CN112443310B - 一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法，用于对原油进行脱气处理，气液分离装置包括：分离器本体、入口检测单元、气相检测单元和液相检测单元；入口检测单元、气相检测单元和液相检测单元分别用于检测入口管路、气相出口管路和液相出口管路内液体或者气体的状态参数，以便于对分离器本体内的运行参数进行优化，本发明提供一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法，解决了现有的油气分离器难以以最优的运行参数进行分离作业，从而造成油气分离器分离效率低，能耗高的技术问题。

Description

一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法

技术领域

本发明涉及石油装备技术领域，特别涉及一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法。

背景技术

一般将直接从油田内开采出来的未经加工处理的石油称为原油，原油是一种黑褐色并带有绿色荧光，具有特殊气味的粘稠性油状液体，原油中含有大量的杂质，包括油、气和水的混合物，为了便于原油的储存和输送，需要对原油进行气液分离，将原油按照气体和液体分开。

目前，原油一般使用油气分离器进行油气分离，油气分离器置于潜油离心泵和保护器之间，将原油中的游离气体与液体分离，液体送给潜油离心泵，气体释放到油管和套管环形空间，已达到油气分离的目的。

然而，一般的原油在开采后会直接油气分离，开采后的原油随着开采深度和开采工况的不断变化，原油的性能参数也随着变化，但是，油气分离器内设定的运行参数却始终固定，这就导致油气分离器内的运行参数和原油实际的性能参数并不匹配，影响油气分离器的分离效率和能耗水平，进而影响到油气分离的正产成本。

发明内容

本发明提供一种气液分离装置及用于气液分离装置的降耗方法，解决了现有的油气分离器难以以最优的运行参数进行分离作业，从而造成油气分离器分离效率低，能耗高的技术问题。

本发明的第一方面提供一种气液分离装置，用于对原油进行脱气处理，所述装置包括：

分离器本体，所述分离器上设有入口管路、气相出口管路和液相出口管路；

入口检测单元，所述入口检测单元的一端与所述分离器本体通过所述入口管路连通，所述入口检测单元的另一端与输入管路相连通；

气相检测单元，所述气相检测单元的一端与所述分离器本体通过所述气相出口管路连通，所述气相检测单元的另一端与气相输出管路相连通；

液相检测单元，所述液相检测单元的一端与所述分离器本体通过所述液相出口管路连通，所述液相检测单元的另一端与液相输出管路相连通；

所述入口检测单元、所述气相检测单元和所述液相检测单元分别用于检测所述入口管路、所述气相出口管路和所述液相出口管路内液体或者气体的状态参数，以便于对所述分离器本体内的运行参数进行优化。

进一步地，所述入口检测单元包括相互并联的第一子管路和第二子管路，所述第一子管路包括：第一阀门、第一流量计、第一温度计、第一压力计和第三阀门，所述第一阀门和所述第三阀门分别位于所述第一子管路的两端，所述第一阀门和所述第三阀门之间分别设有所述第一流量计、所述第一温度计和所述第一压力计，所述第二子管路上设有第二阀门，所述第二阀门的两端分别与所述第一阀门和所述第三阀门连接。

进一步地，所述气相检测单元包括第三子管路和第四子管路，所述第三子管路上依次设有：气相取样阀、第二压力计、第二温度计、第四阀门、第二流量计、第五阀门和第一调节阀，所述第四子管路并联在所述第三子管路上，所述第四子管路的一端与所述第四阀门的入口端连接，所述第四子管路的另一端与所述第五阀门的出口端连接，且所述第四子管路上还设有第六阀门。

进一步地，所述液相检测单元包括第五子管路和第六子管路，所述第五子管路上依次设有：液相取样阀、第三压力计、第三温度计、第七阀门、第三流量计、第八阀门和第二调节阀，所述第六子管路并联在所述第五子管路上，所述第六子管路的一端与所述第七阀门的入口端连接，所述第六子管路的另一端与所述第八阀门的出口端连接，且所述第六子管路上还设有第九阀门。

