выделение газа в нефтегазовых сепараторах происходит за счет

Сепарация нефти и сепарация природного газа.

Нефтяные сепараторы предназначены для получения нефтяного газа, выделившегося из нефти при ее движении по стволу скважины, трубопроводам-шлейфам и сборному коллектору.

В результате сепарации снижается перемешивание нефтегазового потока и снижаются гидравлические сопротивления за счет транспорта газонасыщенной нефти.

Классификация нефтяных сепараторов.

1. по назначению (замерносепарирующие и сепарирующие);

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

3. по числу ступеней сепарации (одно-, двух-, трехступенчатые);

4. по разделению фаз (двухфазные – нефть и газ, трехфазные – нефть, газ и вода);

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

6. по характеру проявления основных сил (гравитационные, инерционные, центробежные).

В нефтяных сепараторах любого типа основные элементы расположены в четырех секциях:

1. сепарационной (для разделения нефти и газа за счет центробежных и гравитационных сил);

2. осадительной (дополнительное выделение пузырьков газа из тонкого слоя нефти протекающего по наклонной плоскости);

3. каплеотделительной (для улавливания капель жидкости уносимых потоком газа);

4. секция сбора нефти.

Принцип действия. При входе нефти в сепаратор происходит снижение ее давления, в результате начинается интенсивное отделение нефтяных газов. Для более полного разгазирования нефть плавно стекает по наклонным плоскостям в секцию сбора. При достижении определенного уровня срабатывает исполнительный механизм, и нефть поступает в трубопровод.

Выделившийся нефтяной газ уносит в потоке капли нефти. Для их отделения используется каплеуловительная секция в виде жалюзийных насадок.

Эффективность работы сепаратора оценивается по количеству отбираемой нефти и убывании уровня нефти в сепараторе за счет ее разгазирования.

При одноступенчатой сепарации происходит контактное разгазирование, т.е. резкое снижение давления, нефть как бы кипит, выделяется большое количество легких углеводородов, которые уносят с собой капли нефти.

Целесообразнее применят многоступенчатую сепарацию, т.е. дифференциальную (максимум 6 – 8 ступеней). При такой сепарации происходит плавное понижение давления, что влечет за собой также плавное выделение сначала легких, потом средних и тяжелых углеводородов. При этом практически все ступени работают в одинаковых условиях м выход нефти при многоступенчатой сепарации на 4% выше, чем при контактном разгазировании.

Нефтяные сепараторы рассчитывают на пропускную способность, учитывая гравитационные силы.

На работу сепаратора влияют:

1) физико-химические свойства нефти;

2) производительность сепаратора;

3) давление и температура в сепараторе;

4) обводненность нефти.

Газовые сепараторы являются аппаратами для основного технологического способа подготовки газа к транспорту и для отделения механических примесей и конденсата.

В зависимости от технологического процесса место установки сепаратора может быть следующее:

1. после регулируемых штуцеров на выходе из скважины – сепараторы первой ступени или грубой очистки;

2. на пунктах подготовки газа – сепараторы второй ступени или тонкой очистки.

Классификация газовых сепараторов.

1. по принципу действия (гравитационные, инерционные),

2. по форме корпуса и расположению в пространстве (цилиндрические – горизонтальные и вертикальные, сферические),

3. в зависимости от технологического процесса (на сепараторы глубокой и тонкой очистки);

4. по расположению сборника жидкости (встроенный, выносной).

Комплекс сепарационной техники сведен в параметрический ряд, базой которого является параметры работы установок подготовки газа.

Для выбора и оптимизации технологических процессов, схем и отдельных аппаратов возможны два подхода:

1. варианты схем выбираются по экономическим критериям;

2. выбор оборудования осуществляется по показателям эффективности его работы и минимума энергозатрат.

В настоящее время используют однокритериальную оптимизацию сложной технологической схемы и многокритериальный выбор отдельных аппаратов.

Конструктивно газовые сепараторы можно разделить на двухемкостные горизонтальные и вертикальные с насадками различных типов (жалюзийные, уголковые, желобчатые, лопастные). Насадки предназначены для отделения жидкости и механических примесей и расположены в верхней трети части сепаратора.

Различия газовых и нефтяных сепараторов.

Основными силами, действующими в газовых сепараторах, являются центробежная, инерционная, сила тяжести, адгезия, в нефтяных – гравитация, которая за счет конструктивных особенностей аппарата может прибавлять силы инерции и пленочные процессы.

