海洋油气集输（四）

油气分离

油气集输的首要任务就是油气分离

从地下开采出来的油气混合物沿着管线流动，随着流动距离的增加，管线内流体的压力不断减小，随之溶解的天然气不断从原油中释放出来，油气分离的目的就是将油气两相分开以达到方便运输与加工的目的。一般的分离方式有以下三种。

1，一次平衡分离

油气混合物气液两相在一直接触的条件下，逐渐降低压力，随着压力的降低，气体不断从液相中逸出，不论压力变化的快慢，两相系统始终保持动态平衡，最后降到常压时，一次把两相分开的过程。

2，连续分离

油气混合物在管路中压力逐渐下降，不断将析出的平衡气体排出，直至降为常压，平衡气也分离干净，最后剩下液相进入储罐。连续分离也称微分分离或微分汽化。

3，多级分离

多级分离称为级次分离，是指油气两相在保持接触的条件下，压力降至某一数值时，把降压过程中析出的气体排出，脱除气体后的原油继续沿着管路流动，压力继续降低，把该段析出的气体继续排出，如此反复，直至系统将为常压，剩下的液相进入储罐。在这个过程中，每排一次气，就做一级分离，典型的采用三级分离，流程如图所示。

以上三种分离方式从理论上实现了常压下油气接近完全分离，但在实际设计中，由于安全和经济因素，一般推荐带压分离，因此油气分离无法实现完全分开。

主要影响因素

1，液体直径

油气分离主要作用力是重力。利用流体组分的密度差，较重的液滴从较轻的流体连续相中沉降出来。对于连续相是流层的沉降速度符合斯托克斯定律。

由此可以看出液滴的直径是影响分离效率的重要因素之一。直径越大，沉降速度越大，分离效率越高。

2，介质密度

由上式可看出，介质密度差越大，沉降速度越大，分离效率越高。

3，表面和界面张力

液滴的表面张力越大，越不容易聚结成较大的液滴或颗粒，分离效果反而越低。

4，黏度

连续相介质的黏度越小，沉降速度越大，分离效率越高。

5，温度

温度影响连续相介质的黏度来影响分离效果。对于气体，温度升高，气体黏度增加，阻止了较小颗粒的分离。对于液体，温度升高，奶奶都降低，提高了分离效果。

6，压力

随着压力的增加，气体黏度增大，阻碍了较小颗粒的分离；另一方面，压力越高，气液密度差越小，气泡越不容易浮出液面，分离效率降低。

7，停留时间

流体在分离器停留时间越长，小液滴就有足够时间聚结沉降，分离效率越高。

8，气体流速

对于气液分离，如果入口设计考虑了离心分离，切线进入的气体流速大，离心分离效果越好。单一般在分离器的重力沉降分离段，气体流速必须低于液滴沉降速度，否则，小液滴未来得及分离就会被带走，降低分离效果。

9，泡沫

气液混合物进入分离器时，气体或溶解在液体中的气泡会在液体表面形成一层泡沫，如果起泡严重，可能导致分离器内整个气液分离空间充满泡沫而影响气液分离效率。

10，乳化液

乳化液是原油和地层水共同运动过程中，一种液滴分散在另一液体中，形成的“油包水”或“水包油”的混合物。由于“油包水”或“水包油”液滴相对稳定，分离时其中乳化的液滴不易聚合成大颗粒，也就不易分离出来。越易乳化的原油，越难分离。

除了以上几种因素外，还有流动状态，流体波动等。系统设计应尽量保证流体流动稳定外，分离器尺寸还要考虑足够缓冲量，设置必要内件，如入口挡板，预分离器和稳流器等。对于易于起泡和乳化的原油，需要增加化学药剂消除影响。消泡剂可以破坏泡沫的稳定性，提高油气分离效果。破乳剂可以破坏乳化液的稳定性，使油中水滴或者水中的油滴聚结成大液滴而被分离。

参考资料

1，邓雄， 海洋油气储运工程，石油工业出版社，2016