进一步地，所述分离器本体上还设有第四温度计、第四压力计和回流管路，所述分离器本体的底端还设有排污阀。

本发明的第二方面提供一种气液分离的降耗方法，应用于上述第一方面提供的气液分离装置，所述方法包括：

获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值；

根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率；

根据获取到的所述正能量平衡效率对所述气液分离装置当前的运行参数进行调节，并得到最优的运行参数。

如上所述的一种气液分离的降耗方法，所述获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值，包括：

根据第一流量计、第一温度计和第一压力计获取入口管路内待分离的气液混合物的第一状态参数；

根据获取的所述第一状态参数计算所述入口管路内的第一能量值。

如上所述的一种气液分离的降耗方法，所述获取所述气液分离装置中气相出口管路内的第二能量值，包括：

根据第二流量计、第二温度计和第二压力计获取气相出口管路内分离后气体的第二状态参数；

根据获取的所述第二状态参数计算所述气相出口管路内的第二能量值。

如上所述的一种气液分离的降耗方法，所述获取所述气液分离装置中液相出口管路内的第三能量值，包括：

根据第三流量计、第三温度计和第三压力计获取液相出口管路内分离后液体的第三状态参数；

根据获取的所述第三状态参数计算所述液相出口管路内的第三能量值。

如上所述的一种气液分离的降耗方法，根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率，包括：

根据公式：

计算出所述正能量平衡效率。

其中，E₁为所述第一能量值，E₂为所述第二能量值，E₃为所述第三能量值，η为所述正能量平衡效率。

本实施例提供一种气液分离装置，用于对原油进行脱气处理，通过包括：分离器本体、入口检测单元、气相检测单元和液相检测单元，分离器本体上设有入口管路、气相出口管路和液相出口管路，入口检测单元、气相检测单元和液相检测单元分别通过入口管路、气相出口管路和液相出口管路与分离器本体连接，入口检测单元、气相检测单元和液相检测单元分别用于检测入口管路、气相出口管路和液相出口管路内的液体或者气体的状态参数，依据获取的多个状态参数对分离器本体的运行参数进行优化，解决了现有技术中油气分离器能效低下的技术问题，提高了分离器本体的气液分离效率，降低了能耗程度，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的气液分离装置的整体结构图；

图2是本发明实施例一提供的气液分离装置的具体结构组成图；

图3是本发明实施例二提供的一种气液分离的降耗方法的整体流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种气液分离的降耗方法的另一流程示意图。

附图标记：

10-分离器本体；20-入口检测单元；30-气相检测单元；40-液相检测单元；

201-第一阀门；202-第一流量计；203-第一温度计；204-第一压力计；

205-第三阀门；206-第二阀门；301-气相取样阀；302-第二温度计；

303-第二压力计；304-第四阀门；305-第二流量计；306-第五阀门；

307-第六阀门；308-第一调节阀；401-液相取样阀；402-第三温度计；

403-第三压力计；404-第七阀门；405-第三流量计；406-第八阀门；

407-第九阀门；408-第二调节阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种气液分离装置，如图1所示，用于对原油进行脱气处理，将原油中含有的气体和液体进行物理分离，包括：分离器本体10、入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40，其中，分离器本体10上设有入口管路、气相出口管路和液相出口管路，入口管路为分离器本体10的进口管，入口管路主要用于将原油直接输送到分离器本体10内，气相出口管路和液相出口管路为分离器本体10的两个出口管路，原油在分离器本体10内经过分离后会形成液体和气体，气体会经由气相出口管路从分离器本体10内流出，而液体会经由液相出口管路从分离器本体10内流出。

可选的，在本实施例中，分离器本体10包括两个出口管和一个进口管，而入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40分别连接在分离器本体10的进口管和出口管上，其中，入口检测单元20连接在入口管路中，气相检测单元30连接在气相出口管路上，液相检测单元40连接在液相出口管路上。

