5.1 油气分离

    石油大学出版社出版的《油气集输》(冯叔初等编)中指出，国内外长期实践证明：对于一般油田采用三级或四级分离，经济效益最好；对于气油比低的低压油田(依据地层剩余压力进行油气分离的压力低于7大气压)则采用二级分离，经济效益较佳。

    原石油工业部科技情报所1974年出版的《国外油气分离器及高产油田的分离流程》中综述：处理工艺都采用多级分离，一般采用二级、三级、四级。二级分离大多都用于原油相对密度高、气油比低和自喷压力低的油田；三级分离大多用于原油相对密度中等，中、高气油比和中等井口压力油田；四级分离大多用于原油相对密度低、高气油比和高自喷压力的油田，四级分离也用于需要外输高压天然气或用高压天然气保持油层压力的油田。

5.1.2  立式重力分离器是利用重力作用使液滴从气流中分离下来。油气水混合物经入口分流器初步分离后原油在重力作用下流入分离器的集液区，来自入口分流器的气体向上进入重力沉降区，被气体携带的油滴在该区靠重力沉降至集液区，未沉降的油滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合并成大油滴，在重力作用下流入集液区。立式重力分离器的一般结构包括入口分流器、重力沉降区、集液区和捕雾器四部分。立式分离器适合于处理含固体杂质较多的油气混合物。在气油比很高、气体流量较小且液体停留时间较短时，采用立式分离器。

    卧式重力分离器的工作原理与立式分离器相同，油气水混合物经入口分流器初步分离后原油在重力作用下流入分离器的集液区，来自入口分流器的气体水平地通过液面上方的重力沉降区，被气体携带的油滴在该区靠重力沉降至集液区，未沉降的的油滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合并成大油滴，在重力作用下流入集液区。集液区具有一定体积，是原油流出分离器前有足够的停留时间，同时集液区也提供缓冲容积，均衡进出分离器原油流量的波动，能为下游设备提供较稳定的流量。对于普通油气分离，特别是可能存在乳状液、泡沫或用于高气油比油气混合物时，卧式分离器较经济。

    三相卧式分离器，油气水混合物进入分离器后，入口分流器把混合物初步分成气液两相。液相进入集液区，在集液区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，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度，气体水平地通过重力沉降部分，经除雾器后由气出口流出。分离器的压力由设在气管上的阀门控制。油气界面的高度依据液气分离的需要可在1/2到3/4直径间变化。

5.1.3  重力沉降分离的工艺计算参数：

    1  关于分离液滴的最小直径，国内外有关资料的推荐值基本一致，即100μm。为保证分离效果，一般要求在分离条件下分出气体中带走的油量不超过50mg/m3，实测说明，只要保证将直径大于10μm的油滴从气体中除去，就能达到这个要求。分离器设计时，一般考虑是将大于100μm的油滴在油气沉降分离时都能沉降下来，而大于10μm的油滴是当气体进入捕雾器时，将之捕集下来。

    2  油气分离器既要从气体中分离出液滴，又要从液体中分离出气泡，所以计算分离器处理能力时，应对处理气体和液体能力分别计算。油气分离器液体处理能力，受液体性质和操作条件影响较大，从理论上计算分离器处理液体的能力比计算处理气体的能力更困难。因此在计算液体处理能力时，只满足液体在分离器中有足够的停留时间。液体在分离器中的停留时间等于分离器中的存液容积除以液体的流量。美国石油学会标准《油气分离器规范》API Spec 12J R(2009)中规定，两相分离器内液相停留时间的基本设计参数见表1。根据大多数的使用经验，两相分离器中的液相停留时间取1min～3min的范围就已足够，对于起泡原油，所需停留时间为5min～20min。

表1  油气分离器内的液相停留时间

    3  在油气混输时，工艺方面影响分离效果的诸因素中，最本质的因素是物流的波动。所谓波动，就是气液流在集油管流动过程中，在其长度方向出现的气液段塞流，这种气液段塞流会交替地进入分离器。在液体段塞到来时，分离器出现的是短时间液体过载；气体段塞到来时，分离器出现的是短时间的气体过载。为了消除物流的不均匀性，以保证分离装置的正常工作，安装分离器的实际台数应为计算台数的1.5倍～2倍。因此暂取物流波动系数为1.2倍～1.5倍。

5.1.4  按照实际生产情况，油气分离器检修工作量较小，能够长期连续运行。但是，由于清砂，仪表维修等因素，分离设备需不定期停运，因此规定分离设备一般应不少于2台，当一台停运时，另一台可以维持生产。以往的生产实践证明，当含有大量气体的原油直接进入事故油罐时，会引起油罐严重振动，对油罐造成损害。特别是一旦大量气体从油罐散入大气，蔓延到整个场区，会造成不安全因素。因此不应允许未经分离的油气混合物直接进入事故油罐。所以对设事故油罐的站，仍要求分离设备一般应不少于2台。