Сепаратори за нефт и газ

Предназначение и устройство на сепараторите за нефт и газ. Процес на обработка и разделяне на нефтени находища. Характерни характеристики на вертикалните и хоризонталните сепаратори, техните предимства и недостатъци. Фактори, влияещи върху работата на сепаратора за нефт и газ.

Изпратете вашата добра работа в базата знания е проста. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, аспиранти, млади учени, използващи базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Сепараторите за нефт и газ се използват за получаване на петролен газ, отделен от нефт по време на движението му по ствола на кладенеца, поточната линия и колекторния колектор, и се използва като ценна химическа суровина или като гориво; намаляване на смесването на потока от нефт и газ и намаляване на хидравличното съпротивление в тръбопроводите; разлагане и отделяне на образуваната пяна от масло; предварително отделяне на водата от нефт по време на производството на нестабилни или разрушени нефтени емулсии в тръбопровода; значително намаляване на пулсациите по време на транспортирането на маслото от сепараторите от първия етап до устройството за обработка на масло (OTP).

Обработка на нефтено поле, процес на разделяне. Вертикални и хоризонтални сепаратори

Целта на полевата обработка на петрола е неговата дегазация, дехидратация, обезсоляване, стабилизиране. Дегазацията на нефт се извършва с цел отделяне на газ от нефт. Апаратът, в който това се случва, се нарича сепаратор, а процесът - сепарация.

Процесът на разделяне се извършва на няколко етапа (етапа). Колкото повече етапи на разделяне, толкова по-дегазирано масло от същото количество пластова течност. Това обаче увеличава инвестициите. Броят на стъпките е ограничен до 2-3.

Различни сепаратори отделят масло от газ и вода за:

? получаване на петролен газ, използван като химическа суровина или гориво

? отделяне на вода по време на производството на нестабилни емулсии

? редукция, смесване на потока от нефт и газ при смесване на хидравлично съпротивление, както и възможността за образуване на маслени емулсии

? разлагане на образуваната пяна

? намаляване на пулсациите на налягането по време на транспортиране на смес от нефт и газ-вода през колекторни колектори, разположени в бустерната помпена станция и OTP.

Има 4 секции във всеки тип маслоотделител:

I. Основната сепарационна секция, която служи за отделяне на нефт от газ

II. Утаителната секция, в която се отделят допълнителни газови мехурчета

III. Секцията за събиране на масло е предназначена както за събиране, така и за отстраняване на масло от сепаратора

IV. Раздел за капчици. Горната част на секцията служи за улавяне на най-малките капчици течност, отнесени от газовия поток в газопровода

Работата на всеки тип сепаратор се характеризира с 3 индикатора:

? Степен на дегазация на маслото

? Степента на пречистване на газ, постъпващ в газопровода от петролни капки

? Степента на пречистване на петрола, постъпващ в тръбопровода от газови мехурчета

Ефективността на работата по отношение на степента на пречистване зависи от следните показатели: количеството отпадаща течност, отнесено от газовия поток от секцията за капчици и броя на газовите мехурчета, отнесени от потока на маслото от маслосъбиращата секция.

Колкото по-ниска е стойността на тези показатели, толкова по-голяма е ефективността на сепаратора.

Степента на техническо съвършенство на сепаратора се характеризира с 3 показателя:

? минимален диаметър на капчици течност, задържани в сепаратора

? максимален допълнителен дебит на газ в свободната секция или в капковата секция на сепаратора

? време на престой на течността в сепаратора, след което настъпва допълнително отделяне на свободния газ от течността.

