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论三相分离器故障判断处理

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：许杰、刘美红、何世浩、刘桃英、邢跃

[导读] 随着科学技术的发展，在油气集输系统中，采用新的工艺、新的技术，改进操作方式，提高技术水平，提高集输系统效率，降低生产成本已经成为油田生存和发展的必然要求。在这种情况下，三相分离器逐步进入我们的油气集输处理系统中，三相分离器具有处理量大、脱水效率高、分离质量好、自动化水平高，能够达到节能简化工艺的目的，几年来，三相分离器在运行中也出现了一些不同的情况。

河北河间中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂  许杰、刘美红、何世浩、刘桃英、邢跃    062450

摘要：随着科学技术的发展，在油气集输系统中，采用新的工艺、新的技术，改进操作方式，提高技术水平，提高集输系统效率，降低生产成本已经成为油田生存和发展的必然要求。在这种情况下，三相分离器逐步进入我们的油气集输处理系统中，三相分离器具有处理量大、脱水效率高、分离质量好、自动化水平高，能够达到节能简化工艺的目的，几年来，三相分离器在运行中也出现了一些不同的情况。在此和大家共同来认识和探讨一下三相分离器。
关键词：三相分离器、故障、判断、处理
        一、三相分离器运行条件
        （一）、现在运行的三相分离器具有特殊的结构，是在全面研究国内外原油脱水的研究和发展动向的基础上，经过多次试验、对比、分析研究得出的比较好的方案，它的全称是热化学三相分离器。平时，我们简称三相分离器。
        对于一个设计制造完成的三相分离器，相对于一定的原油，其分离室的油水界面也是相对固定的。基本满足如下平衡关系：                                                                      h油×r油＋h水×r水＝H×r水
        h油——分离室油的厚度
        r油——分离室油的比重
        h水——分离室水的高度
        r水——水的比重
        H ——水室的出水高频度
        对于一个安装完成并运行的三相分离器，由于水相中的油滴不断向上浮，油相中的水滴不断向下沉降，就造成三相分离器运行没有固定的油水界面，只有一个相对地油水过渡层，简称油水界面。油水界面的位置是一个非常重要的参数。我们可以通过油水界面调节装置的调整，可使水室中出水高度H发生变化。
由上述示意图及平衡关系可知，当水室H变高时，分离室中油的沉降厚度（h油）变薄，导致油的沉降时间变短，三相分离器出口油的含水率上升。同时，三相分离器分离室中水的沉降厚度（h水）变厚，导致污水的沉降时间变长，三相分离器出口水的含油率下降；反知，当水室H变小时，会发生相反的变化，导致三相分离器出口油的含水率下降，污水中的含油率上升；因此，我们可以根据生产的要求，对油水界面做相应的调整。
        当水室H继续变小，出现（h油×r油＋h水×r水﹥H×r水）时，三相分离器分离室中油的厚度不断变大，水的厚度变小，最后导致三相分离器不出油，油全部跟水一起流出三相分离器。一般不会出现这种情况，有如下几种特殊情况能出现：
        1、油水界面调节装置损坏。
        2、分离室与水室隔板腐蚀穿孔。
        3、系统来油性质发生突然变化。油井措施（酸化、压裂、调驱等），没有加坡乳剂，原油严重乳化油水分不开。
        二、确保三相分离器稳定运行的技术措施
        1、操作温度
        在一定范围内，温度越高越有利于油水分离，但是温度过高会造成能源浪费。从技术经济的角度，三相分离器操作温度是在经济的加约浓度和合理的停留时间内，为满足其出口油、水技术指标所需的最低工作温度。依据室内试验所做的脱水率与温度的关系曲线而定，并与破乳剂用量和停留时间相关。
        2、化学破乳剂用量
        不加破乳剂三相分离器就不能正常工作。其加药浓度依据室内试验所做的脱水率与加药浓度的关系曲线而定，并与脱水温度和停留时间相关。从技术经济的角度，三相分离器加药浓度是在合理的脱水温度和合理的停留时间内，为满足其出口油、水技术指标所需的最低破乳剂浓度。国内原油原油脱水所需化学破乳剂用量一般为10—40mg／L。