Сепарация природного газа происходит достаточно спокойно и плавно, а сепарация нести сопровождается пульсациями различной частоты и амплитуды, т.к. природный газ это маловязкая среда, а нефть – практически несжимаемая вязкая жидкость.

Работа газовых сепараторов характеризуется коэффициентом, определяющим отношение массы капельной жидкости, выносимой потоком газа из сепаратора к массе капельной жидкости, находящейся в газовой фазе до каплеуловительной секции аппарата. Коэффициент сепарации для аппаратов, работающих в номинальном режиме h_с = 0,75-0,98 в зависимости от конструктивных особенностей аппарата. В нефтяных сепараторах кроме коэффициента, характеризующего аналогичный процесс, обязательно учитывается коэффициент сепарации нефти от пузырьков газа.

68. Оборудование установок подготовки нефти.

Показатели качества нефтей, транспортируемых по магистральным нефтепроводам, регламентированы ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические требования».Показатели качества (зависят от класса нефти): содержание воды (% от массы); концентрация хлористых солей (мг/л); количество механических примесей (по массе, %); содержание серы (%); плотность при 20°С (кг/м 3 ); давление насыщенных паров при температуре нефти в пункте сдачи.

Как правило, подготовка нефти осуществляется термохимическим способом, т.е. включает сепарацию, отстой, деэмульсацию. Основная задача подготовки нефти это разделение эмульсии, которое осуществляется в отстойниках за счет изменения направления движения, в каплеуловителе за счет химического воздействия ПАВ.

Оборудование установок подготовки нефти. Оно состоит из сепараторов, отстойников, теплообменников, нагревателей или печей, электродигидраторов, запорной и регулирующей арматуры, насосов, емкостей, предназначенных для смешения различных жидкостей и реагентов и некоторых приспособлений и устройств, повышающих эффективность работы установок подготовки. В установке подготовки нефти основным оборудованием являются:

Сепараторы предназначены для разгазирования нефти. В большинстве нефтяных сепараторах основные элементы, обеспечивающие сепарацию, делятся на четыре группы, каждая из которых образует секцию. Название секции отражает технологический процесс, реализуемый элементами:

1. основная сепарационная секция – обеспечивает грубое отделение нефти и газа, в основном за счет использования центробежный и гравитационных сил. Интенсивность процессов в этой секции определяется конструкцией ввода нефти в сепаратор;

2. осадительная секция – происходит дополнительное выделение пузырьков газа, увлеченных нефтью из сепарационных секций, для этого поток нефти направляется тонким слоем по наклонной секции. Эффективность работы секции определяется протяженностью плоскости и составом продукции;

3. секция сбора нефти – для плавного и равномерного отбора нефти из сепараторов устанавливаются перегородки, которые называются успокоителями уровня и отбор осуществляется при срабатывании исполнительного механизма по команде датчика уровня;

4. каплеуловительная секция – является аккумулятором мельчайших капелек жидкости, уносимых потоком газа. Поскольку работа нефтегазовых сепараторов осуществляется с пульсирующим потоком несжимаемой жидкости, то необходимы меры по снижению пульсаций потока и обеспечению плавного разгазирования нефти. Для обводненных нефтей, образующих устойчивые эмульсии, эффективно использование трехфазного сепаратора.

Основная разновидность приемов обезвоживания нефтяных эмульсий – гравитационный отстой. Это процесс реализуется в отстойниках, в которых разделение происходит за счет разности плотности жидкостей, следовательно скорости их осаждения. Отстойники используются для разделения уже частично или полностью разрушенных эмульсий. Устанавливаются на УПН либо для предварительного сброса воды, либо после деэмульсаторов печей для окончательного обезвоживания нефти. Используются отстойники непрерывного отстоя горизонтальные или вертикальные. Для окончательного отстоя отличительной особенностью аппаратов является ввод эмульсий через перфорированный патрубок и отбор нефти через перфорированный сборник. Отстойники могут быть соединены последовательно или параллельно. Параллельное соединение приводит к неравномерной загрузке их нефтью и водой. В результате чего нарушается технологический режим их работы. При последовательном соединении будет происходить более тщательное отделение воды от нефти, поскольку длительность отстоя увеличивается, но тем самым и удорожается процесс подготовки.