可选的，在本实施例中，入口检测单元20的一端与输入管路连接，入口检测单元20的另一端与入口管路连接，入口管路和输入管路为同一管路，仅仅是为了说明将其进行了区分，可以理解为，入口检测单元20连接在分离器本体10的入口管路中，入口检测单元20主要用于检测入口管路内的原油的状态参数，气相检测单元30的一端与气相输出管路连接，气相检测单元30的另一端与气相出口管路连接，气相输出管路连接和气相出口管路为同一管路，为了方便说明而将其进行区分，气相检测单元30用于检测气相出口管路内状态参数，原油在分离器本体10内部进行分离，分离后的气体物质会流入气相出口管路，气相检测单元30就是用于检测分离后气体的状态参数，也就是分离后气体在分离器本体10气体输出口的状态参数，液相检测单元40的一端与液相输出管路连接，液相检测单元40的另一端与液相出口管路连接，液相输出管路和液相出口管路为同一管路，均为分离器本体10的液体输出管，仅是为了便于说明而进行了区分，液相检测单元40用于检测液相出口管路内的状态参数，也就是分离器本体10液体输出口处，原油分离后的液体的状态参数。

可选的，在本实施例中，入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40分别将原油在人口端的状态参数和两个出口端的状态参数进行检测，将检测到的状态参数进行计算和分析，就可以得到当前开采出的原油在气液分离过程中完整状态参数，然后将这个完整状态参数与分离器本体10预设的运行参数进行对比，比较预设运行参数的不足，对预设参数进行重新设定，以最优化的运行参数进行气液分离，提高分离效率，避免能耗的浪费。

需要说明的是，在本实施例中，分离器本体10主要用于对通入的原油进行气液分离，气液分离一般为采用物理分离的方法，例如，采用离心分离器，利用离心力将原油中的液体和气体分离，无论如何分离，物理分离均需要在高压状态或者高温高压状态下进行，而原油在开采上来后温度和压力均不足，就需要由设备进行补充，以压力为例，分离器本体10需要在一定压力条件下进行分离工作，而通入的原油自身所携带的压力会随着开采地层深度的不同和工况的不同发生变化，分离器本体10会按照平均情况对待分离的原油施加一个恒压或者过量的压力，以保证压力达到分离需求，这就会导致能耗的提高，一旦开采的原油自身压力提高，就会出现分离器本体10施加的压力过多，造成浪费和能耗提高，甚至影响到分离的效率，温度的情况和压力相同，因此，对开采到的原油进行状态参数的检测，并将根据状态参数调节分离器本体10内设定的运行参数，就能够以优化的运行参数进行气液分离，提高分离效率，避免能耗的浪费。

本实施例提供一种气液分离装置，用于对原油进行脱气处理，通过包括：分离器本体10、入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40，分离器本体10上设有入口管路、气相出口管路和液相出口管路，入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40分别通过入口管路、气相出口管路和液相出口管路与分离器本体10连接，入口检测单元20、气相检测单元30和液相检测单元40分别用于检测入口管路、气相出口管路和液相出口管路内的液体或者气体的状态参数，依据获取的多个状态参数对分离器本体10的运行参数进行优化，解决了现有技术中油气分离器能效低下的技术问题，提高了分离器本体10的气液分离效率，降低了能耗程度，节约了成本。

可选的，在本实施例中，如图2所示，入口检测单元20包括相互并联的第一子管路和第二子管路，其中，第一子管路包括：第一阀门201、第一流量计202、第一温度计203、第一压力计204和第三阀门205，第一子管路和第二子管路虽相互并联，但一般以第一子管路为主，第二子管路可以理解为第一子管路的支路或备用管路，当第一子管路中的器件出现故障时，改走第二子管路，绕过第一子管路中出现故障的器件，保证装置的运行。

可选的，在本实施例中，第一子管路中的两端分别设有第一阀门201和第三阀门205，第一阀门201和第三阀门205的作用相同，设置的顺序并无要求，只要保证在第一子管路的前后两端各设置一个阀门即可，第一阀门201和第二阀门206之间设有第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204，第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204分别用于检测进入分离器本体10之前的气液混合物(即原油)的流速、温度和压力，第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204的设置顺序并无特殊的要求，只需要保证将第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204设置在第一阀门201和第三阀门205之间即可。

