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基本信息

項(xiàng)目名稱：
新型結(jié)構(gòu)的油氣水三相分離器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
該新型結(jié)構(gòu)的油氣水分離器將臥式和立式分離器相結(jié)合，采用仰角設(shè)計(jì)，回避了立式容器內(nèi)油水界面覆蓋面積小和臥式容器油水界面與水出口距離短，造成二次夾帶，分離時(shí)間不充分等缺點(diǎn)。可大幅度降低污水中的原油含量，污水無需進(jìn)一步處理就可在某些高滲透油田直接回注，能高效的滿足國(guó)家油品品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)分離器的工作標(biāo)準(zhǔn)，具有耗能低，效率高，處理量穩(wěn)定，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，便于實(shí)現(xiàn)排污，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
詳細(xì)介紹：
通過對(duì)現(xiàn)有的分離器的調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)重力式分離器在油品要求上有著特殊的優(yōu)勢(shì)，而重力分離器中的臥式分離器和立式分離器各自的優(yōu)缺點(diǎn)有著互補(bǔ)的特點(diǎn)，同時(shí)，隨著原油的開采，隨著注水量的增大，分離器的處理負(fù)荷也增大，為了保證分離器的處理量、分離效率等技術(shù)指標(biāo)，我們提出了仰角式分離器設(shè)計(jì)理念。該新型結(jié)構(gòu)的油氣水分離器將臥式和立式分離器相結(jié)合，采用仰角設(shè)計(jì)，回避了立式容器內(nèi)油水界面覆蓋面積小和臥式容器油水界面與水出口距離短，造成二次夾帶，分離時(shí)間不充分等缺點(diǎn)?？纱蠓冉档臀鬯械脑秃?，污水無需進(jìn)一步處理就可在某些高滲透油田直接回注，能高效的滿足國(guó)家油品品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)分離器的工作標(biāo)準(zhǔn)（分離質(zhì)量和分離程度），具有耗能低，效率高，處理量穩(wěn)定即對(duì)流量的變化不敏感，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，便于實(shí)現(xiàn)排污和液位控制，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 仰角式分離器在集輸工藝上，用fluent軟件對(duì)分離器內(nèi)分離情況進(jìn)行模擬：當(dāng)分離器直徑為0.5m，長(zhǎng)度為2m，傾角為12°時(shí)，油出口含水量為：0.05%,水出口含油量為：75mg/L。模擬的結(jié)果顯示我們的仰角式分離器分離效果明顯高于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的油氣水三相分離器。在結(jié)構(gòu)上，通過改變分離器的放置方式，不但降低了聚并時(shí)間，避免了形成“死油區(qū)”、“死水區(qū)”和常壓分離罐要經(jīng)過放壓和增壓的過程浪費(fèi)能量，也增強(qiáng)了仰角式分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能（如增大了波紋板組的整體浮升面積），另外仰角式分離器采用了使氣液能快速初步分離的布液管，同時(shí)利用油堰板和水堰板避免二次夾帶 ，從不同的角度都提高了仰角式分離器的分離效率，因此仰角式分離器適用于油氣田各個(gè)階段的開采作業(yè)。

作品圖片

  • 新型結(jié)構(gòu)的油氣水三相分離器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作
  • 新型結(jié)構(gòu)的油氣水三相分離器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：目前國(guó)內(nèi)大部分油田的綜合含水量已達(dá)到90%以上，開采出的原油含有大量的水和伴生氣，在高含水的情況下要達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)量就的處理大量的原油采出液，這對(duì)分離器的分離效率和分離處理量提出了新的更高的要求。我們的目的就是研究開發(fā)新型的高效的分離器來解決這一問題。 基本思路：調(diào)研國(guó)內(nèi)現(xiàn)有分離器的優(yōu)缺點(diǎn)及其影響因素——分析影響因素尋找解決途徑——提出制作仰角式分離器的思路——確定仰角式分離器最佳尺寸和最佳傾斜角度——設(shè)計(jì)仰角式分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)仰角式分離器循環(huán)回路——油氣水分離實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證分離效率和改進(jìn)循環(huán)回路——整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出此種分離器的技術(shù)參數(shù)要點(diǎn)。 創(chuàng)新點(diǎn)：改變分離器傳統(tǒng)放置方式，讓分離器傾斜放置，結(jié)合立式和臥式分離器的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)。 技術(shù)關(guān)鍵：仰角式分離器的外形尺寸，最佳傾斜角度確定，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)：分離器分離質(zhì)量，分離器分離程度，分離器的穩(wěn)定性，液面控制精度。

科學(xué)性、先進(jìn)性

世界上一些產(chǎn)油大國(guó)設(shè)計(jì)制造了各具特色的油氣水三相分離裝置。美國(guó)CE-NATCO公司的油水快速分離設(shè)備，采用臥式結(jié)構(gòu)，油氣水軸向流動(dòng)，為提高分離效率，在軸向布置有金屬聚結(jié)器。我國(guó)大慶薩南油田和河南油田采用一系列低耗節(jié)能工藝，使分離器的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)內(nèi)最好水平?，F(xiàn)階段，國(guó)外已開始現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了新型高效產(chǎn)出液分離設(shè)備“仰角式游離水分離器”。 運(yùn)用專門分析流體流動(dòng)的fluent軟件對(duì)分離器內(nèi)分離狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示：當(dāng)分離器直徑為0.5m，長(zhǎng)度為2m，傾角為120時(shí)，油出口含水量為：0.05%,水出口含油量為：75mg/L。與《三相分離器內(nèi)部構(gòu)件試驗(yàn)研究》中提到的場(chǎng)站相比較：勝利油田：油出口含水量為：50%─80%,水出口含油量為：1000mg/L；郝一接轉(zhuǎn)站：油出口含水量為： 5%,水出口含油量為：100mg/L；孤東采油廠一號(hào)：油出口含水量為：22.93%,水出口含油量為：90.71mg/L。我們的仰角式分離器分離效果明顯高于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的油氣水三相分離器。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

