1、简述油、气、水三相分离器姓名：关雪莲第五采油厂第五油矿高四队2012 年 6 月简述油、气、水三相分离器（关雪莲 大庆油田第五采油厂第五油矿）摘要：地层中到达油气水井口并继而沿出油管或采气管流动时，随压力和温度条件的变化，常形成油气水三相。根据相平衡原理，组成一定的石油，在某以压力和温度下，就有确定的气液相组成和数量，压力温度改变时，气液相组成和数量也随之改变，这就是平衡分离。为满足油田储存和管道输送的需要，必须将已形成的油、气、水三相分开，用不同的管线输送这称为物理或机械分离。把管路内自发形成并交错存在的油、气、水三相分离为单一相态的过程，通常在分离器中进行，它是油气田用的最多、最重要的设备
2、之一。油井产物内常含有水，含水油井产物进入分离器后，在油气分离的同时，由于密度差，一部分水将与原油分离沉降至分离器底部。因而，处理这种含水原油的分离器必须有油、气、水三个出口，这种分离器称为三相分离器。一、 分离器类型油气田上使用的分离器，按其外形主要有两种形式，即立式和卧式分离器。此外，还有偶尔使用的球形和卧式双筒体分离器等。按分离器的功能可分为油气两项分离器、油气水三相分离器；计量分离器和生产分离器；按其工作压力可分为真空（6MPa）分离器等；按其工作温度可分为常温和低温分离器。按分离所利用的能量可分为重力式、离心式和混合式等。二、 三相分离器的原理和结构（一） 三相分离器的工作原理图 1
3、 卧室三相分离器1-分流器；2-控制阀；3-捕雾器；4-堰板；5-油室；6-水；7-油和乳状液如图 1 所示的三相卧式分离器，油气水混合物进入分离器后，入口分流器将混合物初步分成气液两相，液相引至油水界面以下进入集液区。在该区内，依靠油水密度差使油水分层，底部为分出的水层，上部为原油和含有分散水珠的原油乳状液层。油和乳状液从堰板上方流至油室，经由液位控制的出油阀排出。水从堰板上游的出水阀排出，由油水界面控制排水阀开度，使界面保持一定高度。分流器分出的气体水平的通过重力沉降区，经除雾后流出分离器。分离器压力由安装在气体管线上的控制阀控制。分离器的液位依据气液分离需要可设在 0.50.75m 间，
4、常采用 0.5m。图 2 立式三相分离器1-分流器；2-压力控制阀；3-捕雾器；4-平衡管；5-堰板；6-液位控制阀；7-配液管8-降液管如图 2 表示立式三相分离器原理图。设在油水界面下方的配液管使油水混合物在容器整个界面上分布均匀。自配液管流出的油水混合物在水层内经过水洗，使部分游离水合并在水层内。原油向上流动中，原油内携带的水珠向下沉降；水向下流动时，水内油滴向上浮升，使油水分层。原油内释放的气泡上浮至上方的气体空间，该空间有平衡管与入口分流器分出的气体汇合，经除雾后流出分离器。（二）三相分离器的油水界面控制卧式和立式三相分离器有三种原理相同的油水界面控制方式，这里着重对卧式做详细介绍，
5、如图 3 所示。图 3 油水界面控制图中第一种方法用界面浮子控制排水法开度，使油水界面保持在一定的高度范围内。由于分离器内设有隔板，故容器的有效容积大、制造简便、容易清除容器内存积的砂和油泥。缺点是：若水位控制器或排水阀失灵，原油可能进入排水管线；若油面下降，气体可能进入出油管线，为此在出油管的端部可装T 型入口；若油水界面间存在较厚的原油乳状液，则油水界面的控制很困难；此外，原油发泡会影响气液界面计量的指示值。第二种控制方法是用油堰控制气液界面，全部原油在排出容器前必须上升至油堰高度，所以分离器流出原油的质量较好。缺点是油室占一定容积，使分离器油水分离的有效容积减少，影响分离效果；由于存在油
