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1、浅谈分离器液面和压力的控制郭长会侯志峰摘要分离器要能保持良好的分离效果，需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提高分离效果。主题词三相分离器油气分离油水分离调节阀浮子油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制。本文从减小工艺流程中的节流损失、节能降耗、提高分
2、离效率的角度，分析了传统分离器液面和压力的控制工艺，提出了一种简单可靠、降低能耗的分离器变压力液面控制方法。1.传统分离器液位和压力的控制1.1油气两相分离器油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口处的压力控制阀控制，液面由控制器控制的出油阀调节。天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力，用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。1.2油气水三相分离器油气水三相分离
3、器在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。随着油田的开发，油井产出液的含水量逐渐增多，三相分离器的应用也逐渐增多。结构不同，三相分离器的控制方法也不同。两种典型分离器的控制原理如下：(1)油气水混合物进入分离器后，进口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入集液部分。集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的高度。水从挡板上游的出水口排出，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。(2)分离器内设有
4、油池和挡水板。原油自挡油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油阀控制。水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。2.传统分离器液位和压力控制中存在的问题分离器定压控制中，天然气管线上的压力控制阀对天然气进行一定程度的节流，以保证分离器内压力的稳定。气量减小或者气出口处压力降低时，阀门节流程度增加；反之，阀门节流程度减小。分离器液面控制中，油水出口阀门也对液体进行节流。液量增大时，节流程度减小；液量小时，节流程度加强，以使液面保持稳定。为保证液量较大的情况下能够正常排液，分离器具有较高的压力。但是在液量减小时，必须通过油水出口阀对液体节流，使液面不至于降
5、低。因此生产中，分离器一般在较高的压力下工作，液相阀门处于节流状态。分离器压力过高影响分离器的进液，使中转站或计量站的输出口以及井口回压增高，不利于输油。目前，我国的油井多为机械采油，井口回压升高，增加了采油的能源消耗。此外，在较高压力下油中含有的饱和溶解气，在出油阀节流后，压力下降时，从油中分离出来，易使下游流程中的油泵产生气浊。因此较高的分离器压力不但影响油气的分离效率，增加生产能耗，而且影响安全生产。3.变压力液面控制浮子液面控制器带动两个调节阀，一个调节阀控制天然气，另一个调节阀控制原油，实现原油和天然气出口处阀门的联合调节。当浮子上升时，连杆机构使气路调节阀的开口减小，油路调节阀的开
6、口增大；反之，当浮子下降时，连杆机构将使气路调节阀的开口增大，油路调节阀的开口减小。通过改变调节阀的开度，改变天然气和原油的相对流量，对分离器的液面进行控制。这种控制方法不对分离器的压力进行定值控制，分离器的压力为天然气出口处或液体出口处的压力与天然气调节阀或液体调节阀前后的压力差之和。当气量和液量以及分离器下游压力变化时，分离器的压力是变化的，所以这种控制方法为变压控制。3.1变压力液面控制在油气两相分离器中的应用进出油气分离器的液量和气量不变时，液面稳定在某一位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面上升时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口关小，原油调节阀的开口开大，使排气量减小
7、而排液量增大，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来高的位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面下降时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口开大，原油调节阀的开口关小，使排气量增大而排液量减小，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来低的位置上。这样随着进入分离器的液量或气量发生变化，浮子连杆机构带动调节阀产生相应的动作，从而使液面保持相对稳定(见图 1)。3.2变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用(1)变压力液面控制在油气水三相分离中的应用见图 2，原油液面的控制与油气分离器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操纵的排水阀控制。(2)
8、变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用见图 3。油池的液面由其液面控制器操纵的原油调节阀和天然气调节阀控制，水池的液面由其液面控制器操纵的出水调节阀和天然气调节阀控制。图 1油气两相分离器的变压力液面控制原理1天然气调节阀2浮子液面调节器3原油调节阀图 2油气水三相分离器的变压力液面控制原理1油气水混合物入口2进口分流器3重力沉降部分4天然气出口调节阀5挡板6浮子连杆机构7原油出口调节阀8界面控制阀图 3油气水三相分离器的变压力液面控制原理1油气水混合物入口2进口分流器3重力沉降部分4、5天然气出口调节阀6气体出口7挡油板8挡水板9水池浮子连杆机构10出水调节阀11出水口12油池浮子连杆机构
