Промысловая подготовка нефти, процесс сепарации. Вертикальный и горизонтальный сепараторы

Промысловая подготовка нефти, процесс сепарации. Вертикальный и горизонтальный сепараторы

 

Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация, обезвоживания, обессоливания, стабилизация. Дегазация нефти осуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат в котором это происходит называетсясепаратор, а процесс называется сепарацией.

Процесс сепарации осуществляется в несколько этапов (ступеней). Чем больше этапов сепарации, тем больше дегазированной нефти из одного и того же количества пластовой жидкости. Однако при этом увеличивается капиталовложения. Число ступеней ограничивают 2-3мя.

Сепараторы бывают:

 

− горизонтальные

− вертикальные

− турбосепаратор

− гидроциклонный сепаратор

− цилидрический сепаратор

− гравитационный.

 

В различных сепараторах нефть от газа и воды отделяют для:

− получения нефтяного газа используемого как химическое сырье или топливо

− отделения воды при добыче нестойких эмульсий

− уменьшение, перемешивание нефтегазового потока при перемешивании гидравлических сопротивлений, а также возможности образования нефтяных эмульсий

− разложение образующейся пены

− уменьшение пульсации давления при транспортировании нефтегазоводяной смеси по сборным коллекторам расположенным на ДНС и УПН

В нефтяных сепараторах любого типа различают 4 секции:

I. Основная сепарационная секция, служащая для отделения нефти от газа

II. Осадительная секция в которой происходит дополнительное выделение пузырьков газа

III. Секция сбора нефти предназначена как для сбора, так и для вывода нефти из сепаратора

IV. Каплеуловительная секция. Верх секции служит для улавливания мельчайших капелек жидкости уносимых потоком газов в газопровод

Работа сепараторов любого типа характеризуется 3мя показателями:

− Степенью разгазирования нефти

− Степенью очистки газа поступающего в газопровод от капелек нефти

− Степень очистки нефти поступающей в нефтепровод от пузырьков газа

Эффективность работы по степени очистки зависит от следующих показателей: количество капельной жидкости уносимой потоком газа из каплеуловительной секции и число пузырьков газа уносимых потоком нефти из секции сбора нефти.

Чем меньше величина этих показателей, тем больше эффективность работы сепаратора.

Степень технического совершенства сепаратора характеризуется 3 показателями:

− минимальным диаметром капель жидкости задерживаемых в сепараторе

− максимум дополнительной скорости газового потока в свободном сечении или каплеуловительной секции сепаратора

− времени пребывания жидкости в сепараторе, за которой происходит дополнительное разделение свободного газа от жидкости.

Вертикальный сепаратор

 

 

Представляет собой вертикально установленный цилиндрический корпус с полусферическими днищами, снабженные патрубками для ввода газожидкостной смеси и вывода газов и жидкой фаз. Газированная нефть под давлением по патрубку поступает в раздаточный коллектор 2, регулятор давления 3. В сепараторе поддерживается определенное давление, которое меньше начального давления газожидкостной смеси за счет уменьшения давления, из смеси выделяется растворенный газ, поскольку этот процесс не является мгновенным время пребывания смеси, в сепараторе увеличивает за счет наклонных полок 6 по которым она стекает в нижнюю часть сепаратора. Выделившийся газ поднимается вверх, проходит через жалюзины в каплеуловитель 4, служащий для отделения капель нефти далее направляется в газопровод. Уловленная нефть по газовой трубе стекает нефть вниз, контроль за уровнем нефти в нижней части сепаратора осуществляется с помощью регулятора 8 и уравнемерного стекла 11. Шлам (песок) отправляется по трубопроводу 9.

+ простота регулирования уровня жидкости, очистки от отложений парафина и механических смесей

+ занимают небольшую площадь, что особенно важно в условиях морских промыслов

− меньшая производительность по сравнению с горизонтальными при одном и том же диаметре аппарата

− меньше эффективной сепарации

Горизонтальный сепаратор

 

Из технологической емкости 1 внутри расположены наклонные полки 2, пеногаситель 3, влагоотделитель 5, устройство 7 для предотвращения образования воронки при дренаже нефти, воронка снабжена патрубком 10 для ввода газонефтяной смеси, штуцерами выхода газа 4 и нефти 6, люклаз 8.

Работает следующим образом:

Газонефтяная смесь через патрубок 10 и распространительное устройство 9 поступает на полки 2, по ним стекает в нижнюю часть технологической плоскости, нефть освобождается от пузырьков газа, проходит пеногаситель 3, где разрушается пена, влагоотделитель 5, где очищается от капель нефти и через штуцер выхода газа 4 выводится из аппарата. Дегазированная нефть накапливается в нижней части технологической емкости отводится через штуцер 6. Для повышения эффективности процесса сепарации горизонтальных сепараторов используются гидроциклонный устройства.

 

 

Гидроциклонный сепаратор. Турбосепаратор. Назначение и особенности сепараторов 

 

 

 

 

На рис. 54 приведен общий вид гидроциклонного двухъемкостного сепаратора, разработанного в институте Гипровостокнефть. Сепараторы этого типа довольно широко применяют на нефтяных месторождениях Советского Союза. Принцип работы их заключается в следующем.

Нефтегазовая смесь сначала поступает в гидроциклонную головку 2, в которой за счет центробежной силы происходят сепарация газа от нефти и их раздельное движение, как в самой головке, так и в верхней емкости 5. Нефть по сливной полке 12 самотеком направляется на уголковые разбрызгиватели 11, а затем на сливную полку и стекает с успокоителя уровня. Как только уровень нефти достигнет определенной величины, сработает поплавковый регулятор уровня, приоткрыв исполнительный механизм 14 на нефтяной линии.

Газ проходит в верхней емкости 5 две зоны, где очищается от капельной жидкости и направляется в газовую линию через отвод 5.

 

 

 

На рис. 56 приведена схема турбосепаратора в котором эффективно улавливается капельная жидкость из потока газа при больших расходах последнего. Принцип работы его следующий: сжатый газ, пройдя диффузор 2, поступает в направляющий аппарат З, представляющий собой лопаточный завихритель, получает закрутку, в результате чего появляется окружная составляющая скорости потока. Возникающие при этом центробежные силы перемещают капли в направлении наружного конического обода 4 с лопатками 5, спрофилированными по дуге окружности в радиальной плоскости. Под действием окружной составляющей скорости потока лопатки 5 на оси 6 и обод 4приводятся во вращение. Жидкость отводится через зазор, а затем через патрубок 10 за пределы турбосепаратора.

Описанный сепаратор особенно эффективно работает на газовых и газоконденсатных месторождениях, где требуется отделять капельную жидкость из потока газа. Турбосепаратор по своей массе приблизительно в 60 раз меньше гравитационного.