Температура подогрева эмульсий является одним из важнейших факторов обеспечивающих эффективность обезвоживания и обессоливания нефтей. Наиболее оптимальными температурами подогрева являются 50-60 ˚С, поскольку при более высоких температурах происходит интенсивное разгазирование нефти и для сохранения ценных углеводородов необходимо высокое давление, что требует дополнительного оборудования повышенной прочности и ведет к значительному удорожанию продукции. Для подогрева используют печи трубчатые, в блочном исполнении типа ПТБ-10.

Электродигираторы устанавливается в конце технологической цепочки подготовки нефти, но в некоторых установках разрушение эмульсий при помощи электрического поля не используется, т.к. приводит к снижению качества некоторых нефтей.

Источник

Как осуществляется сепарация нефти?

В условиях нефтепромыслов нефтяные газы и легкие нефтяные фракции необходимо разделять, перед тем, как отправить сырую нефть на дальнейшую переработку. Этот процесс называется стабилизацией сырья.

Степень стабилизации, или по-другому – степень извлечения легких фракций углеводородного сырья, определяется для каждого месторождения индивидуально, учитывая следующие факторы:

Принципиальная схема сбора и подготовки нефти

Способы стабилизации нефти

В зависимости от необходимой степени стабилизации сырья этот процесс может проводиться двумя способами:

Сепарация начинается сразу после начала движения нефти, при котором в результате понижения давления выделяются газы. Происходит это в специальных установках, называемых сепараторами.

Отделенный в них газ подается либо на компрессорную станцию, либо на газобензиновый завод.

Основная методика стабилизации нефти и применяемое оборудование

На данный момент промысловую нефть стабилизируют, как правило, методом сепарации. Сепаратор может быть самой разной конструкции. Самыми распространенными являются гравитационные, центробежные (гидроциклонные) и жалюзийные сепарационные установки.

Гравитационный сепаратор осаждает капельные и твердые взвеси из газового потока при помощи воздействия силы тяжести. В таких установках высокая степень разделения жидких и газообразных фракций происходит при очень низкой скорости газа, оптимальное значение которой, установленное практическим путем, равно 0,1 метра в секунду под давлением в 6 МПа При этом достигается 75-85-процентное разделение сред. Оптимальную скорость газового потока рассчитывают как обратно пропорциональную квадратному корню значения давления в установке.

Гидроциклонный сепаратор отделяет газ от нефти с помощью отбрасывания более тяжелых нефтяных капель к стенкам сепаратора по действием центробежных сил. Затем эти капли стекают вниз, отделяясь от газа.

Сепаратор жалюзийного типа дает возможность получить более высокую степень газоочистки сырья, гравитационная установка, поскольку стоящая на выходе устройства такого типа жалюзийная насадка позволяет отбивать большую часть нефтяных капель, не сумевших осесть под действием гравитации.

Назначение сепараторов и основные элементы конструкции

В сепараторных установках различного типа отделение от нефти воды и газов происходит в целях:

Какой бы тип сепаратора не использовался, в его конструкции обязательно присутствуют следующие элементы:

Эффективность работы любого сепаратора оценивается по трем основным показателям:

Помимо нефти, сепарация применяется и на газовых скважинах.

Сепараторы, используемые для природного газа, обычно имеют производительность от 10-ти тысяч до двух миллионов кубометров природного сырья в сутки.

Производительность же нефтяных сепарационных установок варьируется от одной до полутора тысяч тонн в сутки.

Источник

Сепарация нефти

Этой статьей мы начинаем серию информационных публикаций, посвященных различным этапам добычи, получения и хранения нефти и нефтепродуктов. На эту идею руководство и технических специалистов Саратовского резервуарного завода сподвигли многочисленные звонки и просьбы потенциальных заказчиков, которых часто интересуют вопросы происходящих технических процессов на нефтегазодобывающих предприятиях, а также оборудование нашего производства для обеспечения этих процессов.

Сепарация является первым этапом переработки нефти после ее добычи из скважины. Еще до того, как подготовить добытое сырье к перегонке, его необходимо очистить от «лишних» частиц газа и воды и механических примесей. И только потом можно запустить процесс подготовки к первичной переработке нефтепродуктов.

Состав добываемой нефти

Сырая нефть имеет многокомпонентную структуру из смеси углеводородов, минеральных частиц и воды. В ее состав входит около 1000 веществ, основную часть которых представляют жидкие углеводороды, органические и металлоорганические соединения, углеводородные газы, вода, соли и, конечно же, механические примеси.

