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摘要：海洋油气水三相分离器利用利用油、气、水三相具有不同的密度、粘度等这些物理和化学性质，以一定的方式（如重力沉降法、填料分离、离心法等方法），进行油、气、水三相的分离。分离后的油气通过泵或压缩机输送到陆地终端或外销，水经过进一步的处理达标后排海或回注。由于受到海洋平台特殊的环境条件和平台空间的限制，需要选择分离器的结构类型，并确定一系列参数，使研究和设计的分离器满足海洋平台工艺流程的要求和现场的安装要求。
关键词：海洋平台；油气水分离器；设计与分析
海上油（气）田开发中井流经过处理后，才能储存、向外输送或者销售。要满足这些要求，就需要对井流进行油、气、水等的分离和处理。为了达到这一目的，设置了一系列生产设备将井流混合物分成单一相态，其中分离器是一主要设备，其它还包括换热器、泵、脱水器、稳定装置等设备。井流混合物是典型的多组分系统。油气的两相分离是在一定的操作温度和压力下，使混合物达到平衡，尽量使油中的气析出、气中的油凝析，然后再将其分离出来。
1 国内的研究现状
在油气水三相分离器研制方面，我国与国外相比起步相对较晚，但发展迅速。通过各大油田大量的试验，我国设计出一种“合一装置”，其主要以游离水分离和沉降分离为主，工艺流程简单，效率相对较高。图1.4为河南油田使用的分离器照片。其它采用的技术有：大港油田设计研究院采用微波脱水技术；大港油田采用的陶粒脱水器；新疆油田采用的多功能处理器为中心的一体化处理流程。ws型油气水三相分离器是一种由计算机控制的分离器，能够将原油的含水率降低90%左右。ws型油气水三相分离器己现场使用，效果良好，由河南油田设计院与东胜公司合作引进。比以往两段的脱水分离器占地面积小，流程简单，整体投资小。WS型油气水三相分离器主要采用预脱水、热化学破乳技术，以及与计算机控制技术结合来控制油水界面。1987年，河南石油勘探局以C-Enatco公司的Performax分离器为基础，引入重力消能和水洗作用，成功地开发出流动特性和分离效果都有一定程度改进的HNs- II型分离器。1992年后通过进一步的研究，在HNS一II型分离器的基础上研制出一种油水重力分离结构优化设备，该设备不仅更好地应用了重力消能和水洗原理，而且首次采用了稳流构件，使设备的分离区明显地分为两部分一位于稳流构件上游的非稳流区和下游的稳流区。
2 海洋平台油水分离的原因
经过多年的发展，油气水三相分离器的种类、型号不断增多，分离效率也在不断改善，但仍存在一些问题。1）分离效率低。随着石油的不断开采，多数油田的含水率大幅提升，通过地下原位转化所输出的采出液含水率较高。因此致使原有油气水三相分离器的分离效率降低。2）普适性低。现有的油气水三相分离器基本上都是根据某一油田的具体情况设计。若应用于其他油田，或该油田采出液组分发生变化，如含水率大幅增加，则会导致气分离效果明显变差。3）设备体积大。一般油气水三相分离器体积较大，尤其是卧式油气水三相分离器占地面积相当大，导致使用成本增加。以卧式油气水三相分离器为例，解决上述问题的一种有效方法就是对分离器内多相流进行流场分析，从而选取合适的内部构件并进行合理安装。正确选取内部构件可缩短分离时间，提高分离效率，从而使分离器结构紧凑，有效减小占地面积。
3影响分离的主要因素
3.1液滴或颗粒的直径
液滴或颗粒的直径是影响分离效率的重要因素之一。直径越大，沉降速度越大，分离效率越高。
3.2介质的密度
两种介质的密度差越大，沉降速度就越大，分离效率就越好。
3.3表面和界面张力
液滴或颗粒的表面张力越大，越不容易聚结形成大的液滴或颗粒，分离效果就较低；同样，对于不混溶的液体，界面张力越大，也使液滴或颗粒不易聚结，从而降低分离效率。
3.4粘度
连续相介质的粘度越小，沉降速度越大，分离效率越高。
3.5温度
