颜定伟

[摘 要]石油天然气行业内，绝大多数井采出来的油或气都是油、水、气等介质的混合物，气体和液体之间好分离，但是，油和水的混合物却成了一大难题。本文着重从原理、结构上来介绍孚盛砂油水分离器是如何实现高效率、高质量进行油水分离的。

[关键词]孚盛砂；油水分离器；原理、结构；高效率；高质量

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0147-01

引言

近年来，油水分离在石油天然气、化工、冶炼、纺织、制药、食品等各行业均存在，尤其在石油天然气行业中更为突出。如何高效率、高质量的将油水进行分离，成为行业内关注的焦点，对节约社会资源、发展国民经济更具有重要意义。

1 油水分离的必要性

石油天然气行业中，绝大多数井采出来的油或气都是油、水、气等介质的混合物，液体和气体用三项液气分离器很容易做到，但分离出来的液体一般都是油水混合物，这种混合物不好处理，而且浪费资源，因此，能将油水高效率、高质量的进行分离，不但能增油产量，节约资源，同时又省去了处理费用，达到一举两得的效果，为国民经济的发展做出一份贡献。

2 油水分离的原理及种类

2.1重力式分离 由于油水的相对密度不同，组分一定的油水混合物在一定的压力和温度下，当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、水相。当相对较轻的组分处于层流状态时，较重组分液滴根据斯托克斯公式的运动规律沉降，重力式沉降分离设备即根据这一基本原理进行设计。由斯托克斯公式可知，沉降速度与油中水分半径的平方成正比，与水油的密度差成正比，与油的粘度成反比。通过增大水分密度，扩大油水密度差，减小油液粘度可以提高沉降分离速度，从而提高分离效率。经过进一步的探索，1904年Hazen根据实践经验提出了“浅池理论”，即在重力沉降过程中，分散而非结绒颗粒的沉降效果以颗粒的沉降速度与池面积为函数衡量，与池深、沉降时间无关，也即提高沉降池的处理能力有两个途径：一是扩大沉降面积，二是提高水分沉降速度。提高水分沉降速度的措施可以通过斯托克斯公式得出，扩大沉降面积的措施是在容器内设置多层水平隔板。以这一理论为基础，1950年美国壳牌公司[3]研制成功第1台平行板捕集器，其可去除水中最小为60μm的油滴。上世纪70年代Fram公司开发了V型板分离器，上世纪80年代CENATCO公司开发了板式聚结器，这是一种错流式组合波纹板，经过不断改进，这种设备在油水分离方面都得到了应用。

2.2离心分离 利用油水密度的不同，使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力，从而使油与水分开。由于离心设备可以达到非常高的转速，产生高达几百倍重力加速度的离心力，因此离心设备可以较为彻底地将油水分离开，并且只需很短的停留时间和较小的设备体积。由于离心设备有运动部件，日常维护较难，因此目前只应用于试验室的分析设备和需要减小占地面积的场所。利用离心分离原理工作的一种主要设备是水力旋流器，它用于将作为连续相的液体与作为分散相的固粒、液滴或气泡进行物理分离的设备。分散相与连续相之间的密度差越大，两相就越容易分离。与重力场中的情况类似，在两相之间的密度差一定的条件下，分散相的颗粒直径越大，在重力场中达到平衡状态时两相之间反向运行的速度差越大，因此就越容易分离。

2.3电脱分离 电蒸发作为油水处理的最终手段，在油田和炼油厂得到广泛应用，其原理是乳状液置于高压的交流或直流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了乳状液的界面膜强度，促进水滴的碰撞、合并，最终聚结成粒径较大的水滴，从原油中分离出来。由于用电蒸发处理含水量较高的原油乳状液时，会产生电击穿而无法建立极间必要的电场强度，所以，电脱法不能独立使用，只能作为其它处理方法的后序工艺。

2.4气浮分离 气浮法是依靠水中形成微小气泡，携带絮粒上浮至液面使水净化的一种方法。条件是附

在油滴上的气泡可形成油气颗粒。由于气泡的出现使

水和颗粒之间密度差加大，且颗粒直径比原油油滴大，所以用颗粒密度代替油密度可使上升速度明显提高。即当1个气泡（或多个气泡）附在1个油滴上可增加垂

直上升速度，从而可脱除直径比50μm小得多的油滴。

2.5孚盛砂分离 新材料填料孚盛砂的出现，让油水高效率、高质量的分离变成现实。通过蛋壳原理和反应性覆膜技术将沙漠里的细沙加工成透油阻水的孚盛砂，进而作为油水分离器的填料。当油水混合物接触到孚盛砂时，通过表面张力，选择性渗透油，而水则被阻止在孚盛砂表面。

3 孚盛砂油水分离器的结构

孚盛砂油水分离器的由筒体，标准椭圆形封头，填料托盘，填料，油水混合物进口，分离水出口，渗透油出口，排污口，压力表，安全阀等组成，其设计、制造应满足TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB 150-5011《压力容器》的要求。

3.1结构示意图：见右图

流程：油水混合物----缓冲挡板-----喷嘴----填料孚盛砂----油或水

3.2关键技术

油水混合物通过缓冲挡板后，由喷嘴均匀喷洒到填料表面，喷洒液滴与填料充分接触，油水混合物由于受到重力作用，会沿填料表面滚落，使油水混合物与孚盛砂多次充分接触，由于孚盛砂透油不透水的特性，油通过渗透进入分离器下端，水则从出水口流出，达到油水分离的目的。

3.3分离效果对比

重力式分离 60%

离心分离 70%

电脱分离 50%

气浮分离 65%

孚盛砂分离 95%

4 结束语

现在油水分离技术众多，但适合石油天然气井上的油水分离技术较少，孚盛砂油水分离器填补了这一空白，井上油水分离关系着企业的环保和营业收入，因此，孚盛砂油水分离器有着广阔的前进和未来。

参考文献：

[1] 冯叔初，等.油气运输[M].北京：石油大学出版社，1988.

[2] 王恩长.玻纹斜板除油装置试验[J].油田设计，1979（1-

2）；61.

[3]SjRehm，RJShanghnessy.EnhencedOilWaterSepa2rationThePerformaxCoalescer[C].ProceedingProduc2tionOperationsSymposium，Oklahoma，1983.