Дегазация нефтяной эмульсии

Кроме того, что в добываемой сырой нефти уже содержатся углеводородные газы, в процессе ее добычи происходит образование нефтяного газа. Для уноса газа устанавливаются нефтегазовые сепараторы различных принципов действия и конструкций в зависимости от газонефтяной жидкости, требований к конечному продукту и технических возможностей на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Использование сепарационного оборудования перед транспортом нефти способствует защите внутренней поверхности магистральных трубопроводов, а именно, препятствует образованию отложений на стенках, уменьшает образование пены, снижает гидравлическое сопротивление и пульсацию. Все это, в свою очередь, положительно влияет на стабильную работу установок предварительной подготовки нефти.

Унесенный газ в дальнейшем перерабатывается на газоперерабатывающих заводах для его последующего применения в качестве сырья или топлива.

Эффективность нефтегазовых сепараторов

На некоторых производствах для повышения эффективности сепарации нефти ее нагревают, в результате чего уже на первой ступени уносится большое количество пузырьков газа.

Принцип работы и устройство нефтегазовых сепараторов

Разделение нефти и газа происходит под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил. В гравитационных сепараторах более легкие фракции, а именно, газ, поднимаются наверх, а более тяжелые (нефть с растворенными частицами воды) опускаются вниз. В инерционных сепараторах за счет разной плотности жидкости и газа, первая осаждается на стенках и днище корпуса, а газовые частицы выводятся из емкости. Центробежные сепараторы сходны с инерционными тем, что движение газожидкостного потока осуществляется благодаря вихревому эффекту по спирали, за счет чего жидкость, имея большую плотность по сравнению с газом, продолжает движение по инерции, в то время как газовые частицы отделяются и отводятся из емкости.

В осадительной секции отделяются растворенные пузырьки газа, которые не отделились от нефтяной эмульсии в первом отсеке. В остальных двух секциях осуществляются сбор и вывод нефти и улавливание взвешенной влаги в газе (секция сбора нефти и каплеуловитель, соответственно).

Конструктивно сепаратор представляет собой цилиндрический корпус, который внутри разделен перегородками на отсеки. Устанавливаются вертикально или горизонтально на опоры. Вертикальные сепараторы обычно применяются при малых объемах поступающей рабочей среды. Удобны для очистки корпуса от отложений парафинов и других примесей с днища, а также отличаются минимально необходимым местом для эксплуатации.

Горизонтальное размещение характерно при большом потоке жидкости. Принцип работы горизонтальных нефтегазовых сепараторов обеспечивает более высокую степень сепарации, для чего дополнительно могут устанавливаться гидроциклонные устройства.

В днищах корпуса размещаются патрубки и штуцеры для входа газонефтяного потока, установки технологического оборудования, обеспечивающего безопасную работу и выполняющее регуляторную и контрольно-измерительные функции. Вывод очищенной нефти и газа, а также воды в трехфазных сепараторах, происходит через штуцеры в разных отсеках.

Саратовский резервуарный завод производит весь спектр нефтегазовых сепараторов* объемом до 200 м 3 для многоступенчатой сепарации нефти:

Благодаря грамотным техническим расчетам сепараторы нефти нашего производства отличаются высокой эффективностью и производительностью от 1000 до 700000 м 3 /сутки (в зависимости от типа).

*особенности и технические параметры каждого типа нефтегазового сепаратора Вы можете посмотреть в соответствующем разделе Каталога продукции

Источник

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Сепарация нефти от газа

Внедрение напорной герметизированной системы сбора нефти и газа связано с необходимостью применения нового сепарационного оборудования и определения оптимальных режимов сепарации (отделения) нефти от газа.

Работу по изучению процесса отделения нефти от газа ведутся в Гипровостокнефти, БашНИПИнефти и ряде других институтов. При рассмотрении влияния различных параметров на сепарацию выделяют два основных показателя:

полноту извлечения газа из нефти и унос капелек нефти вмести с газом. Эти показатели зависят от числа ступеней сепарации, давления по ступеням сепарации, температуры и объёма поступающей нефтегазовой смеси, а также от конструкции сепараторов.

