第4章 油气分离设备第3节

第三节三相分离器三相分离器的结构；油水界面控制；工艺计算。一、三相分离器的结构图4-3-1卧式三相分离器结构（1）1.三相卧式分离器如图4-3-1所示，是一个带有界面控制器和堰板的典型卧式分离器。堰板保持油位，液位控制器保持水位。油掠过堰板，堰板下流的油位由液位控制器来控制，排油阀又由液位控制器来操纵。如图4-3-2所示，是按“槽和堰”设计的卧式分离器，这种结构就不需要液体界面控制器，在堰板处液位的控制，是用简单的变位浮子来实现的。而油槽内的液位是由一个能操纵放油阀的液位控制器来控制的。水从油槽下面流过，然后再流过水堰板，水液位是由一个能操纵放水阀的液位控制器来操纵的。1.三相卧式分离器图4-3-2卧式三相分离器结构（2）2、立式三相分离器如图4-3-3所示，是一立式三相分离器结构示意图。一个降液管用来输送液体，不致干扰撇沫作用的产生。一个连通管用来平衡下段和气体分离段的压力。分配器或降液管出口位于油水界面处。在处理含固体颗粒的油气水分离时，可设计成锥体底部，与水平线成450或600角度。图4-3-3立式三相分离器结构二、油水界面检测油水界面检则方法；液位控制。1.油水界面检则方法油水界面检测方法主要有电阻法、电容法、微差压法、短波吸收法。由于插入三相分离器中的电极容易结垢，造成测量误差，现电阻法和电容法测量油水界面的方法已很少使用。（1）微差压法是利用差压计，接受油水界面变化所引起原油和水静水压差的变化来操纵出水阀的开度，实现油水界面的控制。微差压法的优点是克服电极接触油水介质造成的腐蚀、结垢的影响，无论油水界面是否明显，都能够正常工作。缺点是油水相对密度差要求大于0.1，否则微差压计不能正常工作。（1）微差压法（2）短波吸收法短波吸收法是将电能以电磁波的形式传到油水介质中，根据油、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制油水界面。目前，在油田采用的油水界面变送器，能消除低频干扰，适用不同工况下介质的使用。短波吸收法法的优点是克服了电极易腐蚀、结垢、挂油等现象，界面控制稳定可靠。缺点是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养。（2）短波吸收法2.液位控制图4-3-4表示在立式分离器内通常采用的三种不同的液面控制方法。第一个是严格的液位控制。一个位移浮筒用来控制油气界面，调节放油管的控制阀。另一个界面浮筒用来控制油水界面，调节水的出口阀。没有使用内部档板或堰板。适用带有砂粒和固体的工况。图4-3-4三相分离器的液位控制第二方法表示使用一个堰板来控制油气界面处于一个不变的位置。油水更好分离，提高了油水分离程度，它的缺点是油箱占据了容器的部分空间，制造费用增加。另外，沉积物和砂子可能集积在油箱内，很难排除，2.液位控制

第三个方法使用了两个堰板，取消了一个界面浮筒，油水界面位置是用相对于油堰高度或出口高度的外部水堰板的高度来控制的。这个类似于卧式分离器的油槽和堰板的设计。这种系统的优点是取消了界面液位控制。缺点是它需要另外的外部管线和空间。2.液位控制三、三相分离器计算两相分离器的设计原则和各种计算公式同样适用于三相分离器的油气分离部分。水中油滴和油中水滴在分离器内的运动一般在层流范围内，油水两相的分离沉降分离可用斯托克斯方程计算

w—油滴上升或水滴沉降速度，m/s；

d—油滴或水滴的直径，m；μ—连续相的粘度，Pa·s；ρw—水的密度，kg/m3。三、三相分离器计算

由于油的粘度远大于水的粘度，一般为水的5～20倍或更高一些，故从水中分出油滴要比从油中分出水珠容易得多，三相分离器的设计常以从原油中除去水滴为主要依据。一般希望分离器能将500μm粒径的水珠从油中分离出来，若能达到上述要求，则不加添加剂一般就能使原油含水率降至5％～10％左右。三、三相分离器计算为了保证水中油滴或油中水滴有适当的时间碰撞结合成较大的油滴或水滴以便分离，在设计分离器时，油水两相所需的滞留时间同