6、室和隔板，不但制造费用增加，也不易清除容器和油室内的积砂和油泥；与第一种控制方法相同，油水界面用加重浮子控制，不适应油水间存在乳状液的工况。第三种控制方法是在容器内设油堰和水堰，控制进入油室和水室的液面，用油室和水室的气液界面浮子控制各自的排出阀，由于气液密度差大，浮子能有效的控制油位和水位。这种方法最大的优点是，当油水间存在乳化油层时不影响分离器正常工作。在油室两侧的液体构成连通器，油堰高度确定了油气界面的位置，油堰和水堰的高度差确定了油水界面的位置。由此可知，当原油瞬时流量增大时，越过油堰的油膜增厚，加大了油水堰板的高差使油层高度增加，油室应有足够深度，防止原油通过油室下方流入油室的右侧进
7、而流入水室。相反，水瞬时流量增大时油层变薄，会有较多原油从油层流入油室。为减小这种波动，油堰和水堰应有足够的宽度和水平度。在油田生产实践中，广泛采用第二、第三种控制方法，当油水密度差较大、容易分层、油水界面清晰时可使用第二种控制方法，否则用第三种控制方法。（三）油水分离在三相分离器内，把油气水混合物试样静止至于试管内，观察油水分层情况，水层厚度随沉降时间的延续而增加，原油内含水率降低。开始水层厚度随时间迅速增加，原油含水率迅速降低。一段时间（各种不同密度的原油、水混合物的性质不同，时间长短不一，一般为 320min）后水层厚度基本不再增加，原油含水率的降低趋势平缓。此时分出的水称游离水，水层上
8、方为含水率较多的油水混合物称油水乳状液，顶层为含水率较少的原油。试管静止状态下分出游离水的时间大于三相分离器内分出游离水所需的时间，因为三相分离器常使用水洗技术促使分出游离水，同时在流动状态下会加速水珠的合并和沉降。三、 分离器的缓冲及除砂（一） 缓冲液体在分离器内不但要求有必要的停留时间，有时还要求分离器有必要的缓冲容积，即分离器进出液量瞬时不平衡时仍能在一定时间内维持正常工作，具有这种功能的分离器称为缓冲分离器。我所实习的中转站目前所采用的就是卧式缓冲分离器。正常运转时缓冲分离器保持正常液位，当分离器瞬时来液量大于排液量时分离器液位升高，小于排液量时液位降低，当液位升至容许最高液位或降至容
9、许最低液位时发出警报。缓冲分离器正常液位和最高（或最低）液位间所对应的体积称缓冲体积，分离器不排液时流满缓冲体积所需的时间称缓冲时间。事实上，所有分离器都有一定能力适应来液量和排液量的不均衡，只是对缓冲分离器的这种能力有明确和较高的要求而已。（二） 除砂在油气水三相分离器底部会沉积砂、水垢、铁锈、油泥等固体杂质，如不及时清除将减小容器的有效容积、阻塞流道、加速细菌繁殖和腐蚀、干扰液位控制，还影响阀、计量仪表、泵的正常工作。对立式分离器可在器身内部安装锥底，锥底与水平面的夹角为 4560，以利于固体杂质的排放。锥底与分离器外壳间的空间应和分离器气体空间用平衡管相连，改善锥底受力情况。卧式三相分离
10、器底部沿长度方向设若干排污口、除砂管汇和挡砂盘，用带压水（即为油田污水）经除砂喷管高速喷射沉积物使其流化后，从排污口排出。除砂管内水的压力至少比容器操作压力高 0.2MPa，喷射流速不小于 6m/s。挡砂盘的作用是防止沉积物堵塞排污口。四、 结论最早的油气分离器基本上是空筒结构，随着技术的发展，分离器的内部结构日趋完善。分离器各种内部结构的功能无非是促进气液达到平衡状态，强化油气水分离，以便在规定处理量和分离质量的前提下，尽量减少分离器的结构尺寸。针对各油田特点和处理要求，来选择不同结构的分离器。参考文献1 贺杰，蒋明虎 .油气分离器M.石油工业出版社，1996.2 蒋明虎，赵立新，李枫.分离技术M.哈尔滨工业大学出版社，2000.3 赵立新.用于油田污水处理的分离技术的理论与实验研究D.哈尔滨工业大学，2004.4 王跃进，袁惠新，赵晓梅.油气水分离技术在石油工业中的应用J.石油矿场机械.2003，32(1) ：2224 .5 贺杰，宋华 .气液分离器特性参数研究N .石油学报.2011，17(1)：147153.6 王尊策，时培明，张淑艳.油水分离内部流场的数值模拟J .2004，28(6) ：2224.7 戴光清，郭荣，李建明.油气水三相分离器湍流特性研究J.流体机械，1996(11)：3537 .