可选的，在本实施例中，第二子管路的两端分别与第一阀门201的入口端和第三阀门205的出口端连接，可以理解为，第一子管路的入口端到出口端之间连接了一条支管路，当第一子管路中的器件出现故障时，关闭第一阀门201或者第三阀门205使得原油直接进入第二子管路，绕过第一子管路进入到分离器本体10中，第二子管路上设有第二阀门206，第二阀门206用于控制第二子管路的开启和关闭。

可选的，在本实施例中，气相检测单元30包括第三子管路和第四子管路，其中，第三子管路为主通路，第四子管路为第三子管路的支路，第四子管路并联在第三子管路上，当第三子管路的部分器件出问题时，可使管路中的流体改走第四子管路，绕过故障器件。

可选的，在本实施例中，第三子管路上依次设有气相取样阀301、第二压力计303、第二温度计302、第四阀门304、第二流量计305、第五阀门306和第一调节阀308，其中，气相取样阀301用于对管路中的流体取样，气相取样阀301并联在第三子管路中，第二压力计303和第二温度计302分别用于检测第三子管路中的流体(原油中被分离后的气体)的压力和温度，第二流量计305用于检测第三子管路中的流体的流量，第三流量计405的两端分别设有第四阀门304和第五阀门306，即第四阀门304和第五阀门306将第二流量计305夹在当中，当第二流量计305出现故障需要更换时，关闭第四阀门304和第五阀门306即可。

可选的，在本实施例中，第四子管路并联在第三子管路上，第四子管路的两端分别与第四阀门304的入口端和第五阀门306的出口端连接，第四子管路主要起到支路的作用，第四子管路上设有第六阀门307，当第二流量计305出现故障时，关闭第四阀门304和第五阀门306，使得第三子管路中的流体绕过第二流量计305，改走第四子管路，这是由于流量计与温度计和压力计不同，温度计和压力计可以并连接在管路中，而流量计只能串联的管路中，同时，流量计本身易于出现故障，而更换流量计时，需要将与流量计连接的管路拆卸，操作极为麻烦，因此，一般会在流量计的两端各设置一个阀门，如本实施例中的第四阀门304和第五阀门306，当第二流量计305故障时，拆卸第四阀门304和第五阀门306就能够将第二流量计305一同拆卸和更换，操作较为简便，而且第四阀门304和第五阀门306的设置便于在第四子管路与第三子管路的连接，更换第二流量计305时，通过第四阀门304和第五阀门306将第二流量计305完全隔开，这样可以直接在线更换第二流量计305，而不用将整个设备停机再进行更换。

可选的，在本实施例中，第三子管路上还设有第一调节阀308，第一调节阀308为流量控制阀，可根据第二流量计305检测的第三子管路内的流向情况，使用第一调节阀308调节第三子管路内的流量情况，避免第三子管路内出现压力过大等情况。

可选的，在本实施例中，液相检测单元40包括第五子管路和第六子管路，第五子管路上依次设有：液相取样阀401、第三压力计403、第三温度计402、第七阀门404、第三流量计405、第八阀门406和第二调节阀408，其中，液相取样阀401并联在第五子管路中，液相取样阀401用于对第五子管路中的流体(原油被分离后的液体)进行取样，第三压力计403和第三温度计402用于检测第五子管路中的流体的压力和温度，第七阀门404和第八阀门406分别连接在第三流量计405的两端，第六子管路并联在第五子管路上，第六子管路的两端分别与第七阀门404的入口端和第八阀门406的出口端连接，第六子管路上设有第九阀门407，第六子管路和第五子管路的并联方式与第三子管路和第四子管路相同，同时，第三流量计405和第七阀门404与第八阀门406的连接关系及作用，与第二流量计305和第四阀门304与第五阀门306相同，这里就不再做重复性的说明了，液相检测单元40与气相检测单元30的结构和作用均类似，分别代表了分离器本体10的两个输出端。

可选的，在本实施例中，分离器本体10上设有第四温度计101和第四压力计102，第四温度计101和第四压力计102设置在分离器本体10的侧壁上，第四温度计101和第四压力计102分别用于检测分离器本体10内部的温度和压力，分离器本体10上还设有回流管路104，回路管路由分离器本体10的底端出发向上方延伸并与分离器本体10的侧壁连通，回流管路104用于分离器分体内流体的再循环分离，分离器本体10的底端还设有排污阀103。