温度主要是通过影响连续相介质的粘度来影响分离效果。对于气体，温度升高，气体粘度增加，阻止了较小颗粒的分离；而对于液体，温度升高，粘度降低，提高了分离效果。
3.6压力
压力主要对气液分离影响大，压力增加，使气体粘度增加，阻止了较小颗粒的分离；另一方面，压力愈高，气液密度差愈小，气泡就愈不易浮出液面。
3.7停留时间
流体的分离效率与小液滴是否有足够的沉降分离有关，这就要求液体在分离器中足够的停留时间，也即有足够的聚结时间。
3.8气体流速
对于气液分离，如果入口设计考虑了离心分离，切线进入的气体流速大，离心分离效果就好；但在一般分离器的沉降分离段，气体流速必须低于液滴沉降速度，否则，小液滴未来得及分离即被带走，降低分离效果。
3.9泡沫
气液混合物进入分离器时，气体或溶解在液体中的气泡会在液体表面形成一层泡沫，如果起泡严重，可能导致分离器内整个气液分离空间充满泡沫而影响气液的分离效率。
4分离器类型
4.1立式分离器
立式分离器一般用于处理高气液比的油气混合物，如用作气体洗涤器、分液罐等，以便除去大量气体中所含少量液体。立式分离器的内部结构如图2.1所示，井流来液从分离器的侧面进入分离器，通过斜板布液器的碰撞进行初步的分离，分离出的气体上升通过气体出口管口排向容器外，海上平台一般接入火炬分液罐或涤气罐等储存容器。
4.2卧式分离器
卧式分离器多用于液气比较高的情况，像原油分离器、缓冲罐等。井口来混合液通过入口管从封头处水平进入分离器，经过入口布液器，气液因为流速和流向的突变而初步分离，其分离效果的好坏与混合液的物性，入口布液器的形式有关。
4.3高效三相分离器
高效三相分离器的特点是，处理量大，分离效果好。处理相同物性、相同流量的井，高效三相分离器比普通分离器尺寸小。相应地，其内部结构也更复杂，充分利用机、热以及化学技术。因为其成木相对较高，用于特殊场合，如原油密度较大，粘度高。
5结语
国内具有较为广阔的油气水分离市场，多年来带动众多分离器生产企业的发展，在吸收国外先进技术的基础上，国内部分产品已经达到世界先进水平，众多分离器远销世界各地。但是国内三相分离器技术相对单一，技术水平还有待创新，以适应更复杂环境的工况。
参考文献：
[1] 程纠.海洋平台尤其水分离器的设计与分析.2018.[1].
（作者單位：大港油田公司对外合作项目部）
关键词：海洋平台；油气水分离器；设计与分析
海上油（气）田开发中井流经过处理后，才能储存、向外输送或者销售。要满足这些要求，就需要对井流进行油、气、水等的分离和处理。为了达到这一目的，设置了一系列生产设备将井流混合物分成单一相态，其中分离器是一主要设备，其它还包括换热器、泵、脱水器、稳定装置等设备。井流混合物是典型的多组分系统。油气的两相分离是在一定的操作温度和压力下，使混合物达到平衡，尽量使油中的气析出、气中的油凝析，然后再将其分离出来。
1 国内的研究现状
在油气水三相分离器研制方面，我国与国外相比起步相对较晚，但发展迅速。通过各大油田大量的试验，我国设计出一种“合一装置”，其主要以游离水分离和沉降分离为主，工艺流程简单，效率相对较高。图1.4为河南油田使用的分离器照片。其它采用的技术有：大港油田设计研究院采用微波脱水技术；大港油田采用的陶粒脱水器；新疆油田采用的多功能处理器为中心的一体化处理流程。ws型油气水三相分离器是一种由计算机控制的分离器，能够将原油的含水率降低90%左右。ws型油气水三相分离器己现场使用，效果良好，由河南油田设计院与东胜公司合作引进。比以往两段的脱水分离器占地面积小，流程简单，整体投资小。WS型油气水三相分离器主要采用预脱水、热化学破乳技术，以及与计算机控制技术结合来控制油水界面。1987年，河南石油勘探局以C-Enatco公司的Performax分离器为基础，引入重力消能和水洗作用，成功地开发出流动特性和分离效果都有一定程度改进的HNs- II型分离器。1992年后通过进一步的研究，在HNS一II型分离器的基础上研制出一种油水重力分离结构优化设备，该设备不仅更好地应用了重力消能和水洗原理，而且首次采用了稳流构件，使设备的分离区明显地分为两部分一位于稳流构件上游的非稳流区和下游的稳流区。
