撬装式三相分离系统的三维仿真设计

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2022-02-11 09:19 热度：

　　摘要：随着在主力油田边缘的滚动开发，灵活、移动的油田采出液分离装置成为主要角色。撬装式分离器是近年来备受工程界关注的一顼新的便捷分离方法。本项目开发的撬装式三相分离系统可实现对油田采出液的气、液、固三相的分离。利用SohdWorks三维建模软件完成该系统工作站、撬装式三相分离器的三维建模和整体工作过程的模拟。其中工作站建设包括抽油机机、沉降储罐等装配图模型，并组装成工作站模型;撬装式三相分离器包括三相分离器和撬装运输车辆等装配图模型。通过软件绘制零件图，组装成装配图模型，实现撬装式三相分离系统的整体工作过程的三维仿真模拟。

　　关键词：撬装;三相分离系统;三维仿真

　　传统的采出液分离器是设在油田联合站中的，分离器主要作用是通过对原油的分离，达到三脱(原油脱水，脱盐，脱硫;天然气脱水，脱油;污水脱油)三回收(回收污油，污水，轻烃)，出四种合格产品(天然气，净化油，净化污水，轻烃)以及进行商品原油的外输【l】。撬装式分离器是近年来备受工程界关注的一项新的便捷分离方法。撬装式是指将功能组件集成于一个整体底座上，设备的移动、就位使用撬杠就可方便地进行，可以整体安装、移动的一种集成方式【2J。而传统分离器多为固定连接，和油田其他设备形成成套装置，所以，在油田采出液分离装置和下一步处理装置之间需要铺设大量管线，设备费用高，增加了原油产出成本。基于以上传统分离器的弊端，设计研发了新型撬装式三相分离系统，其具有设备结构紧凑，运行成本更低，能最大限度地减少固定设施建设，油田转移时大大提高设备的重复利用率，避免重复建设基建投资等优点【3】。在大型油田联合站中，可同时实现油田采出液分离及油田工作站远距离物料运输，可减少管线铺设费用，节约资源【4]。

　　撬装式三相分离系统的设备分为标准设备和非标准设备，标准设备通过确定工艺参数，按照相关标准对其进行选型，然后绘制出三维模型;非标准设备通过工艺计算、结构设计和强度校核确定设备的相关尺寸，然后进行图纸的绘制，参照图纸对其进行三维建模。所有单体设备都建立模型之后，根据工艺流程，应用SolidWorks软件将所有模型组装起来实现对撬装式三相分离系统整体工作过程的模拟。本文通过此前对分离器的分析设计，依托工艺流程依次设计绘制出分离器的三维零件图，组装起来形成分离器的整体三维模型。

　　1工作站站内模型的设计

　　工作站建设包括抽油机模型、两个沉降储罐模型、伴生气储罐、伴热装置、净水池模型、压缩机模型、泵模型等。其中抽油机是一种通过加压使石油出井的装置，根据抽油机的结构特点可将抽油机分出为四个部分：抽油机构、传动机构、动力输入机构和减速机构，分别对其建模最后组装成抽油机的装配图。抽油机抽出的采出液注入沉降储罐，实现对采出液的初步沉降分离。工作站是固定在油田基础设施上的，分离器由撬装车承载的可移动的原油采出液分离装置，定期到油田进行作业的，工作站与分离器一起工作称作撬装式三相分离系统。

　　2撬装式三相分离器的设计

　　三相分离器包括入口分流区、集液区、重力沉降区和除雾器区四个部分。气体在经过重力沉降区后，较大的液滴已经沉降至液体中，但气体中仍含有大量的小液滴，这些液滴将在气体通过除雾器时得以去除，去除的液滴在聚并成为较大液滴后落人集液区。油井来液进入分离器后首先进人入口分流区，并撞击到人口挡板上，实现了气液的预分离。预分离后的液体落入集液区，在集液区分离器提供充足的时间使油能聚集到上层而水沉降到底层，在人口分流区往往装有液相导管，将预分离后的液体引入油水界面以下，这样可以促进水珠的聚沉。在经过集液区后，上层的油液溢过堰板进入其后的油室，通过液位控制阀实时排出油液控制油室的油位;为保持油水界面的高度，下层的水相经另一液位控制阀控制后由排水阀离开分离器。上述工艺流程涉及到填料架、出水管和出油管等零部件，将各零件图建模之后组装成装配图如图1所示。

　　3撬装式三相分离系统整体模型设计

　　撬装式分离系统的生产、组装都在工厂内完成，现场安装工作量少，只需完成接口管道及外部电气的快接就可以工作。由于沉降周期为15天，所以撬装式三相分离器和油罐车同样以15天为周期，每隔 15天来工作站进行一次作业。分离出来的气体通过压缩机储存在储气罐中、分离出来的水注入净水池，净化后回注到地下、分离出来的油直接注入油罐车运走。本工艺系统设计的油罐车选用东风153油罐车。撬装式三相分离系统整体工作过程模型如图2 所示。

　　4结束语

　　本文基于撬装式三项分离系统的工艺流程，根据相应的绘图标准，应用SolidWorks三维建模软件绘制出每一流程的设备，将所有设备组装在一起，从而完成对该系统的三维仿真设计。此设计直观立体地展示出各个单体设备的结构特点和该系统的整体布局。将工艺流程作为仿真设计的总体思路，使设计更具合理性，从而条理清晰地阐明了整个系统的工作过程。该设计对分离系统后期的实际生产建设具有重要的指导意义，尤其对该项目的可行性分析和后期进入工厂制造并形成成套装置等重要环节做出了技术保证，此仿真设计是该项目实现工程建设并推向全国市场的一块敲门砖。——论文作者：王天宇，丛湘纯，于艺，张颖，崔巍

　　参考文献：

　　【l】周三平，樊玉光，陈兵.橇装式伴生气吸附脱水装置及吸附脱水工艺【J】.石油机械，2007，35(7)：59—61.

　　[2】张朝阳，李时宣.一体化集成装置在长庆油田地面建设中的应用[J】.规划设计，2012，31(8)：49—51.

　　【3】 Ken Arnold.Surface Production Operations：Design of Oil Handing Systems and Facilities[M].Sinopec—press，20 1 0.

　　【4】4 Yu P.“u S.L.et.Study on Internal Flow Field of the Three— phase Separator with Diff erent Entrance Components【J】 Procedia Engineering.2012.3l：145—159.

文章名称：撬装式三相分离系统的三维仿真设计

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