油气水分离技术系统讲解
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• 分离设备要具有良好的分离效果，即希望 由分离器分离出的气体中尽量少带液滴， 脱气后的原油中尽量少带气泡。
• 油气分离包括平衡分离和机械分离。
4
1. 平衡分离
• 平衡分离的依据是相平衡原理，组分一定 的油气混合物在某一压力和温度下，系统 处于平衡状态时，就形成一定比例和组成 的液相和气相，这种现象称为平衡分离。 平衡分离是一个自发的过程，它也是决定 油气最终的收率和质量的关键过程。
1.油气分离系统设计应考虑的问题
• 油气一般总是在常压罐内进行最后的分离，因此， 一个油气分离器和一个油罐是二级分离，串联的 两个油气分离器和一个油罐是三级分离。多级分 离通常是指三级以上的分离作业。
8
2. 机械分离
• 把形成的液相和气相用机械的方法分开， 称为机械分离。机械分离把平衡分离的 两相分成独立的系统并用不同的管路分 别输送。
油气分离技术
2010年10月
1
油气分离技术
• 油气分离工艺 • 油气分离器的功能和类型 • 油气两相分离器 • 油气水三相分离器 • 典型分离器的结构
2
第一节 油气分离工艺
• 油气分离方式 • 平衡分离计算 • 分离级数的选择 • 分离压力的选择 • 油气分离系统方案设计
3
一、油气分离方式
• 油气分离是油气处理工艺的主要环节之一。 对油田，选择合理的油气分离工艺通常是 对产品原油收率、设备费用和系统操作性 能的优化。
15
四、分离压力的选择
1.分离压力的选择原则
选择分离压力时，要考虑石油组成和油井井口压 力，各油田的井口压力和组成变化范围很大，无 法提出适合具体情况的各级最优压力的计算公式， 最好拟定多种分离方案，进行闪蒸分离的模拟相 平衡计算，择优选择。 一般来说，采用三级分离时，一级压力范围控制 在 0 . 7 ～ 3 . 5 MPa， 二 级 分 离 压 力 范 围 为 0 . 0 7 ～ 0.55MPa，若井口压力高于3. 5MPa，就应考虑 采用四级分离。
16
四、分离压力的选择
2.分离压力的计算 各级分离压力还没有精确的计算公式，一 般采用经验公式来确定多级分离各级间的 压力比R。其经验公式如下式所示：
R (n1) p1 pn
n—分离级数; p1, …，p2—各级间的操作压力，MPa。
17
五、油气分离系统方案设计
• 海上油气分离系统设计应考虑的问题 • 典型油气水分离系统分析
i1
c
xi 1.0
i1
物料平衡方程：
F V L
F
zi
Vyi
Li xi
11
2. 油气水三相平衡计算
相平衡方程：
yi K1i x1i
yi
c
K2i x2i M i 1.0
i1
物料平衡方程： FFzi VVyiL1 L1Li x21i L2i x2i
6
（2）连续分离
• 连续分离是指系统压力降低过程中，在不 扰动液体的条件下，不断地将逸出的平衡 气排出，直至压力降到常压，平衡气也排 净，剩下的液体进入常压罐。
• 连续分离也称为微分分离，在实际生产中 也很难实现。
7
（3）多级分离
• 多级分离是指保持系统中两相接触的条件下，降 低其压力到某一数值时，停止降压，把降压过程 中析出的气体排出。脱出气体后的液体继续沿管 路流动，降压到另一较低压力时，又停止降压， 把该段降压过程中平衡气排出，如此反复，直至 系统压力降低到常压为止。每排一次气，即为一 级分离；排几次气即为几级分离。
（1）二级分离：大多数用于原油相对密度高、气油比低 和自喷压力低的油田；依靠地层压力进行油气分离时，压 力低于0.7MPa的油田。 （2）三级分离：大多用于中等相对密度原油，中等到高 气油比和中等井口压力（0.7～3.5MPa）的油田。 （3）四级分离：大多用于低相对密度原油、高气油比和 高自喷压力的油田，井口压力高于 3.5MPa的油田。
（2）根据井口压力进行选择，井口压力高的应 增多级数；
（3）根据原油的相对密度进行选择，随着相对 密度的降低，应适当增加级数。
国内外长期实践证明，对于一般油田采用三级或 四级分离，经济效果最好；对于气油比低的低压 油田（压力低于0.7MPa）则采用二级分离经济 效果最佳。
14
三、分离级数的选择
2.推荐分离级数 油气分离的分离级数应根据油气集输系统压力和 油气组成综合考虑确定，有关资料一般都推荐分 离级数为2～4级。
18
1.油气分离系统设计应考虑的问题
对于海上油田，在确定分离系统方案时， 与陆地油田有所不同，有其特殊的限制和要 求。
（1）海上平台受到限制 一般情况下，减少分离级数，节省平台
