轴流式脱气除砂三相旋流分离器操作参数优选刍议

2017-03-03李家丞东北石油大学黑龙江大庆163000

化工管理 2017年35期

李家丞(东北石油大学，黑龙江大庆 163000)

将轴流式脱气除砂三相旋流分离器应用在油田生产过程中，可以保证压力稳定，有效地规避设备的堵塞与腐蚀，对于油田生产安全与设备稳定运行都产生了积极的影响。在这种情况下，必须高度重视实际操作过程中参数选择的合理性。

1 脱气除砂分离器结构分析

脱气除砂三相旋流分离器的应用目的就是有效地处理油田现场采出液的含气与含砂问题。通常情况下，脱气除砂三相旋流分离器的结构主要包括了溢流管、螺旋流道、旋流腔、锥段、底流口、尾管段、排砂口和两个截面，即截面Ⅰ与截面Ⅱ。

其中，截面Ⅰ和螺旋流道底端的距离是25毫米，而截面Ⅱ和分离器的底端距离也是25毫米[1]。其中，溢流管、排液管以及螺旋入口与排砂口都是组成脱气除砂三相旋流分离器的重要部分。特别是螺旋流道入口，能够使得混合介质从低速直线式流动的状态逐渐转变成高度涡流式的流动状态，而流体的流动会始终沿着平滑曲线实现平稳性地变化，有效地规避了强烈地冲击以及摩擦损失的出现，一定程度上也减少了压力降，实现了能源消耗量的降低。在此基础上，实际的处理量也明显提高，分离的效率更加明显。

2 轴流式脱气除砂三相旋流分离器的数值模拟研究

通过对脱气除砂三相旋流分离器实际效果产生影响的因素分析，在合理转变操作参数的情况下，阐述对于分离器分离性能的影响规律，以供参考。

2.1 入口处理量参数

旋流器的固定结构，一般其入口的尺寸都是固定数值。在这种情况下，入口处理量的变化将对速度产生直接的影响，特别是混合介质分离的效率。为此，必须深入研究并分析入口处理量这一参数。在实践过程中，应选择不同的入口处理量展开模拟分析。

针对此参数不同的情况，旋流器的截面Ⅱ位置，其气象体积分数会跟随入口处理量的增加而明显提高。但是，侧向出口周边的Fvg则与处理量呈反比例关系[2]。为此，当处于特定范围之内，处理量的适当增加在分离气相方面具有积极的影响。

对于不同的入口处力量来说，截面Ⅰ位置切向速度回根据处理量的改变而发生变化。其中，切向速度与变化梯度会在处理量增加的情况下不断提高。在切向速度相对较大的情况下，离心力以及离心加速度也会明显加快，便于介质的有效分离。如果切向速度过大的情况下，会使得离子破碎不断加快，影响分离的实际效率。由此可见，必须保证所选择的处理量适中。

根据不同的入口处理量情况分析，旋流器的截面Ⅰ的位置，根据轴向速度分布对比发现，位于分离器边壁的位置，处理量控制在每小时4.9-7.8立方米范围之内会不断提高，而且轴向速度会不断变大，对于固体分离产生了积极的影响[3]。而在轴心的位置，则会跟随处理量的增加，使得轴向速度也不断增加，而在处理量提高至每小时7.8立方米的时候，轴向速度却明显降低。由此可见，轴心位置轴向速度在排出气体方面产生了积极的影响。

对于不同的入口处理量，旋流器的截面Ⅰ位置压力降的分布伴随处理量的增加，压力损失也会明显增加。需要注意的是，这种情况与节能理念有所违背，所以，在对分离器处理量进行选择的过程中，应当对分离的效率与压力降等诸多因素予以综合考虑。

根据上述模拟分析研究，在对参数模拟研究方面，选择处理量为每小时6.4立方米不改变的条件，底流气相体积分数并不是过高，而且压力损失不大，具有较强的分离效果。