Повышение давления в сепараторе приводит к уменьшению рабочего газового фактора, плотности, молекулярного веса и теплоты сгорания выделяющегося газа, а также к уменьшению содержания в нём тяжёлых углеводородов. Нефть при этом становится менее плотной и вязкой, увеличивается в ней содержание лёгких углеводородов, которые улетучиваются при снижении давления до атмосферного.

Существенное влияние на количество и состав выделяющегося газа оказывает температура сепарации. С повышением температуры увеличивается количество выделяющегося газа, а также содержание в нём тяжёлых углеводородов. При изменении режима сепарации на практике, как правило, температуру нефтегазовой смеси искусственно не меняют. Поэтому влияние температуры на процесс сепарации связано с изменением температуры окружающей среды и дебита скважины.

Влияние изменения расхода особенно заметно при сепарации в вертикальных гравитационных c епараторах. Увеличение производительности по нефти приводит к редкому возрастанию уноса газа вместе с нефтью. Количество уносимого газа тем больше, чем выше скорость движения нефти. При сепарации больших количеств газонефтяной смеси приходится увеличивать число сепараторов с тем, чтобы добиться оптимальной производительности каждого из них.

Величина газового фактора сепарируемой нефти оказывает такое же влияние на качество сепарации, как и производительность. С увеличением газового фактора повышается унос газа вместе с нефтью при неизменной производительности сепаратора. Поэтому сепарация нефтей с большими газовыми факторами в вертикальных гравитационных сепараторах связана с потерями лёгких углеводородов даже при небольших расходах газонефтяной смеси.

При высоких устьевых давлениях скважин применяется многоступенчатая сепарация нефти и газа, имеющая следующие преимущества перед одноступенчатой сепарацией:

Гипровостокнефтью были проведены исследования многоступенчатой сепарации на передвижной установке, состоящей из моделей газосепараторов промышленного типа.

На основании анализа полученных результатов были сделаны следующие выводы:

Институтом БашНИПИнефть проводились опыты по изучению многоступенчатой сепарацией башкирских месторождений. Режимы сепарации устанавливали практически возможные, исходя из существующего фонда скважин и давлений на их устьях.

В результате опытов были отмечены следующие закономерности:

а) количество отсепарированного газа зависит от числа ступеней сепарации и распределения давления: с увеличением числа ступеней сепарации количество газа уменьшается, а при равном числе ступеней сепарации выделение газа уменьшается при повышении давления на первой ступени;

б) весовое количество газа при многоступенчатой сепарации может быть уменьшено на 20-25%, в основном за счет снижения в нём пропан-бутановой фракции;

в) сокращение тяжёлых фракций в отсепарированном газе, достигаемое при многоступенчатой сепарации, не исключает необходимости отбензинивания его на газопереробатывающих заводах.

В зарубежной практике на нефтяных промыслах используются газонефтяные сепараторы двух типов-двухфазные и трехфазные. В трехфазных сепараторах, помимо отделения газа от нефти, производится и отделение воды.

Как двухфазные, так и трёхфазные сепараторы выполняются следующих конструкций:

вертикальные, горизонтальные и сферические.

По эффективности сепарации, устойчивости сепарированных фаз и производительности лучшие показатели у горизонтальных сепараторов. Вертикальные сепараторы отличаются большей гибкостью регулирования, а сферические-простой конструкции. Для нефтей с большими газовыми факторами применяются, как правило, горизонтальные сепараторы.

Выделение газа из нефти при ступенчатом разгазировании осуществляется только за счёт снижения давления; при этом бесполезно теряется колоссальный запас энергии, заключённый в нефтегазовом потоке, что приводит к необходимости применения для дальнейшего сбора и транспорта нефти и газа дорогостоящих компрессорных и насосных агрегатов. Современные сепараторы не позволяют осуществлять дифференцированную сепарацию, т.е. иметь несколько ступеней сепарации в одном аппарате.

Дальнейший прогресс в области сепарации нефти от газа возможен при обеспечении максимального снижения затрат энергии на процесс сепарации, с тем чтобы заключённую в нефтегазовом потоке энергию использовать главным образом для транспорта нефти и газа. Необходимо также значительное повышение эффективности работы сепарационных аппаратов.

В этих целях могут быть испытаны такие принципы разделения нефти и газа, как воздействие на нефтегазовую смесь ультразвука, тепла, центробежных сил, а также сепарация в тонких слоях и адгезия. Возможно, что эффективное решение проблемы сепарации нефти от газа может быть найдено при комбинации указанных принципов.

Источник