2 海洋平台油水分离的原因
经过多年的发展，油气水三相分离器的种类、型号不断增多，分离效率也在不断改善，但仍存在一些问题。1）分离效率低。随着石油的不断开采，多数油田的含水率大幅提升，通过地下原位转化所输出的采出液含水率较高。因此致使原有油气水三相分离器的分离效率降低。2）普适性低。现有的油气水三相分离器基本上都是根据某一油田的具体情况设计。若应用于其他油田，或该油田采出液组分发生变化，如含水率大幅增加，则会导致气分离效果明显变差。3）设备体积大。一般油气水三相分离器体积较大，尤其是卧式油气水三相分离器占地面积相当大，导致使用成本增加。以卧式油气水三相分离器为例，解决上述问题的一种有效方法就是对分离器内多相流进行流场分析，从而选取合适的内部构件并进行合理安装。正确选取内部构件可缩短分离时间，提高分离效率，从而使分离器结构紧凑，有效减小占地面积。
3影响分离的主要因素
3.1液滴或颗粒的直径
液滴或颗粒的直径是影响分离效率的重要因素之一。直径越大，沉降速度越大，分离效率越高。
3.2介质的密度
两种介质的密度差越大，沉降速度就越大，分离效率就越好。
3.3表面和界面张力
液滴或颗粒的表面张力越大，越不容易聚结形成大的液滴或颗粒，分离效果就较低；同样，对于不混溶的液体，界面张力越大，也使液滴或颗粒不易聚结，从而降低分离效率。
3.4粘度
连续相介质的粘度越小，沉降速度越大，分离效率越高。
3.5温度
温度主要是通过影响连续相介质的粘度来影响分离效果。对于气体，温度升高，气体粘度增加，阻止了较小颗粒的分离；而对于液体，温度升高，粘度降低，提高了分离效果。
3.6压力
压力主要对气液分离影响大，压力增加，使气体粘度增加，阻止了较小颗粒的分离；另一方面，压力愈高，气液密度差愈小，气泡就愈不易浮出液面。
3.7停留时间
流体的分离效率与小液滴是否有足够的沉降分离有关，这就要求液体在分离器中足够的停留时间，也即有足够的聚结时间。
3.8气体流速
对于气液分离，如果入口设计考虑了离心分离，切线进入的气体流速大，离心分离效果就好；但在一般分离器的沉降分离段，气体流速必须低于液滴沉降速度，否则，小液滴未来得及分离即被带走，降低分离效果。
3.9泡沫
气液混合物进入分离器时，气体或溶解在液体中的气泡会在液体表面形成一层泡沫，如果起泡严重，可能导致分离器内整个气液分离空间充满泡沫而影响气液的分离效率。
4分离器类型
4.1立式分离器
立式分离器一般用于处理高气液比的油气混合物，如用作气体洗涤器、分液罐等，以便除去大量气体中所含少量液体。立式分离器的内部结构如图2.1所示，井流来液从分离器的侧面进入分离器，通过斜板布液器的碰撞进行初步的分离，分离出的气体上升通过气体出口管口排向容器外，海上平台一般接入火炬分液罐或涤气罐等储存容器。
4.2卧式分离器
卧式分离器多用于液气比较高的情况，像原油分离器、缓冲罐等。井口来混合液通过入口管从封头处水平进入分离器，经过入口布液器，气液因为流速和流向的突变而初步分离，其分离效果的好坏与混合液的物性，入口布液器的形式有关。
4.3高效三相分离器
高效三相分离器的特点是，处理量大，分离效果好。处理相同物性、相同流量的井，高效三相分离器比普通分离器尺寸小。相应地，其内部结构也更复杂，充分利用机、热以及化学技术。因为其成木相对较高，用于特殊场合，如原油密度较大，粘度高。
5结语
国内具有较为广阔的油气水分离市场，多年来带动众多分离器生产企业的发展，在吸收国外先进技术的基础上，国内部分产品已经达到世界先进水平，众多分离器远销世界各地。但是国内三相分离器技术相对单一，技术水平还有待创新，以适应更复杂环境的工况。
参考文献：
[1] 程纠.海洋平台尤其水分离器的设计与分析.2018.[1].
（作者單位：大港油田公司对外合作项目部）