9、13出油调节阀14出油口两个天然气调节阀串联在天然气的出口管线上。不论油池或水池的液面升高时，相应的浮子连杆机构都使液相调节阀开口增大、天然气调节阀开口减小，进行憋气排液。如果此时水池或油池的液面较低时，虽然相应的浮子连杆机构使液相调节阀开口减小、天然气调节阀开口增大，进行放气并对液体节流，但是由于两个天然气调节阀是串联的，它们共同作用的结果仍然是增加对天然气的节流，对分离器进行低产油井新型计量装置技术研究顾克江 任福妹江苏石油勘探局（扬州 225009）摘 要 低产油井的计量技术已研究多年，但始终未从根本上解决问题。试图从分离器的结构上进行改造，从而进一步改进工艺流程，达到提高油井计量准确度
10、的要求。同时参照国外油井计量的先进技术，通过改造传统的计量流程，以达到提高油田计量技术的目的。主题词 油井计量 分离器 计量工艺 计量装置Abstract Technical studies on the measurement of stripper wells have been made for many years, but the problems have not been solved completely. This study is aimed at transforming the structure of the separator to further improve
11、technological process and increase accuracy of measurement. Traditional process of measurement should also be innovated by applying advanced techniques of measurement abroad.Subject Headings Well measurement, Separator, Measurement process, Measurement mechanism随着老油田进入高含水期，油井计量的难度越来越大。再加之生产的发展及经营管理的
12、需要，对油田计量技术的要求也在提高。因此，认真解决油田井口计量问题，提高目前井口计量精度和管理水平，已成为油田生产中亟待解决的一个重要课题。油井计量现状与存在问题目前，油田油井计量基本上采用的是立式两相分离器作气液分离，用玻璃管量油，人工取样化验含水率，双波纹管差压计测气，这种计量方式在高含水期主要存在以下问题。1 两相分离器玻璃管量油，计量时间短，误差大玻璃管量油的优点是操作简单，维修方便，经久耐用，在低含水期尚能满足生产要求，进入高含水期后，液量有所增加，量油时间也只有 12min，甚至更短。在如此短的时间内计量 24h 的产量，造成的误差就较大，相对误差约大于 10%。2 人工测定原油含
13、水率，误差大要准确测量油井的产油量，就必须准确测出原油平均含水率。目前由于人工取样的代表性与具体操作者的技能因素有很大关系，几次的平均差值高达20%30%，这就难以量准单井的产油量与产水量。3 气产量计量大多未运行 井口气产量的计量，虽然配置了孔板流量计，但从现场调研情况看，使用得都不理想，大部分仪表未能投入正常运行，许多计量站还从未使用过，加之孔板多年不检定，即使在用也很难说清其计量精度。高含水期油井计量的特点1 油井含水率高，且波动较大使用两相计量分离器计量高含水原油时，尽管流量计与在线含水分析仪都能正常地在测量范围内工作，但测量出来的油井纯油产量仍然误差较大，不符合标准要求。假设计量总液
14、量的流量计工作时没有误差，仅 2.0 级精度的高含水在线分析仪（一般高含水分析仪的可靠精度均不高于 2.0 级）或人工化验造成的纯油计量误差就为 2.2%100%，详见表 1。表 1 含水率与纯油精度误差对照表 含水率(%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 98纯油精度误差(%) 2.2 2.5 2.86 3.33 4 5 6.7 10 20 40 100这是含水率测量误差为2%时对纯油计量精度的影响。2 油、气、水三相计量分离器从表 1 可知，在高含水期要想把油井的纯油量计量准确，必须把混合液中的游离水分离出来，使得进量油仪表的原油含水率降到一定程度（如 30%）
15、，总计量精度才能有所保证。使用三相分离器，把油、气、水按一定要求分开，才能较为准确地计量油井的油、气、水产量，对于泡沫原油进入 DN600 的计量分离器后，采用腰轮流量计计量液量，测量值要偏高 4.5%（与质量法相比）。实践证明，只有分得清，才能量得准。因此，三相分离器成了高含水期油井计量的关键技术。国外油井计量状况油井计量主要特点有以下几个方面：（1）美国在油田井口计量中，低含水期采用两相分离，中高含水期采用三相分离，定时连续计量。在油田建设设计时，均设计三相分离器，在低含水期，三相分离器当两相使用，中高含水期，开始使用三相分离功能。美国油田计量的特点是小站流程。计量站设置计量分离器和生产分
16、离器两套装置，生产分离器用来计量整个计量站的油、气、水总产量，油井计量中的选井多采用多通阀。（2）采用三相分离器计量大多与仪表配套使用，如配备流量计和在线含水分析仪可实现连续计量。（3）计量站二次表基本智能化、数字化、流量、含水率等数据的采集、处理、运算、输出都采用微机，可随时显示、定时打印、输出净油、净水、气量、含水率等数据。 （4）计量制度，一般每口油井计量 8h 或 24h，计量周期为 7d、12d、30d不等。新型油井计量装置的研制与试验在多年研究三相分离器计量技术的基础上，并借鉴了国外的分离计量技术，我们研制了三相计量分离器并在现场进行了试验，试验结果证明，该分离器在工艺结构的设计上有所突破，取得了良好的使用效果。1 分离器设计方案的形成在 20 世纪 70 年代初期，有人曾经对法国卧式三相自动计量分离器进行了大量的现场试验。在对其应用条件及我国油田的实际情况了解不够的前提下，对其进行机械地仿制，如油水界面的控制浮
