CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文介紹了油井出砂給油氣集輸系統(tǒng)造成管道和工藝設(shè)備磨損堵塞、降低設(shè)備處理能力、控制操作失靈、流程不密閉、油氣損耗大等危害:文中著重?cái)⑹龅孛婕斚到y(tǒng)除砂工藝技術(shù)分另l]是密閉除砂二多相分離器除砂、大罐沉降除砂、過(guò)濾除砂二離心機(jī)除砂等二本文最后總結(jié)了在地面除砂工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，這些除砂工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用都取得了很好的效果，現(xiàn)均已在石油系統(tǒng)推廣應(yīng)用

1.油井出砂的危害及原因

????油井出砂可以給集輸系統(tǒng)造成很大危害:

????(1)在用于控制液位報(bào)警的油水界面浮子上若有砂沉積可以造成操作和控制失靈:在加熱裝置的表面沉積有砂能夠影響熱傳導(dǎo)，甚至可以造成局部過(guò)熱，引起穿孔.

????(2)含砂流體可以引起容器內(nèi)壁、閥門(mén)及管道金屬表面迅速腐蝕，而且還可以造成機(jī)泵的泵殼、盤(pán)根和葉輪等的磨損沉積在管道和設(shè)備中的砂，不僅降低設(shè)備處理的能力，甚至容易造成工藝設(shè)備和管道的堵塞:

(3)油井出砂增加集輸站場(chǎng)工藝處理操作流程，浪費(fèi)投資，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重污染油井出砂是由于井底附近的地帶巖層結(jié)構(gòu)遭到破壞和開(kāi)采方法不當(dāng)而造成的.即使在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)油井采取可井下固砂、阻砂等很多措施，但油水還是會(huì)將細(xì)砂通過(guò)油層帶到地面上，危害集輸系統(tǒng)在油田地面集輸系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)目前大多采用大罐沉降除砂，但該方法屬于不密閉除砂，造成油氣損耗較大，故油田地面集輸系統(tǒng)的除砂和清砂，已成為迫切解決的問(wèn)題。

2集輸系統(tǒng)除砂工藝

2.1密閉除砂工藝

????在集輸過(guò)程中，從井口到計(jì)量站或接轉(zhuǎn)站過(guò)程中，油井采出液中的泥砂首先應(yīng)除掉，避免下游的工藝設(shè)備受到危害采用密閉集輸旋流器除砂工藝的流程可參見(jiàn)大港油田港西地區(qū)流程，見(jiàn)圖1

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????油井來(lái)液進(jìn)脫氣器進(jìn)行氣液分離后，含砂的液體從脫氣器下部進(jìn)人旋流除砂器進(jìn)行除砂，含水油除砂后進(jìn)人緩沖罐，經(jīng)外輸泵增壓后外輸分離出的含油泥砂，從旋流除砂器下部進(jìn)入儲(chǔ)砂斗，然后進(jìn)入洗砂槽內(nèi)，經(jīng)40℃左右的回?fù)綗崴瓷昂?，砂泵將其泵人砂脫水器進(jìn)行脫水，砂子從脫水器底部流到排砂斗內(nèi)，定期經(jīng)運(yùn)砂車(chē)外運(yùn)，由脫水器脫出的水返回洗砂槽當(dāng)原油含水率在百分之六十以上時(shí)，除砂率可達(dá)到百分之九十以上，排出砂的含油量?jī)H為十萬(wàn)分之六，整個(gè)除砂系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠、維修方便、壓力損失較小。CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

旋流除砂器的基本原理為離心沉降根據(jù)砂粒和流體的密度不同，在離心力場(chǎng)的作用下，砂粒和液體進(jìn)行分離，砂粒沉降到旋流除砂器的底部，液體從上部溢口流出，對(duì)于在重力場(chǎng)中不能有效分離的微粒和乳濁液效果更好

