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1、油水分离设备在海洋深水油气开采上的应用研究 本文结合海洋油气工艺处理的特点对目前海洋油气开采用的油水分离器技术性能进行了分析，探讨了决定分离效率的关键因素以及此类设备果对深水油气开采的影响，阐明水下油水分离设备作为整个工艺处理流程的上游设备的重要性。 海洋中蕴含了很多的资源，对海洋资源的开发和利用受到了人们的广泛关注，如何应用高效的油水分离设备对海洋中蕴含的石油资源进行油水分离，海洋油气开采中始终关注的问题。 油水分离方法概述 1.1重力式分离 重力式分离是最基本的油水分离方法，根据油、气的相对密度存在差异，在特定的环境下（压力、温度等）会达到平衡的混合物状态，然后就会形成一定比例的水相和油相
2、。按照斯托克斯公式，沉降速度与油中水的半径平方成正相关，较轻的成分在层流状态下，较重的成分会按照一定的规律沉降，同时这种沉降活动还与水油的密度差成反比。在实际操作中，可以利用斯托克斯公式的原理，增大水分的密度，降低油液的粘稠度来提高分离的速度，达到提高分离效率的目的。 1.2离心分离 由于油、水的密度不同，油水混合物在旋转分离过程中的油和水会产生不同的离心力，通过这种差异把水、油进行分离。依靠离心设备在工作过程中会产生的高转速来保证分离效果。此类分离对油水混合物在设备中的停留时间要求较低。 离心设备的处理能力及其维护是制约其使用的重要因素。例如水力旋流器就是一种利用离心原理工作的设备，这种设备
3、可以用于连续相的液体与分散相的颗粒的分离。分散相的颗粒与连续相的液体在分离过程中，二者的密度差越大，则越容易分离。分散相的直径会对分离造成影响，即直径越大，两者反向运行时的速度差异就越大，也就越容易分离。 水下油水分离技术影响因素 2.1内部因素 海洋石油开发中采用的水下油水分离设备的工作环境为深水、超深水，存在着实际气液比低和油水分离压力高等两个典型特征，而油水分离压力高是关键因素。为了提高油水分离效率，需要不断提高油水分离的压力。其主要原因是由于油水分离压力越高，液态烃的质量分数越低，水相和油箱的密度差越大，减少后续重力沉降的油水分离时间，进而提高分离效率。 2.2外部因素 2.2.1水深
4、压力大 随着水深的不断增加，油水分离器的外壳所能承受的外压力也是不断增大的。例如水深超过600-800米时，需要承受的外部压力达到6米Pa，需要增加分离器的壁厚以抗击超大的水压。而在增加分离器厚壁的同时，就必须提高油水分离器的加工、焊接、热处理及水下安装等技术能力，以保证分离器的安全运行。 2.2.2环境温度低 温度对深水中的油、水分离有很重要的影响，温度越高原油的黏度相对越低，此种情况比较利于油水的分离，能够提高油水分离的效率。相反对油水分离会产生不利的影响。海底的水温度大约在2-4摄氏度，在海底对采出液进行加热比较困难，因此在该温度下原油的黏度较低，不利于油水分离。 海洋油水分离技术发展现
5、状 自20 世纪70 年代初开始出现早期的水下生产系统以来，目前世界上有近110 个工程项目投产，最大水深已达2600米。一些国际性大石油公司陆续与知名设备供应商合作，例如ChevronTexaco 公司的DeepStar、挪威政府的De米o2021等，水下生产系统设备的垄断形式已经形成。 为了满足深水油田开发的需要，有必要在风险允许的前提下对海底油水分离技术进行根本性变革。近几年来国际石油公司投入巨资进行了相关的研发与应用实验。目前成功运行的里程碑式海底油水分离系统有: Troll C 油田的海底分离系统( SUBSIS)；Tordis 油田的海底分离、增压系统( SSBIS) 。这2 个项
6、目的海底油水分离模块是基于重力沉降原理的常规卧式分离器。此外，法国道达尔( TOTAL) 公司在安哥拉开发的Pazflor 油田所采用的油水分离装置是世界上第三个海底分离系统，但其主要偏重于海底气液分离。在现阶段，各个国家为了满足深水油田开发需求，对水下油水分离技术高度关注，并逐步向着高效的分离技术发展，其控制操作与安全保障是重点研究内容。 基于常规重力分离器的结构改进 4.1SUBSI 系统所用的海底油水分离器 SUBSIS 项目于2021 年8 月正式运行，系统工作水深340 米，所用海底油水分离器为长11.8 米、直径2.8 米 的常规卧式重力分离器，其额定工作压力16MPa，最大绝对压
7、力18 MPa，设计处理量为417 m3/h，通过隔热措施把该分离器与海水进行隔开。为了达到确保水下作业顺利进行的目的，对该分离器的出入口进行设置，在入口处设置蜗形腔室达到降低采出液的流速。出口安装了一个堰板和一个附属挡板用来储存油相，堰板高度与分离器内水位探测器的最大高度相同。容器顶部的人孔作为2 个液位探测系统(核子探测系统和电感探测系统)的接入孔，在每个探测系统顶部垂直安装20 多个传感器(传感器间距100mm)。液位探测系统用来监测油水两相的界面和乳化层，核子液位监测系统还能监测气油两相的界面。 4.2CEC。早在1999年8月到2021年1月，挪威政府展开了DE米O计划，该计划是由K
8、PS公司展开的，该公司致力于对海底油田进行开发，在开发过程中有一个比较重要的项目，即紧凑型静电聚结器海底化项目。该项目的主要目的是在海底进行原油脱水，在该项目中研发了一种高效的油水分离装置，即CEC装置，并且对该装置进行了资质认定工作。在本次研发过程中的具体成果如下：海底CEC装置可以安装在标准API导索架上独立回收。 5.1海洋油气开采中的油水分离是影响最终获得的油气质量的重要因素； 5.2水下油水分离设备在传统的重力式分离设备基础上进行创新改造，已经具备在水下实现油水分离的能力； 5.3现有高效油水分离设备的内部构件特殊形状和位置的设计是影响其分离效率的关键因素之一； 5.4水下油气分离设备已经成为开采深水油气资源时的一种高性价比的方式，对深水油气开发具有重要意义；