要借助于離心機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。離心機(jī)是利用離心力，對(duì)液體與固體顆粒或液體與液體混合物中各組分進(jìn)行有效分離的一種機(jī)械，主要是用于分離懸浮液中的固體顆粒和液體，或分離乳濁液中兩種不同密度、互不相溶的液體。下面主要對(duì)離心油水分離技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。
2.2 離心分離計(jì)算公式
油水混合物一般從離心油水分離機(jī)的切線進(jìn)入，當(dāng)離心分離的流態(tài)是層流狀態(tài)時(shí)，可借助斯托克斯定律來(lái)對(duì)其離心分離速度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：W=d20g（pW-pL）18μ，其中W表示油滴或水滴的沉降速度；d表示油滴或水滴的直徑；pW和pL分別表示重、輕組分的密度；μ表示連續(xù)相的黏度。
2.3 離心技術(shù)工作原理
在懸濁物中，含有細(xì)小顆粒的懸浮液處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，受到自身重力作用，懸浮的顆粒會(huì)逐漸的向下沉淀，下沉速度取決于粒子的比重，比重越大下沉越快。密度小于液體的細(xì)小粒子反而會(huì)漂浮上來(lái)。細(xì)小輕微的顆粒受到重力場(chǎng)的作用會(huì)向下移動(dòng)沉降，移動(dòng)的速度取決于微粒的大小、形態(tài)和密度，同時(shí)又受到重力場(chǎng)的強(qiáng)度和液體密度的影響。另外，微小的顆粒在液體中向下沉降時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生物理擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散是無(wú)法控制的，不受任何外界條件的限制和制約，其擴(kuò)散程度與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越快。對(duì)于沉降來(lái)說(shuō)，其有一定的條件限制，必須受到外力作用時(shí)才能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其與物體的質(zhì)量成正比，顆粒越大沉降的越快，反之越慢。這就不難理解利用離心機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，就可以加速細(xì)小微顆粒的擴(kuò)散和沉降運(yùn)動(dòng)。
2.4 油氣水分離設(shè)備實(shí)施方案
油氣水高效分離器通常結(jié)合離心、重力、膨脹、振動(dòng)多種分離原理，研究和開(kāi)發(fā)高效、準(zhǔn)確的油氣水分離裝置。設(shè)計(jì)出設(shè)備后要通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)分別檢驗(yàn)離心、重力、膨脹、振動(dòng)原理對(duì)油氣水分離的有效程度，并針對(duì)海上的工作環(huán)境進(jìn)行不斷的改進(jìn)和修正，成熟后進(jìn)行定型開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。
三、結(jié)束語(yǔ)
利用離心分離設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)海上原油、水及含砂的分離處理，更好地滿足成品油生產(chǎn)、運(yùn)輸和外銷任務(wù)，大量的工作實(shí)踐證明離心分離設(shè)備在海上油氣田分離作業(yè)中技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，取得了良好的生產(chǎn)效果，在海上油氣生產(chǎn)處理作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了海上石油開(kāi)采業(yè)的健康和高效發(fā)展。
