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1、第三章原油和天然气的分离例题第一题：多级分离较一次分离有哪些优点？试解释其原因。答：多级分离原油收率高； 多级分离原油密度较一次分离小； 多级分离所得原油组成合理，C、C、C、C含量少，饱和蒸汽压低，输送蒸发损耗1234少； 多级分离分出的天然气轻组分含量高、重组分少、饱和含水量低； 多级分离可充分利用地层能量，方便天然气的外输和加工。这是由于携带效应产生的。在多元体系中，运动速度较高的轻组分分子，在分子运动过 程中，与速度低的重组分分子相撞击，使前者失去了原来可以使其进入汽相的能量，而后者 获得能量进入汽相。这种现象称为携带效应。一次分离压力低，产生携带效应的几率大，使 得一次分离所得天然气
2、含有过多的 组分，由于低压下分离，饱和含水量高；而原油中含有 较高比例的 组分，原油收率低，使得原油密度变大。多级分离按照压力分级分离，产生携 带效应的几率明显减少，原油收率高；高压下分出大部分的天然气，有利于天然气的外输和 加工；分离所得天然气、原油组成合理，原油密度相对一次分离小。第二题 ：简述分离级数的选择原则。答：（1）根据油气比的高低来选择，油气比高应增多分离级数；（2）根据井口压力进行选择，井口压力高的应增多级数；（3）根据原油的相对密度进行选择，随着相对密度的降低，适当增加级数。第三题 ：画图说明卧式油气分离器的构成以及分离器压力和液面是如何控制的。答：归纳对立式和卧式分离器的工
3、作原理可知，分离器通常包括以下主要组成部分：入口分流器，使入口油气混合物的动量减小，气液得到初步分离，并使气液在各自的 流通面积上有均匀的流速； 重力沉降区，在该区内气体流速减小、湍流度降低，利用 重力使气体夹带的油滴沉降至集液区； 集液区，为液体提供必要的停留时间使液体进一步脱气，收集从重力沉降区和捕集器 分出的液体，平衡进液量和排液量的不均衡，即有一定的缓冲作用； 捕雾器，利用一系列折板、丝网垫或产生离心力部件，从气流中截留更小的油滴，使 分离器出口气体的带液量控制在某一允许数量之下； 压力、液位控制； 安全防护部件，分离器是压力容器，按规定应在容器上安装防止超压的安全阀，有时 还装有易爆
4、片与安全阀一起保护分离器的安全运行。压力由压力控制阀控制，液位由液位控 制器控制。第四题：已知Stokes公式，解释三相分离器中液相停留时间长于两相分离器的原因。答：在三相分离器中集液部分的分离主要包括液相中气泡的上浮、油中水滴的沉降、水中油 滴的上浮三个过程。两相分离器中只有气泡的上浮一个分离过程。由于油相粘度大、油水密 度差小，分离运动速度满，一般属层流，这样气泡的上浮速度、油中水滴的沉降速度、水中 油滴上浮速度皆可用STOKES方程描述：伸 二 化3厂 g 冲 =材g（如-对 冲 二 护g（几_型）叫瓯 一 瓯 叫由于油气密度差远大于油水密度差，气泡上浮速度大于水滴沉降速度；油相粘度远大
5、于 水相粘度，水滴沉降速度远小于油滴上浮速度。显然，油中水滴的沉降速度最小。一般要求 三相分离器能分出0.5mm的水滴，由于油水密度差较小，要使0.5mm的水滴沉降下来,就要求 油水在分离器中停留时间较长，故三相分离器要求的停留时间要远大于两相分离器。第五题 ：简述分离器设计的工艺计算步骤。答：根据分离器的气体处理量和液体处理量都可计算分离器的结构尺寸，分离器既要满足气 体处理量的要求又要满足液体处理量的要求，即分离器必须同时满足从气体内分出油滴和从 原油内分出气泡的要求，故取两者计算结果中尺寸较大者。初学者可参照以下步骤确定分离 器外形尺寸。（1）根据油气相平衡计算确定气液处理量、物性、分离
6、压力和温度等基础资料，并根 据现场具体情况选择分离器类型。（2）按照从原油内分出气泡的要求，由原油性质、先导试验、操作经验及权威性文献 的推荐值确定原油在分离器内的停留时间，并根据对分离器L/D的推荐范围，初步确定分离 器直径和长度（或高度）。（3）按照从气体内分出油滴的要求，计算100 Mm油滴的匀速沉降速度和气体容许流速， 并根据推荐的分离器L/D范围，确定分离器直径和长度（或高度）。（4）比较步骤（2）、（3）的计算结果，选较大者为分离器设计尺寸。若卧式分离器 的液体处理量和气体处理量相差较大时，可适当调节油气流通面积的比例，使器内气液负荷 均匀，用较小的分离器同时满足气、液处理量的要求
7、。当油气处理量很大时，往往需有多台 分离器并联工作，但不设备用分离器。（5）参照分离器系列化尺寸，满足气液处理量的分离器可能有多种D和L的组合，应对各种组合进行比选后选择最佳组合，并确定分离器的其他结构尺寸。第六题：已知：某卧式分离器圆筒部分有效长度10米，原油处理量为950m3/hr,要求 原油在分离器内的停留时间为3分钟，气液界面控制在一半直径处，载荷波动系数0 =1.5, 假设出油口在分离器底部，试估算该分离器的直径。解：加_ Q诈由 4冥260得出：60 7i(950x3x1.5x8V 60ttx10= 4.3m第七题 ：三相分离器、沉降罐中油水界面的控制对于改善油水分离效果是重要的，工程上常采用液力调节阀实现油水界面的控制，请详细说明液力调节阀的工作原理和调节方 法。答：可列出能量平衡方程：爲耳+虬九=hfPvf +札九式中：h水层高度；Who油层咼度；H液位高度，H=ho+h ；Wh容器底部至虹吸管顶部的距离；chf污水流经虹吸上行管和液力阀时的水力损失。从上式看出，把液力阀柱塞向上提升时，减小了污水流经柱塞和虹吸上行管间隙处阻力 损失，将使水层高度减小、油层高度增加。因而调节液力阀柱塞位置，就能在较大范围内调 节罐内油水界面位置，从而得到较好的沉降脱水效果。我国常用堰板控制油水界面位置，堰 板结构简单、故障率低、受操作人员欢迎。
