Строение и функции нефтегазового сепаратора

 
 
 
 
 
 
 
 
 

            

Федеральное агентство по образованию 

Ухтинский государственный  технический университет 

Кафедра МАШИНЫ и ОБОРУДОВАНИЕ

НЕФТЯНОЙ  И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

НЕФТЕГАЗОВЫЙ  СЕПАРАТОР 

РЕФЕРАТ 

МОНГ. 000000. 088 ПЗ 

Исполнитель студент группы МОН-1-02 Тарасов М. Л. 

Ухта, 2005 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Федеральное агентство по образованию 

Ухтинский государственный  технический университет 
 

Кафедра МАШИНЫ и ОБОРУДОВАНИЕ

НЕФТЯНОЙ  И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 
 
 
 

НЕФТЕГАЗОВЫЙ  СЕПАРАТОР 
 

РЕФЕРАТ 
 

МОНГ. 000000. 088 ПЗ 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель                                                Исполнитель

Доцент                                                            студент гр. МОН-1-02 

___________В.  А. Аванесов                         ______ Тарасов М.  Л. 
 
 
 
 
 

Ухта, 2005 

Содержание 
 

1 Основное  назначение нефтегазовых сепараторов…………………………3

2 Сепараторы, их типы, конструкция и работа………………………………4

3 Выбор  оптимального числа ступеней………………………………………8

4 Сепараторы  первой ступени очистки……………………………………..11

   4.1 Сепараторы первой ступени…………………………………………...11

   4.2 Сепараторы трехфазные………………………………………………..12

   4.3 Сепараторы концевые…………………………………………………..14

   4.4 Сепараторы центробежные (гидроциклонные)…..…………………..17

5 Расчеты  нефтегазовых сепараторов на  пропускную способность по жидкости………………………………………………………………………19

   5.1 Расчет вертикального гравитационного  сепаратора по жидкости…..21

6 Преимущества  и недостатки различных сепараторов……………………22

   Библиографический список………………………………………………  24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СЕПАРАЦИЯ НЕФТИ ОТ ГАЗА 
 

1 Основное назначение  нефтегазовых сепараторов 

     Нефтегазовые сепараторы служат для получения нефтяного газа, выделившегося из нефти при ее движении по стволу скважины, выкидной линии и сборному коллектору, и используемого как ценное химическое сырьё или как топливо; уменьшения перемешивания нефтегазоводяного потока и снижения гидравлических сопротивлений в трубопроводах; разложения и отделения от нефти образовавшейся пены; предварительного отделения воды от нефти при добыче нестойких или разрушенных в трубопроводе нефтяных эмульсий; существенного снижения пульсаций при транспортировании нефти от сепараторов первой ступени до установки подготовки нефти (УПН).

     Последний фактор оказывает существенное  влияние на стабильность работы УПН и УПВ. Если значительно не снизить или не исключить пульсацию давлений в первой ступени сепарации, расположенной на БДНС 12 (см. рис.1), то она будет передаваться оборудованию УПН 8 и УПВ 7 и последнее будет работать с перегрузкой или недогрузкой, т.е. нестабильно, а это значит, что подготовка нефти и воды на этих установках не будет отвечать ГОСТу. 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1 Герметизированные  однотрубные высоконапорные системы  сбора и транспортирования нефти, газа и воды.

2 СЕПАРАТОРЫ, ИХ ТИПЫ, КОНСТРУКЦИЯ И  РАБОТА 

     Сепараторы, применяемых на площадях  нефтяных месторождений, условно  подразделяют на следующие категории:

     1) по назначению – замерно-сепарирующие  и сепарирующие;

     2) по геометрической форме и  положению в пространстве –  цилиндрические, сферические, вертикальные, горизонтальные и наклонные;

     3) по типу обслуживаемых скважин  – фонтанные, компрессорные и  насосные;

     4) по характеру проявления основных  сил – гравитационные, инерционные  (жалюзийные) и центробежные (гидроциклонные);

     5) по рабочему давлению – высокого (6,4 МПа), среднего (2,5 МПа), низкого (0,6 МПа) давления и вакуумные;

     6) по числу обслуживаемых скважин  – индивидуальные и групповые;

     7) по числу ступеней сепарации  – первой, второй, третьей и т.д.;

     8) по разделению фаз – двухфазный (нефть + газ), трехфазный (нефть + газ + вода).

