油田用水力旋流器的不同结构型式及应用_李太平

TECHNOLOGYSUPERVISIONINPETROLEUMINDUSTRY石油工业技术监督·2007年10月水力旋流分离技术的开发研究工作始于20世纪70年代,英国南安普顿(Southampton)大学的MartinThew教授及其课题组先后以聚丙烯与水、尼龙与水、煤油与水、原油与水为介质,采用AT-Ⅱ型库尔特计数器、电导实时测量系统、一维激光测速仪和ASM湍流模型为开发工具,于1978年率先提出了A型旋流芯管结构并获英国专利,1983年开始产品化并应用于澳大利亚的一个海上平台。水力旋流器以其体积小巧、重量轻(与常规设备相比,其质量及总体尺寸减少至1/10～1/20)、分离效率高、结构简单、占地少,无运动部件、操作维修方便、安装灵活、对振动不敏感等诸多优点在油气集输工业中展现出良好的应用前景,尤其是能够满足海洋平台和海洋石油生产设施(如浮式生产储油油轮FPSO)对集输工艺设备的较高要求(如体积、重量、占地面积方面),还可以适应作业环境中的摆动影响及严格环保标准等多因素的制约。所以,自A型旋流管问世以来,科技工作者在提高旋流设备的分离性能和拓展应用领域方面作了大量的工作,先后开发出不同结构型式的水力旋流器,并开始逐步应用于油田集输工艺中。根据该类设备有无运动部件,水力旋流器从大的方面可分为静态和动态水力旋流器及由它们衍生出的第三类复合型水力旋流器。静态水力旋流器水力旋流器都是利用不同相之间的密度差来实现有效分离。旋流器中的离心力很强,其分离能力是重力分离设备的数百倍到1000倍以上。图1是用于含油污水净化的典型静态水力旋流器,其工作原理是:在压力作用下,工艺流体通过入口腔切向进入水力旋流器,其压能迅速转化为动能。当流体沿水力旋流器的轴线螺旋向下流动时,在两个锥段的缩径面上得以加速,产生了油水分离所需的强离心力,其中细锥段补充离心力和摩擦损失以保持流体的高加速度。作用在重质水相的离心力使水相沿锥段壁运动,轻质油相则形成低压油芯。最终,水相进入尾管段从水出口流出,低压油芯在底流出口的背压作用下,沿逆水流方向从同心设置于入口段后壁的溢流出口流出。南安普顿大学经过不断的研究改型,在提出A型旋流管之后,又先后推出了B、C、D、E型旋流管,到1985年发展出了F型标准结构的旋流管。该种旋流管呈双柱双锥结构,其分离的粒级效率曲线如图2。可以看出其单管条件下的临界粒径为60μm,两管串联时的临界粒径为40μm,三管串联时的临界粒径为30μm。随后,他们又通过结构参数的优选研究(如入口图1静态水力旋流器的操作原理油田用水力旋流器的不同结构型式及应用李太平1周鹏1胡震宇21.海洋石油工程股份有限公司设计公司(天津塘沽300451)2.中国石油勘探开发研究院标准化研究所(北京100083)摘要介绍了油田用水力旋流器在油田采出液分离上的工作原理;调研分析了水力旋流器在国内外发展中出现的不同结构型式、适用性和开发应用情况。关键词静态水力旋流器动态水力旋流器复合型水力旋流器AbstractAnintroductionisofferedtotheworkingprincipleofhydrocloneusedinoilfieldsduringtheseparationofproducedliquid.Thesurveyandanalysisconcentrateondifferentstructuresofhydrocycloneappearinginthedomesticandinternationaldevelopment,theirapplicabilityandtheirdevelopmentandapplicationstatus.Keywordsstatichydrocyclone;dynamichydrocyclone;complexhydrocyclone质量可靠性技术及应用52TECHNOLOGYSUPERVISIONINPETROLEUMINDUSTRY石油工业技术监督·2007年10月表1美国Conoco公司部分污水除油旋流器的现场应用情况序号应用厂商设备规格处理量/(m3·h-1)入口含油/(mg·L-1)出口含油/(mg·L-1)效率/%1UNOCAL1-355.45100～100030992EPML1-352.4～12.1200～100028～85733EPML1-352.98～7.612000～10000100～300804PHILLIPS2-356.6～11.7590～13035～110705HUDBAY1-351.99～10.61505956EPMI1-351.99～7.95250～2400100～400657BOND1-352.65～6.68015818WAPET1-354.64～5.96500～350040～609