該作品處于實(shí)驗(yàn)階段，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證仰角式分離器的性能。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

該作品可以通過模型、圖片、圖紙進(jìn)行展示。

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

該作品入口采用布液管布液加快油氣水初步分離，采用一定的傾斜角度和一定傾角的波紋板組來加快油氣水的分離，水堰板和油堰板防止油水二次混流，采用液位自動(dòng)控制系統(tǒng)控制液位的變化。 1)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯 利用原油采出液自身重力差分離油氣水大大減少了能耗，采用傾角油氣水的分離效率更高，采用傾斜的波紋板組減少了聚并時(shí)間使其處理量更大。 2)操作、清理方便 該作品采用了液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，操作方便。利用仰角使排污清理更方便。 3)適應(yīng)范圍廣 該分離器綜合了立式和臥式分離器的優(yōu)點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于各個(gè)油氣田和場(chǎng)站的作業(yè)。 4)推廣前景廣闊 隨著原油的開采，采出液含水量會(huì)越來越大，分離器的處理負(fù)荷會(huì)越來越大，那么處理量大，分離效率高，分離成本低的仰角式分離器是應(yīng)用的必然趨勢(shì)。 5)處理量大，經(jīng)濟(jì)效益高 當(dāng)其他條件一致且分離器尺寸相同時(shí)，經(jīng)過計(jì)算：仰角式分離器的日處理量和經(jīng)濟(jì)效益分別為立式分離器的4.21倍和臥式分離器的1.43倍。

同類課題研究水平概述

當(dāng)前處理油氣水的分離器的應(yīng)用情況： 隨著原油的開采，原油中的水等雜質(zhì)含量增加，同時(shí)國(guó)內(nèi)外對(duì)分離器的分離質(zhì)量和分離程度都有很高的要求。近幾十年來國(guó)外的學(xué)者就新型結(jié)構(gòu)的高效分離器進(jìn)行了大量的探索和研究，獲得了一定的成果；我國(guó)在分離器方面的研究技術(shù)還不是很成熟，目前采用的分離器有立式和臥式分離器，仰角式分離器處于研究階段如潘攀的論文《高效仰角式游離水脫除器分離特性的研究》。針對(duì)油水的分離目前有兩種分離方式即重力分離和旋流分離。 1 重力分離 重力分離的主要分離作用都是利用生產(chǎn)介質(zhì)和被分離物質(zhì)的密度差來實(shí)現(xiàn)的。在集輸系統(tǒng)中，由于單井生產(chǎn)量的遞減、新井投產(chǎn)以及配氣要求等原因，氣體處理量變化較大，重力式分離器則能適應(yīng)較大的負(fù)荷波動(dòng)。 1.1 立式和臥式分離器 傳統(tǒng)上，油田常用的重力沉降設(shè)備為常壓儲(chǔ)罐式沉降器，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容量大、沉降時(shí)間長(zhǎng)、操作管理簡(jiǎn)單，但此種儲(chǔ)罐式沉降式分離器暴露出以下缺點(diǎn)：罐內(nèi)存在大量的“死油區(qū)”和“死水區(qū)”；常壓分離罐要經(jīng)過放壓和增壓的過程浪費(fèi)能量并容易出現(xiàn)憋罐的事故；罐底面積大，清砂困難。 國(guó)外臥式油水分離設(shè)備中最有代表性的是美國(guó)API游離水分離器。而后美國(guó)C-E Natco公司又在API的基礎(chǔ)之上，開發(fā)出了Performax填料式分離器，其縮短了沉降距離，加快了液滴分離的過程。同時(shí)，大港油田開發(fā)陶粒分離器。 1.2 仰角式分離器 高效仰角式分離器將立式和臥式游離水分離器相結(jié)合，來液進(jìn)口位于管式容器的上行端，水中油珠能聚結(jié)并爬高上行至頂端油出口，而水沉至底端水出口排除。 該設(shè)備仰角小于12度，長(zhǎng)18.3米，直徑為1372mm和914mm兩種規(guī)格。 仰角式分離器的脫水效果與常規(guī)臥式設(shè)備相比，仰角式分離器處理后，水含油最低75mg/L,明顯小于國(guó)內(nèi)臥式設(shè)備的出水含油量，也可以節(jié)省污水處理費(fèi)用。據(jù)資料報(bào)道，仰角式游離水分離器的費(fèi)用只是常規(guī)游離水分離器的1/3~1/5。截止2001年底，全世界共推廣應(yīng)用了50套。 2 旋流分離 旋流分離是利用液體、氣和固體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離心力不同來實(shí)現(xiàn)分離的。目前主要有兩大發(fā)展趨勢(shì):一是以英國(guó)Southampton大學(xué)為代表的靜態(tài)旋流分離技術(shù)；二是以法國(guó)NEYRTEC和TOTALCEP為代表的動(dòng)態(tài)旋流分離技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)。
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