水力旋流器[一类严选].doc

水力旋流器用于高含水原油预分离试验研究摘要：水力旋流器是一种新型、高效的油水分离装置。通过试验证明用水力旋流器对高含水原油进行油水分离是行之有效，处理后的溢流口中油的综合含水率可降至50左右，能满足外输要求；从底流口排出水中含油可控制在2000ppm以内，若适当放宽底流口出水的含油要求，控制溢流口的分流比，可大大降低溢流口中的含水率。关键词：高含水原油；水力旋流器；油水分离；分流比；含油；试验分类号：TQ028.46文献标码：A文章编号：1005-8265（2000）01-0016-03Experimental Research on Water-laden Crude Oil Separation by HydrocycloneNI Ling-ying（University Of Petroleum，Shangdong campus，Dongying257062， China）Abstract：Hydrocyclone is a new-style oil water separate the high watercut crude oilAfter separation，the water content in the separated oil can be reduced to about 50 percent，which is suitable for oil production，and the oil concentration in the waste water can be controlled below 2000ppm，experiments showed that if we increase the diameter of the water exit properly，and adjust the split ratio at the same time，the water content in the separated oil can be further reducedKeywords：high watercut crude oil；hydrocyclone；oil water separation；split ratio；oil concentration；experiment随着原油含水量的逐年上升，我国大部分油田油水分离能力均感不足且扩容困难而不能满足生产需要。水力旋流器用于高含水原油预分离，它与传统的游离水脱除器、重力沉降等设备相比，它具有结构简单、体积小、重量轻、没有运动部件、分离效率高（一般在9599）和处理时间短（仅为几秒钟）等特点，所以水力旋流器是一种新型、高效、节能的分离设备。在国内油田，水力旋流器用于高含水原油还处于试验研究阶段。本文根据国内外资料所提供的最优参数范围及在总结几年来水力旋流器用于除油实验研究的基础上，设计制造了一台试验用水力旋流器，进行高含水原油分离试验研究，现将基本情况介绍如下：1试验用水力旋流器的结构设计1.1对污水除油水力旋流器与高含水原油预分离水力旋流器的油水分离情况作一比较，见表1：表1污水除油水力旋流器与预分离水力旋流器的比较预分离水力旋流器除油水力旋流器目的从混合液中脱除大量水以满足外输要求污水除油以满足环保对排放的要求溢流产出的原油要除去的油底流含油污水净化水入口含油浓度Ci小于50小于5以下底流口含油浓度Cd小于2000ppm小于30mgL溢流量（1.22.0）Ci.Qi（1.23.0）Ci.Qi溢流含水量应小于40体积一般关系不大溢流的处理进一步处理送回上游处理底流的处理进一步除油向外排放相位水是连续相，油是分散相工作原理混合液进入水力旋流器，形成旋流流场，由于油水密度差，产生不同的离心力而实现油水分离1.2结构设计的主要依据（1）从相位角度和工作原理上看，可以使除油水力旋流器来处理高含水原油，通过改变几何尺寸，以满足实际工况的需要。但基本结构仍为四段式：大圆柱段、大锥段、小锥段及小圆柱尾管，和进口、溢流口、底流口组成。（2）随着油田的持续开发，产出原油的含水率正逐年上升，我国大部分油田已进入中、高含水期开发阶段，综合含水指数已达到或超过90，用于含油10的油水混合液分离，水力旋流器的操作参数分流比F因与油水混合物的含油浓度Ci有关（一般为F（1.22.0）Ci），如分流比取15，即至少有占总流量15以上的液体从溢流口排出，小于85的液体从底流口排出。从而可根据操作经验及能量、质量守恒原理来确定溢流口直径与底流口直径的比值。（3）依据目前的研究结果，最小的名义直径是28mm，用于污水除油，小直径的旋流管比大直径的旋流管更有效，而用于含油量较大的油水预分离用旋流管，其直径可适当增加。（4）处理液含油浓度的大小，决定了混合物粘度的高低，从而确定锥角的大小。