CWL-M离心萃取机除砂工艺在油气集输系统中的应用
本文介绍了油井出砂给油气集输系统造成管道和工艺设备磨损堵塞、降低设备处理能力、控制操作失灵、流程不密闭、油气损耗大等危害:文中着重叙述地面集输系统除砂工艺技术分另l]是密闭除砂二多相分离器除砂、大罐沉降除砂、过滤除砂二离心机除砂等二本文最后总结了在地面除砂工艺设计中应注意的问题，这些除砂工艺技术经过实际应用都取得了很好的效果，现均已在石油系统推广应用
1.油井出砂的危害及原因
油井出砂可以给集输系统造成很大危害:
(1)在用于控制液位报警的油水界面浮子上若有砂沉积可以造成操作和控制失灵:在加热装置的表面沉积有砂能够影响热传导，甚至可以造成局部过热，引起穿孔.
(2)含砂流体可以引起容器内壁、阀门及管道金属表面迅速腐蚀，而且还可以造成机泵的泵壳、盘根和叶轮等的磨损沉积在管道和设备中的砂，不仅降低设备处理的能力，甚至容易造成工艺设备和管道的堵塞:
(3)油井出砂增加集输站场工艺处理操作流程，浪费投资，对环境也会造成严重污染油井出砂是由于井底附近的地带岩层结构遭到破坏和开采方法不当而造成的.即使在开采过程中对油井采取可井下固砂、阻砂等很多措施，但油水还是会将细砂通过油层带到地面上，危害集输系统在油田地面集输系统中，国内目前大多采用大罐沉降除砂，但该方法属于不密闭除砂，造成油气损耗较大，故油田地面集输系统的除砂和清砂，已成为迫切解决的问题。
2集输系统除砂工艺
2.1密闭除砂工艺
在集输过程中，从井口到计量站或接转站过程中，油井采出液中的泥砂首先应除掉，避免下游的工艺设备受到危害采用密闭集输旋流器除砂工艺的流程可参见大港油田港西地区流程，见图1
油井来液进脱气器进行气液分离后，含砂的液体从脱气器下部进人旋流除砂器进行除砂，含水油除砂后进人缓冲罐，经外输泵增压后外输分离出的含油泥砂，从旋流除砂器下部进入储砂斗，然后进入洗砂槽内，经40℃左右的回掺热水洗砂后，砂泵将其泵人砂脱水器进行脱水，砂子从脱水器底部流到排砂斗内，定期经运砂车外运，由脱水器脱出的水返回洗砂槽当原油含水率在百分之六十以上时，除砂率可达到百分之九十以上，排出砂的含油量仅为十万分之六，整个除砂系统运行安全可靠、维修方便、压力损失较小。CWL-M离心萃取机除砂工艺在油气集输系统中的应用
旋流除砂器的基本原理为离心沉降根据砂粒和流体的密度不同，在离心力场的作用下，砂粒和液体进行分离，砂粒沉降到旋流除砂器的底部，液体从上部溢口流出，对于在重力场中不能有效分离的微粒和乳浊液效果更好
2.2大罐沉降除砂工艺
不停产水力机械清砂即大罐沉降除砂的工艺流程可见图2.2-1系统来液经两相分离器将气分离后，固液两相进人大罐进行沉降分离，由于油、水、砂的密度不同，经过足够长的时间，密度大的泥砂沉于罐底，油层分离在上层，实现油、水、砂分离
沉降罐底部铺设有排砂管和冲砂管，排砂管上开有多个排砂口，冲砂管装有多个水力喷嘴或开有小口。沉降罐的下层污水通过冲砂泵形成高速水流从冲砂管喷出，使罐底沉的砂与水混合后经排砂管排出，再经排砂泵增压进入旋流除砂器进行污水和砂分离，污水从旋流除砂器顶部返回罐内，砂从底部被排出，干砂定期经砂车外运。CWL-M离心萃取机除砂工艺在油气集输系统中的应用
2.3多相分离器除砂工艺
在集输系统的站场中大多采用多相分离器进行油、气、水、砂三相分离，采用多相分离器除砂工艺的流程可参见大港油田马西一站流程。
多相分离器的除砂原理是重力沉降分离加水洗技术当液流流速较低时，利用油、水、砂的密度差一部分油砂将从油水液中沉降分离出来，为了能够加快分离沉降速度加人热活性水进行水洗加快砂粒沉降分离
2.4过滤除砂工艺
含砂的油、水或天然气经筛网过滤时，气相或液相可以通过，而固体砂等杂质被阻隔、沉淀，最终达到过滤除砂分离目的.
