오일가스전(Oil and Gas Field)의 채굴시간이 길어짐에 따라 채굴된 액체에 함수율(moisture content)이 계속 증가하고 있는 추세이며 일부 오일가스전의 함수율은 이미 95%에 달하여 현재 기존의 채굴액 처리공정에서 직면하고 있는 새로운 도전이 되었다. 중국과학원 역학연구소에서 연구개발한 파이프식 오일가스와 수분의 고효율적인 분리기술은 현재 오일가스와 수분 처리시스템에서 직면하고 있는 난제를 효과적으로 해결하였는데, 이 기술은 육지, 해양 플랫폼 및 지하 등 다양한 조건에서 적용될 수 있다.
파이프식 오일가스와 수분의 고효율 분리기술은 주로 기둥형 사이클론 분리기(cyclone separator), 디플렉터(deflector)형 파이프식 분리기, T형 다중분기(multi-branch)식 관로와 동적 CFU 가스부양(gas floatation) 선별 등으로 구성되었는데, 이는 전통적인 대형 저장탱크를 사용하여 오일가스와 수분을 분리하는 방법을 돌파하여 분리효과를 수 배 향상시켰다.
이러한 작고 치밀하고 고효율적이고 쾌속적인 분리시스템은 공정흐름이 간단하고 고효율적일 뿐만 아니라 상대적으로 비교적 낮은 온도와 압력의 조건에서 밀폐식 작동이 가능하며 저장탱크 시스템, 가열시스템, 전기탈수 시스템, 하수처리시스템(sewage disposal systems) 및 대응되는 매니폴드시스템(manifold system)과 제어시스템을 효과적으로 감소시킬 수 있어 경제, 에너지절약, 간결, 속도 등 장점을 가지고 있으며 따라서 유전 원유처리의 투자비용을 최대한 절약할 수가 있어 중국 유전의 개발과 공정개진에 긍정적인 효과를 일으켰다.
관로식 오일가스와 물의 고효율 분리기술은 앞선 연구에서 남중국해 류화유전(Liuhua oilfield), 륙풍유전(Lufeng oilfield) 등 유전에서 중간테스트를 성공적으로 진행하였는데 분리성능과 효과는 매우 현저하였고 2011년부터 료하유전(Liaohe oilfield)의 생산라인에 정식으로 응용하여 저온탈수, 초중유탈수(Super heavy oil dehydration) 등 기술난제를 성공적으로 해결하였다. 현재, 이 기술은 해상유전 채굴액 처리시스템의 응용보급을 진행하고 있다.
위의 연구내용은 중국과학원, 과학기술부, 중국해양석유와 중국석유 등 부처 혹은 기업의 지원을 받았다. 최근에 관로식 오일가스와 물의 고효율 분리기술팀은 2014년도 중국과학원 과학기술 발전촉진상에서의 과학기술공헌 2등상을 받았다. 일부 기초이론의 연구성과는 Chemical Engineering Research & Design(2012, 90: 1652-1659), Experimental Thermal and Fluid Science(2013, 44: 893-896; 2015, 60: 208-212), International Journal of Multiphase Flow(2012, 46, 1-8) emd 저널에 발표되었고 관련된 기술성과는 이미 (중국)국가발명특허 10여 건을 얻었고 국제 PCT 특허 1건을 신청하였다.
그림 1: 관로식 오일가스와 물의 분리시스템(중국석유 료하유전) 그림 2: 새로운 고효율 CFU 가스부양 선별 하수처리장치(중국해양석유 남중국해 륙풍플랫폼)
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