总之，本试验用的高含水原油预分离XLQ60型水力旋流器结构参数的确定，是基于理论、经验和参阅国内外最新资料所提供的最优参数范围的基础上设计的。 2试验情况2.1试验设备、参数及仪器（1）XLQ50型水力旋流器设计压力1.0MPa；进口与底流口的压差（0.20.6）MPa；工作压力（0.41.0）MPa；处理流量范围（3.06.0）m3h进口油水混合液含油率10左右；处理后油中综合含水率50左右；处理后污水含油小于2000ppm。（2）50DL7型离心泵扬程H931m；流量Q9m3h；功率N4.56KN；转速n1450rmin。（3）含油浓度及原油含水测定仪（4）LCB40型椭圆齿轮流量计（5）721分光光度仪2.2试验用原油的物性原油密度920kgm3；原油粘度（78.62120.00）106m2s。2.3试验台基本流程设计将现场的原油与自来水按一定比例加入循环池中，经加热及搅拌器混合基本均匀后经离心泵加压进入水力旋流器，进行油水分离，分离完成后，污水自底流口管线排出进入水箱，油经溢流口管线也进入水箱，重新混合，这样便形成了一个循环，在污水入口、底流口和溢流口处设有分支取样口，实验过程中随时可以取样分析，如图1所示。图1试验流程图2.4试验方法对水力旋流器用于处理高含水原油其分离效果测量，采用取样化验的方法，测定水中含油、油中含水和水力旋流管前后的压差、进口流量、分流比等操作系数，对试验数据进行分析得出结论。2.5试验部分数据见表2表2用水力旋流器分离高含水原油的试验数据（试验时间1999年5月）日期进口压力MPa溢流压力MPa底流压力MPa进口流量m3h溢流流量m3h底流流量m3h分流比进口含油浓度溢流含油浓度底流含油浓度ppm分离效率备注14日0.850.010.553.40.52.914.77.249.7140098.1可行性研究实验数据0.860.010.524.20.93.321.511.552.5175098.50.810.020.424.50.63.913.37.849.9145098.10.730.010.384.30.73.416.310.562.8200098.10.580.010.254.00.53.511.96.050.2145097.617日0.760.010.354.50.34.27.85.569.3315094.3分离性能好坏评价实验数据0.770.100.404.60.93.720.25.426.135099.40.770.030.374.60.54.110.85.449.1115097.820日0.680.050.354.10.63.514.68.051.4120097.9含油浓度影响实验数据0.680.010.424.21.52.735.719.748.8950095.20.680.000.544.22.41.857.119.433.7880095.522日0.810.010.494.10.83.319.58.341.775099.1分流比影响实验数据0.790.030.414.40.63.813.68.561.0210097.50.830.020.504.10.53.612.28.467.8330096.13结论 到目前为止，用水力旋流器处理高含水原油的试验工作还很有限，很难得出定量意义的结论，但通过试验和数据分析可以得出以下结论：（1）预分水水力旋流器用于处理高含水原油是行之有效的。分离效率高，处理后的溢流口中油的综合含水率（不包括游离水）可降至50左右，从底流口排出水中含油可控制在2000ppm以内。（2）用水力旋流器处理高含水原油，其处理效果的好坏不单只是用分离效率这个指标来衡量，其考核指标的确定，除了要考虑底流水中含油尽可能低以满足后续除油工艺的要求的同时，还要考虑高含水原油预分离后，油中含水尽可能少要以满足外输的要求。（3）操作参数分流比F在很大程度上影响分离效果。在一定的进口含油浓度Ci下，分流比F越大，则底流口中水的含油就越低，而油中含水则就高。若适当放宽底流口出水的含油的要求，控制分流比F，可大大降低溢流口中的含水率；同样，若适当放宽溢流口的含水要求，增加分流比F，可大大降低底流口中的含油量。（4）进口含油浓度对底流口污水的含油浓度也有影响，如果进口含油量不超过10，则适当调整操作参数，底流口污水的含油可容易控制在2000ppm之内；但是，进口含油浓度一旦达到某值后，即使增加分流比，底流含油浓度还是居高不下，这暗示着旋流器的口径应与入口含油浓度相匹配。责任编辑：黄龙生作者简介：倪玲英（1964-），女，石油大学（华东）讲师，从事教学和液-液分离水分旋流器的科研工作，电话：0546-8393114作者单位：倪玲英（石油大学（华东）石油工程系，山东，东营，257062）收稿日期：1999-12-075兰花书屋