книги / Оборудование для добычи нефти и газа

Сепараторы (табл. 8.5) первой ступени могут применяться как вертикальные, так и горизонтальные с одной или двумя емкостями. Вертикальные сепараторы обычно имеют мейыную пропускную способность, чем горизонтальные.

Применяются также двухъемкостные горизонтальные гид­ роциклонные сепараторы. Их пропускная способность по не­ фти составляет обычно 400 м3/сут. Сепараторы этого типа при­ меняют в сепарационных установках и с большей подачей.

Сепаратор представляет собой горизонтальный аппарат с отбойником грубого разделения нефтегазового потока, верти­ кальной перегородкой из просечно-вытяжных листов для вы­ равнивания скоростей потоков по сечению аппарата, пенога­ сящей насадкой, струнным каплеотбойником для очистки газа, штуцерами для входа и выхода продуктов разделения. Выпус­ каемые ДАО ЦКБН (г. Подольск) газосепараторы имеют сле­ дующие технические характеристики:

В последние годы широко применяются блочные двухъем­ костные сепарационные установки (УБС) с устройством пред­ варительного отбора газа (УПО), в частности в схеме нефтегазосбора в Западной Сибири на Западно-Сургутском и Самотлорском месторождениях. Разработан нормальный ряд уста­ новок УБС на пропускную способность по жидкости от 2 до 16 тыс. м3/сут и давление от 0,4 до 1,6 МПа. Технологические характеристики установки УБС -16000/16 приведены ниже.

Установка блочная, сепарационная, с устройством предва­ рительного отбора газа (УПО) УБС-16000/16 выполнена в мо­ ноблоке (рис. 8 .1 1 ) и состоит из устройства предварительного отбора газа, технологической емкости, каплеотбойника, запор- но-регулирующей арматуры и системы контроля и управления. Устройство предварительного отбора газа расположено на нис­ ходящем участке трубы. Такая компоновка обеспечивает наи­ лучшее качество разделения нефти и газа. Устройство для от­ бора газа представляет собой трубу диаметром 700 мм, длиной 15 м, установленную под углом 3° Технологическая емкость — цилиндрический сосуд диаметром 3000 мм и длиной 11,4 м. С наружной части емкость имеет патрубки для ввода нефтега­

зовой смеси, газа, вывода нефти, газа, для пропарки, дренажа и системы контроля и управления. Для профилактического ос­ мотра и ремонта имеются по торцам два люка-лаза. Внутри технологической емкости находятся лоток для распределения поступающей продукции, полки и система, перегородок для более полной сепарации нефти от нефтяного газа.

Рис. 8.11. Схема блочной сепарационной установки

спредварительным отбором газа

1— устройство предварительного отбора газа; 2 — технологическая ем­ кость; 3 — задвижка; 4 — лоток; 5 — предохранительный клапан; 6 —

труба для установки датчиков и регулятора уровня; 7 — каплеотбойник; 8 — перегородка; 9 — полка

Для предотвращения недопустимого повышения давления в емкости установлены четыре предохранительных клапана. Для исследования эффективности работы сепаратора в различных режимах предусмотрены пробоотборники и штуцеры для уста­ новки контрольно-измерительных приборов.

На сепараторе с помощью опор установлен каплеотбойник, представляющий собой емкость с внутренним диаметром 1600 мм и длиной 3100 мм, в котором установлены два сетчатых отбойника. Для слива отделившейся нефти и для ввода газа, выделившегося в технологической емкости, в нижней части каплеотбойника имеются два патрубка диаметром 100 мм и один патрубок диаметром 450 мм. На емкости оборудуют площадку

для обслуживания. Сам аппарат устанавливают горизонтально на двух опорах на высоте 800 мм от земли.

Работает установка следующим образом. Газожидкостная смесь от скважин поступает в устройство предварительного от­ бора газа, в котором происходит разделение жидкости и газа. Отделившийся газ отводится по вертикальному стояку в капле­ отбойник, где он очищается от капельной жидкости и направ­ ляется в газопровод. Нефть из устройства предварительного отбора газа поступает в технологическую емкость и по лотку и полке, где происходит дополнительная сепарация нефти и газа, стекает в ее нижнюю часть. Наличие лотка с направляющими пластинами и заслонкой способствует гашению пульсации, а полки — увеличению свободной поверхности жидкости. Газ, выделившийся в емкости, через каплеотбойник направляется в газопровод, разгазированная нефть — в нефтепровод. На газо­ вой линии между каплеотбойником и устройством предвари­ тельного отбора газа имеются две задвижки для направления газа из устройства предварительного отбора газа в каплеотбой­ ник или в нефтегазовый сепаратор.

Для деэмульсации и обезвоживания нефти применяется не­ сколько технологических методов — внутритрубная деэмульсация при подаче в трубы реагентов и соблюдении в трубах опре­ деленного режима течения; деэмульсация за счет барботажа газа или холодного отстоя (также при подаче реагентов); разруше­ ние эмульсий в центрифугах; разрушение эмульсий при про­ хождении эмульсии через фильтрующий слой (гравий, поли­ мерные шарики, древесная и металлическая стружка); термо­ химическое обезвоживание и использование электродегидра­ торов.