实施例二

本实施例提供一种气液分离的降耗方法，降耗方法应用于实施例一中提供的气液分离装置，本降耗方法能够调节优化气液分离装置的运行参数，保证分离效率的前提下平衡能耗。

一种气液分离的降耗方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤501、获取气液分离装置中入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值。

原油被开采后直接通入到气液分离装置中进行气液分离，分离后的气体物质输送到气相出口管中，分离后的液体物质输送到液相出口管中，而原油由入口管路通入到气液分离装置中，入口管路、气相出口管路和液相出口管路上均设置有流量计、温度计和压力计，用于检测并获取入口管路、气相出口管路和液相出口管路内流通的液体或者气体的各项性能参数，具体包括管路中流体当前的温度、压力和流量，根据获取的温度、压力和流量计算出入口管路、气相出口管路和液相出口管路内的能量值，即入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值。

步骤502、根据获取到的第一能量值、第二能量值和第三能量值计算气液分离装置的正能量平衡效率。

获取到第一能量值、第二能量值和第三能量值后，将第一能量值、第二能量值和第三能量值带入正能量平衡公式中，计算出气液分离装置中的正能量平衡效率，一般而言，关于装置能耗的评定分为正能量平衡效率和负能量平衡效率，也就是正平衡法和反平衡法，其中，正平衡法需要测量的值较少，也无需估计无法测量的量所损失能量，便于计算和测量。

步骤503、根据获取到的正能量平衡效率对气液分离装置当前的运行参数进行调节，并得到最优的运行参数。

根据计算得到的正能量平衡效率，对当前气液分离装置的运行状况进行评估，再根据获取到的第一能量值、第二能量值和第三能量值，对气液分离装置当前的运行参数进行优化，重新对气液分离装置内的运行参数进行设定，以最优化的运行参数进行气液分离，其中关于需要优化参数设定的原因在实施例一中已经进行了详尽的说明，这里就不再做重复性的说明了。

本实施例提供一种气液分离的降耗方法，用于对气液分离装置内的运行参数进行优化，首先，获取气液分离装置中入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值，然后，根据获取到的第一能量值、第二能量值和第三能量值计算气液分离装置的正能量平衡效率，最后，根据获取到的正能量平衡效率对气液分离装置当前的运行参数进行调节，并得到最优的运行参数，通过对当前各管路内的状态参数进行获取，再调整气液分离装置内的运行参数，使得气液分离装置能够以最优的运行参数进行气液分离，提高分离效率，降低能耗效率。

可选的，在上述实施例的基础上，如图4所示，本实施例中，在上述步骤101中还包括如下步骤：

步骤502a、根据第一流量计、第一温度计和第一压力计获取入口管路内待分离的气液混合物的第一状态参数。

入口管路内待分离的气液混合物，也就是待分离的原油的第一状态参数包括：第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204检测到的各项参数。

步骤502b、根据获取的第一状态参数计算入口管路内的第一能量值。

第一能量值包括气液分离装置中入口管内的压力能Q_p1和热能Q_T1之和，具体的可以通过第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204检测到的温度、压力和流量可以计算出压力能Q_p1和热能Q_T1。

可选的，在本实施例中，在上述步骤101中还包括如下步骤：

步骤502c、根据第二流量计、第二温度计和第二压力计获取气相出口管路内分离后气体的第二状态参数。

气相出口管路内分离后的气体，也就是分离后气体的第二状态参数包括：第二流量计305、第二温度计302和第二压力计303检测到的各项参数。

步骤502d、根据获取的第二状态参数计算气相出口管路内的第二能量值。

第二能量值包括气液分离装置中气相出口管路内的压力能Q_p2和热能Q_T2之和，具体的可以通过第二流量计305、第二温度计302和第二压力计303检测到的温度、压力和流量可以计算出压力能Q_p2和热能Q_T2。