Представлява вертикално монтиран цилиндричен корпус с полусферични дъна, снабден с разклонителни тръби за вход на газово-течна смес и изход на газове и течни фази. Газираното масло под налягане влиза в разпределителния колектор 2, регулатор на налягането 3. Сепараторът поддържа определено налягане, което е по-малко от първоначалното налягане на сместа газ-течност поради спада на налягането, разтвореният газ се освобождава от сместа, тъй като този процес не е моментно време на престой на сместа, в сепаратора се увеличава поради наклонени рафтове 6, по които тя се влива в долната част на сепаратора. Освободеният газ се издига нагоре, преминава през жалузите в капкоуловителя 4, който служи за отделяне на капчиците петрол и след това отива към газопровода. Уловеното масло тече по газопровода, нивото на маслото в долната част на сепаратора се контролира от регулатора 8 и нивелиращо стъкло 11. Утайката (пясък) се изпраща през тръбопровода 9.

+ простота на регулиране на нивото на течността, почистване от восъчни отлагания и механични смеси

+ заемат малка площ, което е особено важно в условията на морски риболов

? по-ниска производителност в сравнение с хоризонталните със същия диаметър на апарата

? по-малко ефективно разделяне

Има наклонени рафтове 2, средство против разпенване 3, сепаратор на влага 5, устройство 7, което предотвратява образуването на фуния по време на дренаж на масло, фунията е снабдена с тръба 10 за инжектиране на газьолна смес, изход за газ и масло фитинги 6, луклаза 8.

Работи по следния начин:

Газово-маслената смес през дюзата 10 и разпределителното устройство 9 влиза в рафтовете 2, преминава през тях в долната част на технологичната равнина, маслото се освобождава от газови мехурчета, пеногасителят 3 преминава, където пяната се разрушава, сепараторът за влага 5, където се почиства от капки масло и през изхода за газ 4 се отстранява от апарата. Дегазираното масло се натрупва в долната част на технологичния резервоар и се извежда през дросела 6. За да се увеличи ефективността на процеса на разделяне на хоризонтални сепаратори, се използват хидроциклонни устройства.

Хидроциклон сепаратор. Турбо сепаратор. Предназначение и характеристики на сепараторите

На фиг. 54 показва общ изглед на двуобемния хидроциклонен сепаратор, разработен в Института "Гипровостокнефт". Сепараторите от този тип се използват широко в петролните полета на Съветския съюз. Принципът им на действие е следният.

Сместа от нефт и газ първо влиза в главата на хидроциклона 2, в която поради центробежната сила газът се отделя от маслото и се извършва отделното им движение, както в самата глава, така и в горния контейнер 5. Маслото се насочва от гравитацията по протежение на източете рафт 12 към ъгловите пръскачки 11, а след това върху дренажния рафт и се оттича от нивелирната клапа. Веднага след като нивото на маслото достигне определена стойност, регулаторът на нивото на поплавъка ще задейства, отваряйки задвижващия механизъм 14 на маслената линия.

Газът преминава в горния резервоар 5 в две зони, където се почиства от падаща течност и се насочва към газопровода през изхода 5.

сепаратор за нефт и газ вертикален хоризонтален

На фиг. 56 показва диаграма на турбо сепаратор, в който капчичната течност ефективно се улавя от газов поток при високи дебити на последния. Принципът на неговото действие е следният: компресираният газ, преминавайки през дифузора 2, навлиза в направляващата лопатка 3, която е завихрящ лопатка, получава завихряне, в резултат на което се появява кръгов компонент на скоростта на потока. Възникващите в този случай центробежни сили движат капките по посока на външния коничен ръб 4 с остриета 5, профилирани по дъга на кръг в радиалната равнина. Под действието на периферния компонент на скоростта на потока лопатките 5 по оста 6 и джантата 4 се завъртат. Течността се изхвърля през процепа и след това през дюзата 10 извън турбосепаратора.

Описаният сепаратор е особено ефективен в газови и газокондензатни полета, където е необходимо да се отдели падащата течност от газовия поток. Турбосепараторът е приблизително 60 пъти по-малък от гравитационния сепаратор.