2.4.1筛网除砂过滤器
油、气、水、砂三相从筛网除砂器下部进人，气、液两相碰撞斜隔板后向上流动，经过上部筛网时，经过滤通过筛网的油、水、气由过滤器顶部出口流出，大于筛网孔径的砂被阻隔，落入集砂槽并最终排出筛网的目数可根据实际过滤的砂粒大小来进行确定。CWL-M离心萃取机除砂工艺在油气集输系统中的应用
2.4.2过滤除砂分离器
含液低和含气量高的情况可选用过滤除砂分离器进行过滤除砂:分离器内设有滤管，当砂粒通过滤管时被阻止，同时气体中的雾状液体也能够被滤管吸附、聚结成较大液滴，在分离器末端还设有叶片等除雾元件，也可以去除聚结的液滴，最终液滴吸附、聚结后经管线流人分离器底部的液体罐该分离器可以将液流中大于2μm的砂粒全部脱除。
2.5离心除砂分离器
油井来液从中心降液管进入分离器转鼓，含砂的液相在转鼓中靠离心力进行分离，水、砂从转鼓底部的开口处甩出，油经环形空间向上从油出口流出:水进人敞口储罐从水出口流出，泥砂沉积在储水罐底从沉渣排放口排出该分离器具有分离效率高的特点，即使来液的流量或油水比变化较大，仍具有较高的分离效率。
3除砂方案的分析与确定
油田地面除砂属于固液分离的过程，即从油、水液相中将砂粒除掉目前国内外油田地面的除砂主要有过滤、离心分离、重力沉降等方法，下面进行分析和对比。
3.1过滤除砂和沉降除砂的对比
过滤是使含有固体颗粒的液体通过能截留固体颗粒的过滤介质时，固液进行分离，液体中的固体颗粒被去除的过程在实际生产中滤网、滤层等过滤介质需要定期进行反冲洗，去除滤饼，使之再生，所以过滤不适用于连续性生产运行，而油田生产都是连续性生产作业，应尽可能选用连续运行的设备沉降分离是将悬浮液中悬浮的固体颗粒根据液、固密度不同而被分离的一种方法:液、固两相密度差是沉降分离的唯一动力，沉降设备适用于连续性生产运行，且能够实现较高自动化水平.
3.2离心沉降和重力沉降的对比
重力沉降设备不能分出细小颗粒，而离心沉降设一备可以对悬浮液进行细分离，离心沉降设备依赖离心力作用将固液进行分离的，具有悬浮液停留时间短，效率高的优点，缺点是对多相混合物分离效果欠佳对于油井采出的油、气、水、砂四相混合物的除砂，可以分出气体后，先使用重力沉降设备初步分离砂粒，然后再用离心沉降设备进行细分离
3.3离心机和水力旋流器的对比
离心机与水力旋流器的流场不同，离心机的固液分离是靠转鼓带动液体旋转产生的离心力而实现的，越靠近壁面处液体速度越高，液体内部无明显剪切作用，不会使固体颗粒破碎，分离效率较高，但离心机的生产和操作要求较高，由于有高速运动部件，需要考虑动平衡和相应的减振措施，而水力旋流器不需要考虑，其结构简单，设备较小，无运动部件，便于操作和维护。CWL-M离心萃取机除砂工艺在油气集输系统中的应用
4大罐除砂自动处理装置设计计算
结合以上的几种除砂工艺方法对比，以及各种除砂工艺的适用情况，根据罐内砂粒物性分析数据，对大罐沉降和旋流除砂二级流程设计计算过程如下大罐除砂自动处理装置分为罐内和罐外两部分，包括大罐除砂自动清理装置、旋流除砂装置和密闭金属清砂道三部分
大罐内设有冲砂管线和冲砂喷嘴，在冲砂水流的作用下罐内沉砂呈悬浮状态，经排砂支管汇人排砂汇管流人密闭清砂道，再进人沉砂池，通过泥砂泵进入旋流除砂装置，砂从底部被排出，干砂定期经砂车外运。
4.1大罐沉降计算
(1)根据进液口离罐底高度和大罐液体停留时间等参数可得出沉降最小颗粒粒径砂粒径大于此值时，表明在沉降时间内，砂粒能够沉降在罐底
(2)根据每日的进料含砂浓度、进液量、砂粒自然沉降密度、大罐直径、砂粒真实密度可得出积砂厚度，每日积砂厚度用下式计算:
式中:H一一每日积砂厚度，m ;
V—每日来液量，m³/d;
