CWL-M離心萃取機除砂工藝在油氣集輸系統中的應用
本文介紹了油井出砂給油氣集輸系統造成管道和工藝設備磨損堵塞、降低設備處理能力、控制操作失靈、流程不密閉、油氣損耗大等危害:文中著重敘述地面集輸系統除砂工藝技術分另l]是密閉除砂二多相分離器除砂、大罐沉降除砂、過濾除砂二離心機除砂等二本文最后總結了在地面除砂工藝設計中應注意的問題，這些除砂工藝技術經過實際應用都取得了很好的效果，現均已在石油系統推廣應用
1.油井出砂的危害及原因
????油井出砂可以給集輸系統造成很大危害:
????(1)在用于控制液位報警的油水界面浮子上若有砂沉積可以造成操作和控制失靈:在加熱裝置的表面沉積有砂能夠影響熱傳導，甚至可以造成局部過熱，引起穿孔.
????(2)含砂流體可以引起容器內壁、閥門及管道金屬表面迅速腐蝕，而且還可以造成機泵的泵殼、盤根和葉輪等的磨損沉積在管道和設備中的砂，不僅降低設備處理的能力，甚至容易造成工藝設備和管道的堵塞:
(3)油井出砂增加集輸站場工藝處理操作流程，浪費投資，對環境也會造成嚴重污染油井出砂是由于井底附近的地帶巖層結構遭到破壞和開采方法不當而造成的.即使在開采過程中對油井采取可井下固砂、阻砂等很多措施，但油水還是會將細砂通過油層帶到地面上，危害集輸系統在油田地面集輸系統中，國內目前大多采用大罐沉降除砂，但該方法屬于不密閉除砂，造成油氣損耗較大，故油田地面集輸系統的除砂和清砂，已成為迫切解決的問題。
2集輸系統除砂工藝
2.1密閉除砂工藝
????在集輸過程中，從井口到計量站或接轉站過程中，油井采出液中的泥砂首先應除掉，避免下游的工藝設備受到危害采用密閉集輸旋流器除砂工藝的流程可參見大港油田港西地區流程，見圖1
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????油井來液進脫氣器進行氣液分離后，含砂的液體從脫氣器下部進人旋流除砂器進行除砂，含水油除砂后進人緩沖罐，經外輸泵增壓后外輸分離出的含油泥砂，從旋流除砂器下部進入儲砂斗，然后進入洗砂槽內，經40℃左右的回摻熱水洗砂后，砂泵將其泵人砂脫水器進行脫水，砂子從脫水器底部流到排砂斗內，定期經運砂車外運，由脫水器脫出的水返回洗砂槽當原油含水率在百分之六十以上時，除砂率可達到百分之九十以上，排出砂的含油量僅為十萬分之六，整個除砂系統運行安全可靠、維修方便、壓力損失較小。CWL-M離心萃取機除砂工藝在油氣集輸系統中的應用
旋流除砂器的基本原理為離心沉降根據砂粒和流體的密度不同，在離心力場的作用下，砂粒和液體進行分離，砂粒沉降到旋流除砂器的底部，液體從上部溢口流出，對于在重力場中不能有效分離的微粒和乳濁液效果更好
2.2大罐沉降除砂工藝
????不停產水力機械清砂即大罐沉降除砂的工藝流程可見圖2.2-1系統來液經兩相分離器將氣分離后，固液兩相進人大罐進行沉降分離，由于油、水、砂的密度不同，經過足夠長的時間，密度大的泥砂沉于罐底，油層分離在上層，實現油、水、砂分離
沉降罐底部鋪設有排砂管和沖砂管，排砂管上開有多個排砂口，沖砂管裝有多個水力噴嘴或開有小口。沉降罐的下層污水通過沖砂泵形成高速水流從沖砂管噴出，使罐底沉的砂與水混合后經排砂管排出，再經排砂泵增壓進入旋流除砂器進行污水和砂分離，污水從旋流除砂器頂部返回罐內，砂從底部被排出，干砂定期經砂車外運。CWL-M離心萃取機除砂工藝在油氣集輸系統中的應用
2.3多相分離器除砂工藝
????在集輸系統的站場中大多采用多相分離器進行油、氣、水、砂三相分離，采用多相分離器除砂工藝的流程可參見大港油田馬西一站流程。
多相分離器的除砂原理是重力沉降分離加水洗技術當液流流速較低時，利用油、水、砂的密度差一部分油砂將從油水液中沉降分離出來，為了能夠加快分離沉降速度加人熱活性水進行水洗加快砂粒沉降分離
2.4過濾除砂工藝
含砂的油、水或天然氣經篩網過濾時，氣相或液相可以通過，而固體砂等雜質被阻隔、沉淀，最終達到過濾除砂分離目的.
