文档介绍：第九章油、气、水分离计量
一、分离器工作原理
(二)分离器的作用
在测试和生产过程中,要精确计量油、气、水的产量,首先必须使油、气、水分离开。油、气、水的分离要借助于分离器,分离器是一种在其内部能使互不溶解的流体相互分开的装置。分离器可以是二相或三相;立式或卧式的。
二相分离的有两个出口,通常是气和液体。液体可以是油或水,或者是二者的混和物。
立式或卧式分离各有其优点。卧式分离器特别适用于产气量大的井。
油气水的分离作用是由于流体密度不同的原因产生的,密度大的成分降落到容器的底部,密度小的成分上升到容器的顶部。
分离过程包括:①气体从液体中分离出来;②油从水中分离出来。
(二)油、气、水分离的条件
分离器是一能承受高压的筒式容器。分离器的压力设置是按照一定的标准设置的,我们可以根据压力控制来选定分离器容积。
要使各种组分分离开来,必须具备以下两个条件:
。
。
密度是分离力,分离的速度取决于流体之间不同的相对密度。由于气体和液体之间的相对密度是1∶20,它们之间的分离是迅速的,通常只需几秒钟,∶1,因此,他们之间的分离时间相对要长些,通常需要1~2分钟。
气体从液体中分离包括两个阶段:
(1)液体从气体中分离出来。
(2)气体以气泡的状态从液体中分离出来。
根据关系式:
V=
Q——流量 V——流体平均速度 A——流动面积
对于某一恒定的流量,增加流动面积可降低流动速度。
从关系式:
我们定义停留时间为:分离器使一定流体以速度V从进口到出口所经历的时间。要想得到好的分离效果,停留时间应当足够长,以便使各组份彻底分离开。
(三)分离器的工作参数
有三个主要工作参数确定分离器的工作状态:
(1).分离器的内部压力。
(2).分离器的内部温度。
(3).气、液界面。
要获得高效的分离,一旦选择好了工作体积,以上参数必须保持不变,使气、液相达到动态平衡,以便能得到正确的油、气产量值。
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发生分离的压力是临界压力。
对于生产分离器,调节压力以便能最大限度地获取液态流体。此压力的确定要从井底样品的PVT分析以及在测试过程中地面取样获得。
在测试过程中,分离器内的液气两相的临界压力是不知道的,它由操作者根据测试情况确定,确定的原则应是使得最少量的液体被气体带走。
分离器内的压力主要是由气体提供的,我们设想分离器内有体积为Vg的气体,初始压力为P0,井口流往分离器内部的气体产量为Qin,从分离器出口的流量为Qout。
根据质量速率定义有:
min,mout进出口的质量。
假如,Qin= Qout那么进入分离器的气体质量等于其出来的质量,结果是在容器内部气体没有增加数量并且压力保持一定。
然而Qin 和Qout 并不平衡。分离器内部气体的总量将发生变化,因此,压力将按下式发生变化。
P十PO=(Δm十MO)
Δm=min-mout
MO=容器内初始气体质量。
R=气体常数。
Z=压缩系数。
T=气体绝对温度。
m=气体分子量。
因为Qin取决于井的流动状况,它是不恒定的,因此,要保证分离器的压力不变,必须调节Qout ,以接近于Qin的变化。
Qout可通过气体出口管线上的控制阀调节,该阀可以响应于分离器压力的任何变化而自动调节,当压力趋于下降时(因为Qin < Qout),此控制阀可关闭,以降低Qout ;当压力升高时,则反之。
(1)分离器的压力调节
分离器的压力调节需在一定的范围内进行,通常要确定此范围的上、下限。

确定分离器工作的上限,应考虑以下两个方面的条件:
第一、PM应当小于分离器工作压力的80%以避免意外地打开安全阀(其压力设计为分离器工作压力的90%)。
第二、需要考虑地面油嘴内的“临界流动状态”,PM应小于油嘴上游压力的50% ,PM的选择应是二者之间的较小值。

分离器最小压力必须能够使分离器内的油从分离器的出口排出。
因此,Pm取决于出油管线的安装情况,如果油直接排入油池或油罐,Pm可以低些,只需克服流动阻力。
如果油必须流经燃烧器,操作者必须考虑有足够的压力Pm,以便油能在燃烧器燃烧完全。
注意较低的分离器压力可导致较多的气体从油中游离出来。如果油中发生气泡,压力应当增加,以便减少油中的气泡,另外,如果油输送到油罐时,从原油中产生的气应保持到最小限度。为此应降低分离器的压力。
(2)分离器的液面:
分离器内部的油气界面应当保持不变,以保证稳定的分离状态。油气界面的变化,可导致