可选的，在本实施例中，在上述步骤101中还包括如下步骤：

步骤502e、根据第三流量计、第三温度计和第三压力计获取液相出口管路内分离后液体的第三状态参数。

液相出口管路内分离后的液体，也就是分离后液体的第三状态参数包括：第三流量计405、第三温度计402和第三压力计403检测到的各项参数。

步骤502f、根据获取的第三状态参数计算液相出口管路内的第三能量值。

第三能量值包括气液分离装置中液相出口管路内的压力能Q_p3和热能Q_T3之和，具体的可以通过第三流量计405、第三温度计402和第三压力计403检测到的温度、压力和流量可以计算出压力能Q_p3和热能Q_T3。

具体的，在本实施例中，测量出气相出口的含水率、气相出口的含油率、气相出口的温度、压力和流量，以及液相出口的含水率、液相出口的温度、压力和流量，就可以得到气相出口管路内的压力能Q_p2和热能Q_T2，液相出口管路内的压力能Q_p3和热能Q_T3。

其中，入口管路即入口端的参数采集包括：将混合物(原油)通入多相流量测量仪，得到气相流量q_g1、油相流量q_o1、水相流量q_w1，气液混合物进入入口管路后，对第一流量计202、第一温度计203和第一压力计204进行读数，每10分钟一次，至少测量三次以上，取测量数值的算术平均值作为测量结果，并分别记录。

其中，检测气相出口端即气相出口管路内流体的参数，分离出的气相可以从气液分离装置的顶部进入气相出口管路，由于气相的携带作用，气相中掺杂有少量液相，因此，对气相进行取样测得含水率x₁、含油率x₂以及气相物性参数(γ_g、P_c、T_c)。

其中，液相出口端即液相出口管路内流体的参数，在液相出口端进行取样，检测出液相中的含水率x₃和液相物性参数。

具体可根据如下公式计算：

Q_P1＝Q_Pg1+Q_Po₁+Q_Pw1

Q_T1＝Q_Tg1+Q_To₁+Q_Tw1

Q_Pg1＝Pq_g1

Q_Po1＝Pq_o1

Q_Pw1＝Pq_w1

Q_Tg1＝C_g1(ρ_g1·q_g1)T

Q_To1＝C_o1(ρ_o1·q_o1)T

Q_Tw1＝C_w1(ρ_w1·q_w1)T

上述公式中，Z为压缩因子，Q_P1为入口混合物的压力能，Q_Pg1为入口气相的压力能，Q_Po1为入口油相的压力能，Q_Pw1为入口水相的压力能，Q_T1为入口混合物的热能，Q_Tg1为入口气相的热能，Q_To1为入口油相的热能，Q_Tw1为入口水相的热能，P为入口混合物的压力，q_g1为入口气相的体积流量，q_o1为入口油相的体积流量，q_w1为入口油相的体积流量，C_g1为空气的比热容，C_o1为油的比热容，C_w1为水的比热容，ρ_g1为入口空气的密度，ρ_o1为入口油的密度，ρ_w1为入口水的密度，γ_g、P_c、T_c为气相物性参数，T为入口混合物的温度。

