HNS-Ⅲ三相分離器技術的應用
摘要：樁1接轉站是一個油、氣、水分輸的大型接轉站，具有處理液量高、原油物性差、管理設備多、工藝流程復雜等特點，自1996年投產以來，由于油田開發的迫切需要，曾先后經歷過十余次改造。針對該站工藝、設備老化的實際情況，2005年8月再次進行改造，應用河南石油勘探局設計院HNS-Ⅲ型高效三相分離器技術解決了原流程處理量小、設備工藝老化、處理效果差、自動化程度低的問題，取得了較好的實用效果。
關鍵詞：分離 自動 工藝
1、概述
樁1接轉站是我區進液量最大的一個接轉站，現進站液量約14000m3/d，其中分水量11000m3/d，外輸含水油量3000m3/d，純油量500t/d，綜合含水率96%，地面原油密度0.9452，粘度396.2mPa.s，凝固點18℃，地層水屬NaCl型，總礦化度13989.7mg/l，來油溫度60℃，井排來油壓力0.28MPa。
2、改造前工藝流程
各計量站來液（60℃）進站內的氣液兩相分離器（2臺φ2.4×10300），脫氣后進入700 m3、400 m3沉降罐進行沉降分離；分離出的含水油進400 m3油罐后經外輸泵進行升壓、計量外輸；脫出污水進2座200m3水罐進一步沉降后經外輸泵進行升壓、計量外輸。
流程即：
3、生產中存在的問題
由于近幾年我區原油產能的不斷提高，進站液量也隨之增加，該站原有的設計處理能力已無法滿足生產實際的需要，在生產過程中存在著以下問題：
3.1處理能力不夠。
隨著油田開發的不斷深入，綜合含水率逐年上升，邊底水活躍的樁1塊需要大泵提液增加原油產量，導致進站液量已遠超出原設計的處理能力，加上生產設備的老化，特別是二臺氣液分離器的功能單一，僅能實現脫氣功能，不能實現油、氣、水三相分離，為后段的大罐沉降和油、水外輸增加了很大的負擔。
3.2工藝流程復雜、設備落后。
3.3設備多，管理操作不方便，維修工作量大。
3.4自動化程度低，工藝落后。
液位、壓力、界面等重要參數全是手動控制，這樣不但勞動強度大，而且最主要的是會造成生產運行不平穩。油水混合液進入700 m3、400 m3沉降罐后靠自然沉降分離油水，污水進入2座200 m3污水罐后滯留時間只有30-40分鐘，不能較大程度的將污水中乳化油脫出，外輸污水含油指標高達800mg/L以上，導致下游的污水處理站污水外排含油指標達到60mg/L以上，增加了隔油池、氧化塘的管理工作量。
4、改造后的脫水工藝
針對以上提到的問題，我區于今年8月份引進了河南油田設計院的高效三相分離器，以改變脫水工藝落后的局面，解決生產中存在的困難。該分離器應用了來液旋流預脫氣、水洗破乳、高效聚結、斜板除油、除砂和油水界面控制等數項新技術，單位體積處理能力為傳統設備的6～8倍，較好的解決了油田脫水系統中存在的這些問題，使含水原油的脫水工藝達到了更高的水平。
改造后接轉站脫水工藝采用二臺HNS型高效分離器，實現一段脫水工藝流程，即各計量站來液（60℃）進入高效分離器后，進行油、氣、水分離，分離出的含水原油進緩沖罐經外輸泵進行外輸；脫出氣經壓力控制外輸；脫出的含油污水自壓進污水罐經外輸泵外輸。
流程即：
5、三相分離器關鍵技術