空间比提高液体原油收率更为经济。增加设 备，加大平台甲板面积，会显著地增加支撑 上部设施的下部结构质量。按经验，平台上 部设备每增加1t，下部导管架和钢结构要增 加1～3t钢材，随之带来了海上安装费用的增 1加9 。
• 平衡分离可分为一次分离、连续分离和多 级分离三种基本方式。
5
（1）一次分离
• 一次分离是指在系统中，气液两相在一直 保持接触的条件下逐渐降低压力，气体也 逐渐从液体中逸出，最后流入常压罐，并 在罐中一次把气液分开。
• 由于这种分离方式有大量的气体从常压罐 中排出并携带走大量液体，增加原油的损 耗，同时油气流一次降压，进常压罐时冲 击很大，故实际生产中并不采用。
12
三、分离级数的选择
1.分离级数的选择原则 从理论上分析，分离级数愈多，最终液体 收获量愈多，但过多地增加分离级数会造 成投资和操作费用大幅度上升，而且超过 三级或四级分离，原油收率的增加幅度则 越来越小。所以应该合理选择分离级数。
13
三、分离级数的选择
1.分离级数的选择原则 （1）根据气油比的高低来选择，气油比高应增 多分离级数；
• 机械分离是对平衡分离的两相进行的一 项加工过程。即便是在理想的情况下， 也只能使平衡条件下的两相彻底分开， 并不能对平衡分离所决定的收率和质量 加以提高。
9
Байду номын сангаас
二、平衡分离计算
• 油气两相平衡计算 • 油气水三相平衡计算
10
1. 油气两相平衡计算
相平衡方程：
yi
Ki xi
c
yi 1.0
• 油气分离包括平衡分离和机械分离。
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1. 平衡分离
• 平衡分离的依据是相平衡原理，组分一定 的油气混合物在某一压力和温度下，系统 处于平衡状态时，就形成一定比例和组成 的液相和气相，这种现象称为平衡分离。 平衡分离是一个自发的过程，它也是决定 油气最终的收率和质量的关键过程。
1.油气分离系统设计应考虑的问题
• 油气一般总是在常压罐内进行最后的分离，因此， 一个油气分离器和一个油罐是二级分离，串联的 两个油气分离器和一个油罐是三级分离。多级分 离通常是指三级以上的分离作业。
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2. 机械分离
• 把形成的液相和气相用机械的方法分开， 称为机械分离。机械分离把平衡分离的 两相分成独立的系统并用不同的管路分 别输送。
油气分离技术
2010年10月
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油气分离技术
• 油气分离工艺 • 油气分离器的功能和类型 • 油气两相分离器 • 油气水三相分离器 • 典型分离器的结构
2
第一节 油气分离工艺
• 油气分离方式 • 平衡分离计算 • 分离级数的选择 • 分离压力的选择 • 油气分离系统方案设计
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一、油气分离方式
• 油气分离是油气处理工艺的主要环节之一。 对油田，选择合理的油气分离工艺通常是 对产品原油收率、设备费用和系统操作性 能的优化。
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四、分离压力的选择
1.分离压力的选择原则
选择分离压力时，要考虑石油组成和油井井口压 力，各油田的井口压力和组成变化范围很大，无 法提出适合具体情况的各级最优压力的计算公式， 最好拟定多种分离方案，进行闪蒸分离的模拟相 平衡计算，择优选择。 一般来说，采用三级分离时，一级压力范围控制 在 0 . 7 ～ 3 . 5 MPa， 二 级 分 离 压 力 范 围 为 0 . 0 7 ～ 0.55MPa，若井口压力高于3. 5MPa，就应考虑 采用四级分离。
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四、分离压力的选择
2.分离压力的计算 各级分离压力还没有精确的计算公式，一 般采用经验公式来确定多级分离各级间的 压力比R。其经验公式如下式所示：
R (n1) p1 pn
n—分离级数; p1, …，p2—各级间的操作压力，MPa。
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五、油气分离系统方案设计
• 海上油气分离系统设计应考虑的问题 • 典型油气水分离系统分析