     В нефтяных сепараторах любого  типа различают четыре секции, которые наглядней всего можно  показать в сепараторе вертикального  типа (рис.2)

    Осадительная секция  (рис. 2, II), в которой происходит дополнительное выделение пузырьков газа, увлеченных нефтью из сепарационной секции. Для более интенсивного выделения окклюдированных пузырьков газа и нефти последнюю направляют тонким слоем по наклонным плоскостям, увеличивая тем самым длину пути движения нефти, т.е. эффективность ее сепарации. Наклонные плоскости рекомендуется изготовлять с небольшим порогом, способствующим выделению газа из нефти.

    Секция сбора нефти (рис. 2, III), занимающая самое нижнее положение в сепараторе и предназначенная как для сбора, так и для вывода нефти из сепаратора. Нефть может находиться здесь или в однофазном состоянии, или в смеси с газом – в зависимости от эффективности работы сепарационной и осадительной секции и времени пребывания нефти в сепараторе.

     Каплеуловительная секция (рис. 2, IV), расположенная в верхней части сепаратора, служит для улавливания мельчайших капелек жидкости, уносимых потоком газа.

     Работа сепаратора любого типа, устанавливаемого на нефтяном  месторождении, характеризуется двумя основными показателями: количеством капильной жидкости, уносимой потоком газа из каплеуловительной секции IV, и количеством пузырьков газа, уносимых потоком нефти из секции сбора нефти III. Чем меньше эти показатели, тем лучше работает сепаратор.

    Для оценки эффективности работы  нефтяного сепаратора и его  технического совершенства, дадим  определение эффективности сепаратора, характеризующей степень убывания (усадки) в сепараторе нефти за  счет разгазирования и соответствующее  увеличение в нем газа. Эффективность эта будет выражаться следующим образом: 

                           

              

– GМН и GМК – соответственно массовые расходы нефти до и после сепаратора (начальные – н и конечные – к);

– GМГК  и GМГН – соответственно массовые расходы газа после сепаратора и до него;

– VК  и VН – соответственно объемные расходы газа после сепаратора и до него.

     Таким образом, в каждой ступени  сепарационной установки за счет  снижения давления количество  нефти уменьшается и соответственно возрастает количество газа, что может характеризовать работу этой установки в целом.

     При любых условиях для герметизированной  системы сбора количества нефти  и газа GН + GГ   = const.

К показателям  эффективности работы нефтяного сепаратора относятся так же удельный унос капельной жидкости КЖ потоком газа и удельный унос свободного газа К Г потоком нефти. 

                                     

– qЖ и qГ – объемные расходы капельной жидкости и свободного газа, уносимые из сепаратора при рабочих условиях, м³/ч;

– GН и GГ – объемные расходы газа и нефти при рабочих условиях в сепараторе, м³/ч.

     Однако одни и те же значения  КЖ и К Г можно получить, как известно, в сепараторах различных конструкций (например, в сепараторах большого объема без специальных отбойных приспособлений и в сепараторах, скажем гидроциклонных, а значит, и с различными технико-экономическими показателями.

     Поэтому, пользуясь только показателями К Ж и К Г, не учитывая расход металла на изготовление сепараторов, их конструкцию, невозможно сделать окончательный вывод о техническом совершенстве того или иного сепаратора. Технически совершенным будет тот сепаратор, который при прочих равных условиях обеспечивает более высокую степень очистки газ и жидкости и, кроме того, имеет большую производительность при минимуме затрат металла на его изготовление. Эффективное отделение газа от жидкости осуществляется в таких сепараторах, как правило, при больших скоростях движения газа и жидкости по сечению сепаратора, т.е., иными словами при большей производительности. Таким образом, для оценки эффективности работы сепаратора наряду с показателями  К Ж и  К Г необходимо учитывать и степень технического совершенства.

     Степень технического совершенства сепаратора характеризуется:

     1) минимальным диаметром капель  жидкости, задерживаемых в сепараторе;

     2) максимально допустимой средней  скоростью газового потока в  свободном сечении сепаратора, а  также в каплеуловительной секции;

     3) временем пребывания жидкости (нефти или нефти и воды) в сепараторе, за которое происходит максимальное отделение свободного газа от жидкости.

     Допустимое значение удельного  уноса капельной жидкости КЖ  не должно превышать 50 см³  на 1000 м³  газа, в то время как удельный унос свободного газа потоком жидкости при условиях в сепараторе рекомендуется принимать равным К Г ≤ 20∙10  см³  на 1 м³  жидкости.

     Величина КГ  зависит от многих факторов, главными из которых являются вязкость и плотность нефти, а также способность нефти к вспениванию.