作為改造的核心設備——高效三相分離器，其主要工作原理為：油、氣、水混合液進入預脫氣室，靠旋流分離及重力作用脫出大量的原油伴生氣，該氣體與分離器內脫出的殘余氣體一起進入氣包，經捕霧器除去氣中的液滴后流出設備，經流量計計量、壓力控制后進入站外氣體集輸系統。而預脫氣后的油水混合液（夾帶少量氣體）經導流管進入分配器和水洗室，在經過含有破乳劑的活性水層洗滌破乳、高效聚結填料的整流、穩流后，有效的降低了來液的流動雷諾數，加快了油、水分離的速度，提高了油、水分離的效果，再通過沉降分離室的進一步沉降分離后，脫水原油翻過隔板進入油室，并經液位控制、流量計計量后流出分離器；含油污水靠壓力平衡經導水管進入水室，經液位控制、流量計計量后流出分離器，從而達到油、氣、水三相分離器之目的。
HNS型三相分離器采用的主要技術：
5.1旋流預分離脫氣技術：使傳統的氣相空間由50%降到5%左右，提高了設備利用率。
5.2水洗破乳技術：將油中沉水變為水中浮油，加快了油氣水分離速度。
5.3聚結填料：乳化液通過微孔板的“梳理”，加速水滴聚結，使小水滴變為大水滴，從而加快脫水速度，提高脫水效率。
5.4油氣二次分離、撲霧技術：除油器合置在設備本體，使脫出氣攜液量降低。
5.5變傳統的油水界面控制為液位控制：使油水界面控制操作更為實用可靠、安全。
5.6設置油水界面調節器：使油水界面根據現場情況的變化而進行調節，增加其可操作性和適應性。
5.7根據具體需要設置排污除砂裝置，定期排污、排砂，延長檢修周期。
5.8配套經濟、可靠、實用的氣動儀表、電動浮球等。
下圖為HNS型三相分離器結構和配套自控流程圖：
6、應用效果
通過三個多月來的生產運行來看：
6.1、該設備采用可靠的先進技術，根據原油產量、含水、生產參數、油氣水物性等數據，在設計上充分考慮三相分離器脫水系統的可靠性、靈活性和適應性。
6.2、設備在自行脫水的同時，具有污水處理功能，降低了運行成本，提高了生產效益。
6.3、提高了樁1站自動化管理水平。根據工藝流程配置的相應儀表及控制系統，滿足高效分離器及緩沖罐在正常生產情況下的各種工藝參數的自動調節及控制，保證分離器、緩沖罐的平穩有效運行。
在控制方面采用氣動儀表配PLC控制系統控制方式，具備分散控制、集中管理的功能，配備微機并留有備用接口，可滿足處理設備增加后的控制要求。所配的儀表有：溫度檢測采用溫度變送器，壓力檢測采用壓力變送器，油、水室液位采用電動浮球液位變送器，分離器壓力和油、水室液位由氣動調節閥控制；液位計配套電伴熱。緩沖罐液位采用雷達液位計檢測，并與目前外輸泵變頻器連鎖，實現外輸泵頻率與緩沖罐液位自動調節功能。
6.4、外輸污水含油指標大幅降低。通過三相分離器聚結整流沉降懸浮、沉降罐和污水罐的三級沉降，污水含油指標由投產前800mg/L降至80mg/L（最低時在30mg/L以下），為下游污水處理站有效控制外排水質起到決定作用，效果明顯。
7、存在問題
7.1、自8月份投產后的三個月時間，三相分離器基本排不出砂來，分析是由于排砂口為倒U型管結構，投產之初油砂平鋪在分離器底部，只能排出排砂口下少量油砂，直到排砂口周圍聚砂呈錐狀后，才可正常排砂（11月上旬開始出砂量逐漸增多，4車/3天）。
7.2、分離器是按照進液14000m3/d、分水11000m3/d設計的，人為控制只能靠調節器微調，理論上要求進液量要相對平穩，才能達到較好運行狀態，但在實際運行中由于油井及管網的各種故障會導致進液量階段性忽高忽低，水相影響較小，油相分離量相對波動較大，導致外輸液量不穩，引起交油量波動。
7.3、整個系統自動化程度高，任何控制環節出現故障都影響正常運行，僅投產至今水相、氣相的氣動調節閥曾出現過多次閥卡和失靈現象，雖廠家及時到現場維修、處理后正常，這也反映到部分儀表部件存在質量問題，有待于改進。
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