Лекція Сепаратори

В сепараторах будь-якого типу спільні наступні чотири секції:

- основна сепараційна секція, яка служить для відокремлення основної маси газу рідини;

- осідаюча, в якій проходить додаткове виділення бульбашок газу, які захоплюються нафтою із сепараційної секції (тут нафта рухаються по нахиленій поверхні);

- секція збору рідини, яка призначена для накопиченні рідини і виводу її із сепаратора;

- каплеуловлююча секція - для уловлювання дрібних капель рідини, які виносяться потоком газу за межі сепаратора.

Всі нафтогазові сепаратори класифікуються по:

- розміщенню основних елементів – на вертикальні, горизонтальні, нахилені;

- конструктивному виконанню – на одноємкістні (коли секції розміщені в одній ємкості); двохємкістні (секції розміщені в двох ємкостях одна над одною);

- технологічному призначенню – на двофазні (розділяють продукцію свердловин на дві фази – рідку і газову); трьохфазні (використовуються для поділу потоку на нафту, газ та воду);

- сепаратори першого ступеня сепарації (використовуються на установках першої ступені сепарації); кінцеві сепаратори (використовують на кінцевих ступенях сепарації).

- конструкції пристроїв для вводу нафтогазового потоку в апарат – на сепаратори з радіальним вводом, з тангенціальним вводом і попереднім відбором газу. Різновидністю сепараторів з тангенціальним вводом являються гідроциклонні сепаратори.

Як було сказано вище, ефективність процесу сепарації залежить від ступеня очистки газу від капельок рідини і рідини від газу характеризуються:

1. Коефіцієнтом втрати рідни в потоці газу k_р;

2. Коефіцієнтом втрати газу в потоці рідини k_г;

3. Граничною середньою швидкістю газу у вільному січенні сепаратора Vгmax;

4. Часом затримки рідини в сепараторі t₃;

Всі чотири критерії залежать від фізико-хімічних властивостей нафти і газу, їх витрат, робочого тиску, температури, рівня нафти в сепараторі і його конструктивних особливостей

Де – об’ємні втрати рідини, яка виноситься газом, м³/год;

– об’ємні втрати газу, який забирається нафтою;

– об’ємні витрати рідини на виході із сепаратора;

– об’ємні витрати газу на виході із сепаратора.

В даний час прийнято наступні норми:

газу

рідини.

Не менш важливі показники для оцінки технічної досконалості сепараторів Vгmax і t₃.

Значення Vгmax для різних конструкцій міняється від 0,1 до 0,55 м/с.

Час затримки рідини в сепараторі t₃ для нафт, які не пінять 1 5 хв., для тих, що створюють піну5 20 хв.

Розрахунок сепараторів на пропускну здатність

1. Розрахунок вертикального гравітаційного сепаратора по газу.

Слід відмітити, що випадання капельок і твердих частинок із газу в гравітаційному

сепараторі проходить в основному по двох причинах: внаслідок різкого зниження швидкості газового потоку і внаслідок різниці в густинах газової і рідинної фаз.

Для ефективної сепарації потрібно, щоб розрахункова швидкість руху газового потоку в сепараторі була менша швидкості осідання рідких і твердих частин, які рухаються під впливом сили тяжіння у зустрічному потоці газу, тобто

Vг Vr.

На практиці при розрахунках приймається

Vr = 1,2 Vг.

або

F – площа дзеркала рідини в сепараторі, м²;

р – робочий тиск в сепараторі, Па;

Т – робоча температура в сепараторі, К=(273 + t);

р_о – атмосферний тиск (Па);

То – нормальна температура, К;

Vг – допустима швидкість газу в сепараторі, м/с;

D – внутрішній діаметр сепаратора, м;

z– коефіцієнт, який враховує відхилення реального газу від ідеального (коефіцієнт стискання газу).

яVг – розраховують по повному поперечному перерізі сепаратора (для вертикальних)

, м/с;

, – густина осідаючих частин рідини і газу при р і t в сепараторі.

В горизонтальних сепараторах пропускна здатність по газу

або

де l – довжина сепаратора;

D – внутрішній діаметр сепаратора.

В горизонтальних сепараторах допустиму швидкість газу визначають за формулою

X

;

А₁ – постійний коефіцієнт;

А₁ – для вертикального сепаратора дорівнює 0,047 (висота сепараційної секції = 0,6м);

А₁ – для горизонтального = 0,117 (l = 3м).

Якщо довжина сепаратора більше 3м, при визначенні допустимої швидкості газу вводиться поправочний коефіцієнт k₀ :

.

Пропускна здатність по рідині в гравітаційних сепараторах.

Розрахунок гравітаційних сепараторів по рідині полягає у визначенні необхідних розмірів апарата при заданій продуктивності по рідині або у визначенні пропускної здатності сепаратора при відомих його розмірах.

Пропускну здатність по рідині для різних по розміщенню в просторі сепараторів визначають за формулою:

, м³/доба;

F – площа дзеркала рідини в сепараторі,;

– швидкість підйому на поверхню бульбашок газу визначають за формулою Стокса:

;

- швидкість підйому на поверхню бульбашок газу, м/с;

g – прискорення вільного падіння, м/с² ;

d – діаметр бульбашок газу приймається рівним

10 ^-4 м;

– динамічна в’язкість рідини, Па·с;

- густина нафти в сепараторі, кг/м³ ;

- густина газу в умовах сепаратора, кг/м³ .

z –коефіцієнт стискання газу.

Після підстановки значень F, g, у формулу