2.2大罐沉降除砂工藝

????不停產(chǎn)水力機(jī)械清砂即大罐沉降除砂的工藝流程可見(jiàn)圖2.2-1系統(tǒng)來(lái)液經(jīng)兩相分離器將氣分離后，固液兩相進(jìn)人大罐進(jìn)行沉降分離，由于油、水、砂的密度不同，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，密度大的泥砂沉于罐底，油層分離在上層，實(shí)現(xiàn)油、水、砂分離

沉降罐底部鋪設(shè)有排砂管和沖砂管，排砂管上開(kāi)有多個(gè)排砂口，沖砂管裝有多個(gè)水力噴嘴或開(kāi)有小口。沉降罐的下層污水通過(guò)沖砂泵形成高速水流從沖砂管?chē)姵?，使罐底沉的砂與水混合后經(jīng)排砂管排出，再經(jīng)排砂泵增壓進(jìn)入旋流除砂器進(jìn)行污水和砂分離，污水從旋流除砂器頂部返回罐內(nèi)，砂從底部被排出，干砂定期經(jīng)砂車(chē)外運(yùn)。CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.3多相分離器除砂工藝

????在集輸系統(tǒng)的站場(chǎng)中大多采用多相分離器進(jìn)行油、氣、水、砂三相分離，采用多相分離器除砂工藝的流程可參見(jiàn)大港油田馬西一站流程。

多相分離器的除砂原理是重力沉降分離加水洗技術(shù)當(dāng)液流流速較低時(shí)，利用油、水、砂的密度差一部分油砂將從油水液中沉降分離出來(lái)，為了能夠加快分離沉降速度加人熱活性水進(jìn)行水洗加快砂粒沉降分離

2.4過(guò)濾除砂工藝

含砂的油、水或天然氣經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾時(shí)，氣相或液相可以通過(guò)，而固體砂等雜質(zhì)被阻隔、沉淀，最終達(dá)到過(guò)濾除砂分離目的.

2.4.1篩網(wǎng)除砂過(guò)濾器

油、氣、水、砂三相從篩網(wǎng)除砂器下部進(jìn)人，氣、液兩相碰撞斜隔板后向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)上部篩網(wǎng)時(shí)，經(jīng)過(guò)濾通過(guò)篩網(wǎng)的油、水、氣由過(guò)濾器頂部出口流出，大于篩網(wǎng)孔徑的砂被阻隔，落入集砂槽并最終排出篩網(wǎng)的目數(shù)可根據(jù)實(shí)際過(guò)濾的砂粒大小來(lái)進(jìn)行確定。CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.4.2過(guò)濾除砂分離器

含液低和含氣量高的情況可選用過(guò)濾除砂分離器進(jìn)行過(guò)濾除砂:分離器內(nèi)設(shè)有濾管，當(dāng)砂粒通過(guò)濾管時(shí)被阻止，同時(shí)氣體中的霧狀液體也能夠被濾管吸附、聚結(jié)成較大液滴，在分離器末端還設(shè)有葉片等除霧元件，也可以去除聚結(jié)的液滴，最終液滴吸附、聚結(jié)后經(jīng)管線(xiàn)流人分離器底部的液體罐該分離器可以將液流中大于2μm的砂粒全部脫除。

2.5離心除砂分離器

油井來(lái)液從中心降液管進(jìn)入分離器轉(zhuǎn)鼓，含砂的液相在轉(zhuǎn)鼓中靠離心力進(jìn)行分離，水、砂從轉(zhuǎn)鼓底部的開(kāi)口處甩出，油經(jīng)環(huán)形空間向上從油出口流出:水進(jìn)人敞口儲(chǔ)罐從水出口流出，泥砂沉積在儲(chǔ)水罐底從沉渣排放口排出該分離器具有分離效率高的特點(diǎn)，即使來(lái)液的流量或油水比變化較大，仍具有較高的分離效率。

3除砂方案的分析與確定

油田地面除砂屬于固液分離的過(guò)程，即從油、水液相中將砂粒除掉目前國(guó)內(nèi)外油田地面的除砂主要有過(guò)濾、離心分離、重力沉降等方法，下面進(jìn)行分析和對(duì)比。