2.4.1篩網除砂過濾器
油、氣、水、砂三相從篩網除砂器下部進人，氣、液兩相碰撞斜隔板后向上流動，經過上部篩網時，經過濾通過篩網的油、水、氣由過濾器頂部出口流出，大于篩網孔徑的砂被阻隔，落入集砂槽并最終排出篩網的目數可根據實際過濾的砂粒大小來進行確定。CWL-M離心萃取機除砂工藝在油氣集輸系統中的應用
2.4.2過濾除砂分離器
含液低和含氣量高的情況可選用過濾除砂分離器進行過濾除砂:分離器內設有濾管，當砂粒通過濾管時被阻止，同時氣體中的霧狀液體也能夠被濾管吸附、聚結成較大液滴，在分離器末端還設有葉片等除霧元件，也可以去除聚結的液滴，最終液滴吸附、聚結后經管線流人分離器底部的液體罐該分離器可以將液流中大于2μm的砂粒全部脫除。
2.5離心除砂分離器
油井來液從中心降液管進入分離器轉鼓，含砂的液相在轉鼓中靠離心力進行分離，水、砂從轉鼓底部的開口處甩出，油經環形空間向上從油出口流出:水進人敞口儲罐從水出口流出，泥砂沉積在儲水罐底從沉渣排放口排出該分離器具有分離效率高的特點，即使來液的流量或油水比變化較大，仍具有較高的分離效率。
3除砂方案的分析與確定
油田地面除砂屬于固液分離的過程，即從油、水液相中將砂粒除掉目前國內外油田地面的除砂主要有過濾、離心分離、重力沉降等方法，下面進行分析和對比。
3.1過濾除砂和沉降除砂的對比
過濾是使含有固體顆粒的液體通過能截留固體顆粒的過濾介質時，固液進行分離，液體中的固體顆粒被去除的過程在實際生產中濾網、濾層等過濾介質需要定期進行反沖洗，去除濾餅，使之再生，所以過濾不適用于連續性生產運行，而油田生產都是連續性生產作業，應盡可能選用連續運行的設備沉降分離是將懸浮液中懸浮的固體顆粒根據液、固密度不同而被分離的一種方法:液、固兩相密度差是沉降分離的唯一動力，沉降設備適用于連續性生產運行，且能夠實現較高自動化水平.
3.2離心沉降和重力沉降的對比
重力沉降設備不能分出細小顆粒，而離心沉降設一備可以對懸浮液進行細分離，離心沉降設備依賴離心力作用將固液進行分離的，具有懸浮液停留時間短，效率高的優點，缺點是對多相混合物分離效果欠佳對于油井采出的油、氣、水、砂四相混合物的除砂，可以分出氣體后，先使用重力沉降設備初步分離砂粒，然后再用離心沉降設備進行細分離
3.3離心機和水力旋流器的對比
離心機與水力旋流器的流場不同，離心機的固液分離是靠轉鼓帶動液體旋轉產生的離心力而實現的，越靠近壁面處液體速度越高，液體內部無明顯剪切作用，不會使固體顆粒破碎，分離效率較高，但離心機的生產和操作要求較高，由于有高速運動部件，需要考慮動平衡和相應的減振措施，而水力旋流器不需要考慮，其結構簡單，設備較小，無運動部件，便于操作和維護。CWL-M離心萃取機除砂工藝在油氣集輸系統中的應用
4大罐除砂自動處理裝置設計計算
????結合以上的幾種除砂工藝方法對比，以及各種除砂工藝的適用情況，根據罐內砂粒物性分析數據，對大罐沉降和旋流除砂二級流程設計計算過程如下大罐除砂自動處理裝置分為罐內和罐外兩部分，包括大罐除砂自動清理裝置、旋流除砂裝置和密閉金屬清砂道三部分
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大罐內設有沖砂管線和沖砂噴嘴，在沖砂水流的作用下罐內沉砂呈懸浮狀態，經排砂支管匯人排砂匯管流人密閉清砂道，再進人沉砂池，通過泥砂泵進入旋流除砂裝置，砂從底部被排出，干砂定期經砂車外運。
4.1大罐沉降計算
????(1)根據進液口離罐底高度和大罐液體停留時間等參數可得出沉降最小顆粒粒徑砂粒徑大于此值時，表明在沉降時間內，砂粒能夠沉降在罐底
????(2)根據每日的進料含砂濃度、進液量、砂粒自然沉降密度、大罐直徑、砂粒真實密度可得出積砂厚度，每日積砂厚度用下式計算:
????式中:H一一每日積砂厚度，m?;
????V—每日來液量，m3/d;