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        3、破乳与水洗
        三相分离器预分离室的油水混合液要经过“水洗”过程才能到达分离室。水洗过程中乳状液通过连续水相上浮，与水层有剪切与摩摖作用，使加入破乳剂后界面膜强度已降低的乳状液界面膜进一步破裂，小水珠与水连续相合并进入水相，油珠上浮进入油相，宏观表现为原油乳化水进一步降低，有利于进一步的油水分离。“水洗”的效果取决于能否把油包水型乳状液分成细小液流，并使其与水连续相充分接触，乳状液加入破乳剂后“水洗”效果更好。
       对于处理高含水原油脱水的三相分离器而言，水洗过程可提高油水分离效率，主要原理为：
       原油在通过水连续相上浮过程中，游离水直接进入水层，与普通分离器相比，省去了游离水在油相中的沉降过程。
       同粒径的油珠在在水相中的上浮速度远大于同粒径的水珠在油相的下沉速度。通过试验，这种速度差距可高达四、五十倍。
        4、工作压力
        三相分离器的工作压力要确保油水能够克服管路阻力及罐液面压力进罐，以及气体能够进入管网系统。工作压力过高会造成生产系统回压高，增加能耗。
        5、处理量
        三相分离器的处理量不能操过设计处理量。操过后其出口油、水技术指标都向不好的方向变化。
        6、定期排污排泥
        三相分离器底部污水污泥淤积多了，一个方面会腐蚀三相分离器的壳体；一个方面会堵塞分离室到水室的流水通道。所以定期排泥才能确保三相分离器的稳定运行。
        7、按时巡回检查压力、温度、油室水室液位、油中含水、水中含油参数
        通过按时巡回检查压力、温度、油室水室液位、油中含水、水中含油参数，如某个参数变化异常，要查找原因及时处理。建议压力、温度、油室水室液位每2小时检查一次，油中含水、水中含油各站应根据生产情况制定相应的取样化验时间，避免增加员工过多的工作量。
        三、三相分离器运行中的故障判断处理
        （一）、关于破乳剂
        1、破乳剂一定要与油品相适应
        在实际生产中，有这样几种可能，造成破乳剂与油品不相适应：一是有的破乳剂厂家不具备破乳剂筛选条件；二是破乳剂厂家为了降低成本不能完全匹配；三是厂家产品标识不清供货渠道混乱；四是岗位员工在使用破乳剂时不辨认标识，用了其他单位的破乳剂，生产不正常后才查找原因。
        2、油井停电等原因造成三相分离器不进液时，要停止加破乳剂
        破乳剂过量，也会造成油水分不开，三相分离器的油、水界面不明确，导致油出口含水、水出口含油上升，使三相分离器不能正常工作。所以油井停电等原因造成三相分离器不进液时，要停止家破乳剂。
        3、破乳剂质量要稳定，并且要连续加药
        破乳剂质量不稳定造成三相分离器工作不稳定，这主要是要求厂家重信誉保质量。同时要有计划的使用破乳剂，不能说今天没有破乳剂不加了，明天领来再加。这样油、水分不开，会破坏油水界面，油水过渡层无限扩大，三相分离器不能正常工作。恢复起来也需要一定的时间。
        （二）、关于油室、水室液面调节控制阀
        1、油室、水室液面调节控制阀关不严
        2006年10月，某站三相分离器出现水室没有液面，工作压力也低于设定压力。当时分析是水室液位调节阀出现了问题关不严，气体也从水室液位调节阀处跑了。当时应急处理办法是用水室出口闸门控制液面维持生产。后来更换成了不锈钢调节阀。通过对拆下来的调节阀进行观察，发现阀心密封面腐蚀，阀座有裂缝。
        2、调节阀浮球脱落
        2004年5月，某站发现三相分离器水室液位涨满了，压力没变化，水室调节拉杆很轻，用手不费力能上下活动，当把拉杆往上推时，水室液位下降。经分析是调节阀浮球掉了，应急措施是用调节阀旁通控制（也可固定拉杆使调节阀有一定开启度）水室液位，岗位员工加强责任心。工程所请厂家到现场进行了更换使问题得到解决。
        3、液面调节阀的固定销松动导致拉杆移位
        2010年9月，我们发现某站污水罐的油增加了许多，前两天还每天都收了油，这油为什么越收越多，近半个月也没有压裂井投产。我们分析原因，结论是三相分离器的工作状况出现了问题。我们对三相分离器观察，发现水室调节阀固定销松动拉杆移动了约4个厘米，当水量小需要关闭调节阀的时候不能关闭。我们对拉杆进行了调整和固定，三相分离器的工作恢复到了正常状态。
参考文献
[1]李勇，李萍萍.石油加工生产技术.化学工业出版社.2015.3