根据上述公式可计算出入口管路内的能量总和E₁，能量总和E₁的计算可根据如下公式：

E₁＝Q_P1+Q_T1

进一步地，在本实施例中，气相出口管路的各项参数，通过如下公式计算：

Q_p2＝Q_pg2+Q_pw2+Q_po2

Q_T2＝Q_Tg2+Q_Tw2+Q_To2

q_g1·x₁＝q_w1

q_g2·x₂＝q_o2

Q_pg2＝P_gq_g2

Q_pw2＝P_gq_w2

Q_pw2＝P_gq_o2

Q_Tg2＝C_g(ρ_g2·q_g2)T_g

Q_To2＝C_o(ρ_o2·q_o2)T_g

Q_TW2＝C_w(ρ_w2·q_w2)T_g

上述公式中，Q_p2为气相出口端的压力能，Q_T2为气相出口端的热能，Q_pg2为气相出口端中的纯气体的压力能，Q_pw2为气相出口端中掺杂的水的压力能，Q_po2为气相出口端中掺杂的油的压力能，Q_Tg2为气相出口端中的纯气体的热能，Q_Tw2为气相出口端中掺杂的水的热能，Q_To2为气相出口端中掺杂的油的热能，T_g为气相出口端的温度，C_g为空气的比热容，ρ_g2为气相出口端中的纯气体的密度，q_g2为气相出口端中的纯气体的体积流量，q_w2为气相出口端中掺杂的水的体积流量，q_o2为气相出口端中掺杂的油的体积流量，ρ_o2为气相出口端中掺杂的油的密度，T_g为气相出口端的温度，C_o为油的比热容，C_w为水的比热容，ρ_w2为气相出口端中掺杂的水的密度，P_g为气相出口端的压力，x₁为气相出口端的含水率，x₂为气相出口端的含油率，Z为压缩因子。

根据上述公式可计算出气相出口管路内的能量总和E₂，能量总和E₂可根据如下公式计算：

E₂＝Q_P2+Q_T2

进一步地，在本实施例中，液相出口管路的各项参数，通过如下公式计算：

Q_p3＝Q_po3+Q_pw3

Q_T3＝Q_To3+Q_Tw3

F(t)＝P_w

Q_pw3＝P_wq_w3

Q_po3＝P_wq_o3

q_w3·(1-x₃)＝q_o3

Q_Tw3＝C_w(ρ_w3·q_w3)T_w

Q_To3＝C_o(ρ_o3·q_o3)T_w

其中，上述公式中，Q_p3为液相出口端的压力能，Q_po3为液相出口端中的油相的压力能，Q_pw3为液相出口端中的水的压力能，Q_T3为液相出口端的热能，Q_To3为液相出口端中的油的热能，Q_Tw3为液相出口端中的水的热能，P_w为液相出口端的压力，q_o3为液相出口端中的油的体积流量，q_w3为液相出口端中的水的体积流量，C_o为油的比热容，ρ_o3为液相出口端中掺杂的油的密度，ρ_w3为液相出口端中的水的密度，C_w为水的比热容，F(t)为P_w相对时间的函数，t为分离的时间，T_w为液相出口端的温度。

根据上述公式可计算出液相出口管路内的能量总和E₃，能量总和E₃可根据如下公式计算：

E₃＝Q_P3+Q_T3

进一步的，在本实施例中，根据获取到的第一能量值、第二能量值和第三能量值计算气液分离装置的正能量平衡效率，包括如下步骤：

根据公式：

计算出正能量平衡效率。

根据步骤502a至步骤502f所获取到的入口管路内的能量总和E₁、气相出口管路内的能量总和E₂以及液相出口管路内的能量总和E₃，计算正能量平衡效率，其中，E₁为第一能量值，E₂为第二能量值，E₃为第三能量值，η为正能量平衡效率，再根据计算得到的正能量效率和前述的各个状态参数，对气液分离装置的运行参数进行优化，提高分离效率，平衡能量效率，降低能耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种气液分离装置，用于对原油进行脱气处理，其特征在于，所述装置包括：

分离器本体，所述分离器上设有入口管路、气相出口管路和液相出口管路；

入口检测单元，所述入口检测单元的一端与所述分离器本体通过所述入口管路连通，所述入口检测单元的另一端与输入管路相连通；

气相检测单元，所述气相检测单元的一端与所述分离器本体通过所述气相出口管路连通，所述气相检测单元的另一端与气相输出管路相连通；

液相检测单元，所述液相检测单元的一端与所述分离器本体通过所述液相出口管路连通，所述液相检测单元的另一端与液相输出管路相连通；

所述入口检测单元、所述气相检测单元和所述液相检测单元分别用于检测所述入口管路、所述气相出口管路和所述液相出口管路内液体或者气体的状态参数，以便于对所述分离器本体内的运行参数进行优化；