Изчисления на нефтени и газови сепаратори

Изчисленията на сепаратори от всякакъв вид, с изключение на вертикални, без вътрешни биещи или коалесциращи устройства за пропускане на нефт и газ са значително трудни, тъй като те зависят от редица фактори, които са изключително трудни за отчитане.

Работата на всеки нефт и газ сепаратор се влияе значително от следните фактори:

1. Физични и химични свойства на маслото. Във вискозни масла с висока плътност, както и в стабилни маслени емулсии, газовите мехурчета се отделят от течността и се издигат изключително бавно. Това означава, че производителността на сепаратора за такива масла и емулсии ще бъде много ниска, т.е. сепараторите ще работят с голямо улавяне на газови мехурчета.

2. Капацитетът на сепараторите или скоростта на покачване на нивото на маслото в сепаратора. Колкото по-висока е производителността на кладенците, свързани към сепаратора, толкова по-висока е скоростта на покачване на нивото в сепаратора (x (x = GV/s, GV е обемният дебит на маслото, m 3/s; s е площта на Маслото "огледало", m 2). Означава, че газовите мехурчета с по-ниска относителна скорост ще се носят в петрола и отделянето на петрола от газа, както в първия случай, ще бъде лошо.

При висока скорост на покачване на нивото на маслото в сепаратора, газовите мехурчета, особено малки по размер (0,1 mm или по-малко), поради гравитационните сили (разлика в плътността) нямат време да се издигнат до нивото на маслото и ще се носят далеч от сепараторите от потока на това масло. Същото се случва и с малки капчици масло в газовата фаза: те нямат време да се утаят до нивото на маслото (ако в сепаратора няма капкови дюзи) и ще бъдат извършени от потока на този газ извън сепаратора.

3. Налягане в сепаратора и температура на маслото. Колкото по-високо е налягането в сепаратора (виж формулата на Стокс), при равни други условия, толкова по-висока е плътността на газа, което означава по-ниска скорост на изкачване на газовите мехурчета в петрола и падането на маслените капчици в газовия поток.

По този начин повишаването на налягането в сепараторите води до влошаване на техните характеристики.

Температурата на маслото и газа в сепаратора играе двойна роля: неговото повишаване намалява вискозитета на маслото µ и скоростта на нарастване на газовите мехурчета от маслото се увеличава, което води до подобряване на отделянето на маслото от газа; с повишаване на температурата на газовата фаза нейният вискозитет също се увеличава, което означава, че скоростта на утаяване на маслените капчици в газа ще намалее, което ще доведе до увеличаване на улавянето на маслените капчици извън сепаратора.

4. Способността на маслото да образува пяна и неговата устойчивост на разрушаване. Разпенващите масла са изключително трудни за отделяне и все още няма богат избор от ефективни средства (с изключение на силикон), които да предотвратят образуването на устойчиви пени в сепараторите. Пяните се разграждат в сепараторите главно механично и по-рядко физикохимични (силикон).

5. Структурни елементи на вътрешната структура на сепараторите. Те, както и всички изброени по-горе фактори, играят изключително важна роля в отделянето на петрола от газа.

6. Намаляване на вода с масло. Наличието на вода в маслото и възможността за получаване на стабилни вискозни емулсии.

По този начин може да се види, че производителността на маслоотделителите се влияе от голям брой фактори, които не могат да бъдат взети под внимание или регулирани. За изчисляване на сепараторите има техники за отделни конструктивни елементи на сепаратори (жалузи, брони, центробежен ефект и др.). Само вертикален гравитационен сепаратор без никакви вътрешни биещи или коалесциращи устройства може да бъде изчислен съвсем точно за пропускателната способност за нефт и газ, което може значително да подобри неговата способност за отделяне.

Изчисляване на вертикалния гравитационен сепаратор на течността

Той се свежда до гарантиране, че скоростта на покачване на нивото на течността xL в него е по-малка от скоростта на изкачване на газовите мехурчета, т.е.