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c
xi 1.0
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物料平衡方程：
F V L
F
zi
Vyi
Li xi
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2. 油气水三相平衡计算
相平衡方程：
yi K1i x1i
yi
c
K2i x2i M i 1.0
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物料平衡方程： FFzi VVyiL1 L1Li x21i L2i x2i
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（2）连续分离
• 连续分离是指系统压力降低过程中，在不 扰动液体的条件下，不断地将逸出的平衡 气排出，直至压力降到常压，平衡气也排 净，剩下的液体进入常压罐。
• 连续分离也称为微分分离，在实际生产中 也很难实现。
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（3）多级分离
• 多级分离是指保持系统中两相接触的条件下，降 低其压力到某一数值时，停止降压，把降压过程 中析出的气体排出。脱出气体后的液体继续沿管 路流动，降压到另一较低压力时，又停止降压， 把该段降压过程中平衡气排出，如此反复，直至 系统压力降低到常压为止。每排一次气，即为一 级分离；排几次气即为几级分离。
（1）二级分离：大多数用于原油相对密度高、气油比低 和自喷压力低的油田；依靠地层压力进行油气分离时，压 力低于0.7MPa的油田。 （2）三级分离：大多用于中等相对密度原油，中等到高 气油比和中等井口压力（0.7～3.5MPa）的油田。 （3）四级分离：大多用于低相对密度原油、高气油比和 高自喷压力的油田，井口压力高于 3.5MPa的油田。
（2）根据井口压力进行选择，井口压力高的应 增多级数；
（3）根据原油的相对密度进行选择，随着相对 密度的降低，应适当增加级数。
国内外长期实践证明，对于一般油田采用三级或 四级分离，经济效果最好；对于气油比低的低压 油田（压力低于0.7MPa）则采用二级分离经济 效果最佳。
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三、分离级数的选择
2.推荐分离级数 油气分离的分离级数应根据油气集输系统压力和 油气组成综合考虑确定，有关资料一般都推荐分 离级数为2～4级。
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1.油气分离系统设计应考虑的问题
对于海上油田，在确定分离系统方案时， 与陆地油田有所不同，有其特殊的限制和要 求。
（1）海上平台受到限制 一般情况下，减少分离级数，节省平台
空间比提高液体原油收率更为经济。增加设 备，加大平台甲板面积，会显著地增加支撑 上部设施的下部结构质量。按经验，平台上 部设备每增加1t，下部导管架和钢结构要增 加1～3t钢材，随之带来了海上安装费用的增 1加9 。
• 平衡分离可分为一次分离、连续分离和多 级分离三种基本方式。
5
（1）一次分离
• 一次分离是指在系统中，气液两相在一直 保持接触的条件下逐渐降低压力，气体也 逐渐从液体中逸出，最后流入常压罐，并 在罐中一次把气液分开。
• 由于这种分离方式有大量的气体从常压罐 中排出并携带走大量液体，增加原油的损 耗，同时油气流一次降压，进常压罐时冲 击很大，故实际生产中并不采用。
12
三、分离级数的选择
1.分离级数的选择原则 从理论上分析，分离级数愈多，最终液体 收获量愈多，但过多地增加分离级数会造 成投资和操作费用大幅度上升，而且超过 三级或四级分离，原油收率的增加幅度则 越来越小。所以应该合理选择分离级数。
13
三、分离级数的选择
1.分离级数的选择原则 （1）根据气油比的高低来选择，气油比高应增 多分离级数；
• 机械分离是对平衡分离的两相进行的一 项加工过程。即便是在理想的情况下， 也只能使平衡条件下的两相彻底分开， 并不能对平衡分离所决定的收率和质量 加以提高。
9
Байду номын сангаас
二、平衡分离计算
• 油气两相平衡计算 • 油气水三相平衡计算
10
1. 油气两相平衡计算
相平衡方程：
yi
Ki xi
c
yi 1.0