3.1過(guò)濾除砂和沉降除砂的對(duì)比

過(guò)濾是使含有固體顆粒的液體通過(guò)能截留固體顆粒的過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，固液進(jìn)行分離，液體中的固體顆粒被去除的過(guò)程在實(shí)際生產(chǎn)中濾網(wǎng)、濾層等過(guò)濾介質(zhì)需要定期進(jìn)行反沖洗，去除濾餅，使之再生，所以過(guò)濾不適用于連續(xù)性生產(chǎn)運(yùn)行，而油田生產(chǎn)都是連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)，應(yīng)盡可能選用連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備沉降分離是將懸浮液中懸浮的固體顆粒根據(jù)液、固密度不同而被分離的一種方法:液、固兩相密度差是沉降分離的唯一動(dòng)力，沉降設(shè)備適用于連續(xù)性生產(chǎn)運(yùn)行，且能夠?qū)崿F(xiàn)較高自動(dòng)化水平.

3.2離心沉降和重力沉降的對(duì)比

重力沉降設(shè)備不能分出細(xì)小顆粒，而離心沉降設(shè)一備可以對(duì)懸浮液進(jìn)行細(xì)分離，離心沉降設(shè)備依賴(lài)離心力作用將固液進(jìn)行分離的，具有懸浮液停留時(shí)間短，效率高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是對(duì)多相混合物分離效果欠佳對(duì)于油井采出的油、氣、水、砂四相混合物的除砂，可以分出氣體后，先使用重力沉降設(shè)備初步分離砂粒，然后再用離心沉降設(shè)備進(jìn)行細(xì)分離

3.3離心機(jī)和水力旋流器的對(duì)比

離心機(jī)與水力旋流器的流場(chǎng)不同，離心機(jī)的固液分離是靠轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而實(shí)現(xiàn)的，越靠近壁面處液體速度越高，液體內(nèi)部無(wú)明顯剪切作用，不會(huì)使固體顆粒破碎，分離效率較高，但離心機(jī)的生產(chǎn)和操作要求較高，由于有高速運(yùn)動(dòng)部件，需要考慮動(dòng)平衡和相應(yīng)的減振措施，而水力旋流器不需要考慮，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備較小，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，便于操作和維護(hù)。CWL-M離心萃取機(jī)除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

4大罐除砂自動(dòng)處理裝置設(shè)計(jì)計(jì)算

????結(jié)合以上的幾種除砂工藝方法對(duì)比，以及各種除砂工藝的適用情況，根據(jù)罐內(nèi)砂粒物性分析數(shù)據(jù)，對(duì)大罐沉降和旋流除砂二級(jí)流程設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下大罐除砂自動(dòng)處理裝置分為罐內(nèi)和罐外兩部分，包括大罐除砂自動(dòng)清理裝置、旋流除砂裝置和密閉金屬清砂道三部分

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大罐內(nèi)設(shè)有沖砂管線(xiàn)和沖砂噴嘴，在沖砂水流的作用下罐內(nèi)沉砂呈懸浮狀態(tài)，經(jīng)排砂支管匯人排砂匯管流人密閉清砂道，再進(jìn)人沉砂池，通過(guò)泥砂泵進(jìn)入旋流除砂裝置，砂從底部被排出，干砂定期經(jīng)砂車(chē)外運(yùn)。

4.1大罐沉降計(jì)算

????(1)根據(jù)進(jìn)液口離罐底高度和大罐液體停留時(shí)間等參數(shù)可得出沉降最小顆粒粒徑砂粒徑大于此值時(shí)，表明在沉降時(shí)間內(nèi)，砂粒能夠沉降在罐底

????(2)根據(jù)每日的進(jìn)料含砂濃度、進(jìn)液量、砂粒自然沉降密度、大罐直徑、砂粒真實(shí)密度可得出積砂厚度，每日積砂厚度用下式計(jì)算:

????式中:H一一每日積砂厚度，m?;

????V—每日來(lái)液量，m3/d;