对所述分离器本体内的运行参数进行优化，包括：获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值；根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率；根据获取到的所述正能量平衡效率对所述气液分离装置当前的运行参数进行调节，并得到最优的运行参数以使所述分离器本体根据所述最优的运行参数进行气液分离；所述获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值，包括：根据第一流量计、第一温度计和第一压力计获取入口管路内待分离的气液混合物的第一状态参数；根据获取的所述第一状态参数计算所述入口管路内的第一能量值；所述第一能量值包括所述气液分离装置中入口管内的压力能和热能之和；所述获取所述气液分离装置中气相出口管路内的第二能量值，包括：根据第二流量计、第二温度计和第二压力计获取气相出口管路内分离后气体的第二状态参数；根据获取的所述第二状态参数计算所述气相出口管路内的第二能量值；所述第二能量值包括所述气液分离装置中气相出口管路内的压力能和热能之和；所述获取所述气液分离装置中液相出口管路内的第三能量值，包括：根据第三流量计、第三温度计和第三压力计获取液相出口管路内分离后液体的第三状态参数；根据获取的所述第三状态参数计算所述液相出口管路内的第三能量值；所述第三能量值包括所述气液分离装置中液相出口管路内的压力能和热能之和；根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率，包括：根据公式：

计算出所述正能量平衡效率，其中，E₁为所述第一能量值，E₂为所述第二能量值，E₃为所述第三能量值，η为所述正能量平衡效率；

所述入口检测单元包括相互并联的第一子管路和第二子管路，所述第一子管路包括：第一阀门、第一流量计、第一温度计、第一压力计和第三阀门，所述第一阀门和所述第三阀门分别位于所述第一子管路的两端，所述第一阀门和所述第三阀门之间分别设有所述第一流量计、所述第一温度计和所述第一压力计，所述第二子管路上设有第二阀门，所述第二阀门的两端分别与所述第一阀门和所述第三阀门连接；

所述气相检测单元包括第三子管路和第四子管路，所述第三子管路上依次设有：气相取样阀、第二压力计、第二温度计、第四阀门、第二流量计、第五阀门和第一调节阀，所述第四子管路并联在所述第三子管路上，所述第四子管路的一端与所述第四阀门的入口端连接，所述第四子管路的另一端与所述第五阀门的出口端连接，且所述第四子管路上还设有第六阀门；

所述液相检测单元包括第五子管路和第六子管路，所述第五子管路上依次设有：液相取样阀、第三压力计、第三温度计、第七阀门、第三流量计、第八阀门和第二调节阀，所述第六子管路并联在所述第五子管路上，所述第六子管路的一端与所述第七阀门的入口端连接，所述第六子管路的另一端与所述第八阀门的出口端连接，且所述第六子管路上还设有第九阀门；

所述分离器本体上还设有第四温度计、第四压力计和回流管路，所述分离器本体的底端还设有排污阀。

2.一种气液分离的降耗方法，其特征在于，应用于上述权利要求1所述的气液分离装置，所述方法包括：

获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值、气相出口管路内的第二能量值和液相出口管路内的第三能量值；

根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率；

根据获取到的所述正能量平衡效率对所述气液分离装置当前的运行参数进行调节，并得到最优的运行参数以使所述分离器本体根据所述最优的运行参数进行气液分离；

所述获取所述气液分离装置中入口管路内的第一能量值，包括：

根据第一流量计、第一温度计和第一压力计获取入口管路内待分离的气液混合物的第一状态参数；

根据获取的所述第一状态参数计算所述入口管路内的第一能量值；所述第一能量值包括所述气液分离装置中入口管内的压力能和热能之和；

所述获取所述气液分离装置中气相出口管路内的第二能量值，包括：

根据第二流量计、第二温度计和第二压力计获取气相出口管路内分离后气体的第二状态参数；

根据获取的所述第二状态参数计算所述气相出口管路内的第二能量值；所述第二能量值包括所述气液分离装置中气相出口管路内的压力能和热能之和；

所述获取所述气液分离装置中液相出口管路内的第三能量值，包括：

根据第三流量计、第三温度计和第三压力计获取液相出口管路内分离后液体的第三状态参数；

根据获取的所述第三状态参数计算所述液相出口管路内的第三能量值；所述第三能量值包括所述气液分离装置中液相出口管路内的压力能和热能之和；

根据获取到的所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值计算所述气液分离装置的正能量平衡效率，包括：

根据公式：

计算出所述正能量平衡效率，

其中，E₁为所述第一能量值，E₂为所述第二能量值，E₃为所述第三能量值，η为所述正能量平衡效率。

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