Для уменьшения общего объема перекачиваемой пластовой жидкости на большие расстояния (от добывающих скважин до установок по подготовки нефти) в настоящее время широко применяются установки для предварительного сброса воды типа УПС. Такие установки в три — пять раз уменьшают объем пе­ рекачиваемой жидкости за счет отделения пластовой воды от нефти. Установки типа УПС-3000-6м и УПС-6300-6м (рис. 8.12) отличаются друг от друга объемом технологических емкостей и диаметрами проходов запорно-регулирующей арматуры. У пер­ вой установки объем технологической емкости 100 м3, у второй —

200 м3. Пропускная способность установок 3000 и 6300 т/ч, масса 29,5 и 43,5 т соответственно. Обводненность поступаю­ щей нефти должна быть не более 90 %, а выходящей из установ­ ки — не более 20 %. Газовый фактор поступающей нефти — не более 12 0 м3/м 3, рабочее давление в установке — не более 0,6 МПа.

Рис. 8.12. Технологическая схема установок УП С

Продукция скважин поступает в левый отсек по соплу 7 и нефтеразливной полке 2. На этой полке отделяется основной объем газа. Газ отводится в верхнюю полость правого отсека и далее через каплеотбойник 3 и регулятор давления 4 в газовый коллектор. Водонефтяная эмульсия из левого отсека поступает в правый через каплеобразователь 8 и входной распределитель 7. Движение эмульсии обеспечивается перепадом давления меж­ ду левым и правым отсеками до 0,2 МПа. Уровень жидкости в левом отсеке регулируется прибором 9. Продукция скважин смешивается с горячей водой, поступающей из установок тер­ мохимической подготовки нефти и содержащей остаточный деэмульгатор. При этом каплеобразователь <?должен иметь боль­ шую длину для достаточно длительного контакта эмульсии и горячей дренажной воды. При работе без каплеобразователя горячая вода подается за 200—300 м до входа в технологичес­ кую емкость. Отстоявшаяся вода отводится через перфориро­ ванный трубопровод 6. Нефть отбирается через перфорирован­

ную трубу, расположенную в верхней части емкости (на рисун­ ке не показана) и связанную со штуцерами 5. При работе уста­ новки осуществляются контроль и регулировка уровней нефть — газ и нефть — вода, давления в емкости. Измеряются давление

итемпература в емкости. При предельных значениях давления

иуровня нефти включается сигнализация, затем установка от­ ключается.

ДАО ЦКБН выпускает аналогичные установки типа УПСВ, технические характеристики которых представлены ниже [53]:

При добыче, подготовке, транспортировке и хранении газа широко используют различного рода и назначения сепараторы — оборудование для разделения газовых, жидкостных и твердых фаз.

В одних случаях сепараторы применяют для грубого раз­ деления жидкости и газа, например, при сепарации нефти от нефтяного газа или сжатого воздуха от компрессорного мас­ ла. При этом сепараторы называют трапами или гравитаци­ онными сепараторами. Разделение жидкости и газа в трапах происходит в основном в результате действия гравитацион­ ных сил. Иногда в конструкцию трапов включают отбойные козырьки и коагулирующие устройства. При этом эффектив­ ность трапов несколько возрастает, так как к гравитацион­

ным силам, действующим на сепарируемые частицы, добав­ ляются инерционные силы. Тем не менее, эффективность сепарации в трапах редко превышает 80—85%. При необхо­ димости обеспечения более высокой эффективности сепара­ ции газа от жидкости (до 90—99%), предотвращения нежела­ тельных явлений уноса реагентов, абсорбента, промывочной жидкости из технологических установок используют газожид­ костные сепараторы. Процесс осаждения капель жидкости из газового потока в газожидкостных сепараторах осуществ­ ляется в результате действия на сепарируемые капли центро­ бежных и инерционных сил в сочетании с гравитационны­ ми. Отличие газожидкостных сепараторов от трапов заклю­ чается в следующем: в газожидкостных сепараторах обраба­ тывается газожидкостная система с высоким газосодержанием или газовым фактором, а в трапах — газожидкостная сис­ тема с малым газосодержанием или газовым фактором. Сле­ дующую группу сепараторов можно классифицировать как пылеуловители или скрубберы, подразделив их на «мокрые» и «сухие». Особую группу сепараторов можно выделить для раз­ деления систем «газ — жидкость». Это так называемые трех­ фазные сепараторы или разделители жидкости. Наконец, к классу сепараторов могут быть отнесены технологические ем­ кости, используемые для хранения, слива, налива и смешива­ ния различных жидкостей и реагентов в установках подготовки газа [52].

Газосепараторы должны изготавливаться по техническим условиям и в соответствии с требованиями отраслевых стан­ дартов, по технической документации, утвержденной в уста­ новленном порядке. На газосепараторы распространяются «Пра­ вила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работаю­ щих под давлением».

Газосепараторы центробежные регулируемые предназначе­ ны для предварительной очистки газа от жидкости в промыс­ ловых установках подготовки газа, а также в качестве замерно­ го сепаратора в установках замера газа и жидкости. Выпускают газосепараторы на рабочее давление от 6,4 до 16 МПа. Газосе­ параторы обеспечивают степень очистки газа от жидкости не менее 98% при начальном предельном содержании жидкости, поступающей с газом в аппарат, до 200 м3/м 3.

Газосепараторы можно эксплуатировать в районах с жарким умеренным и холодным климатом (по ГОСТ 16350—80) при температуре рабочей среды от -30 до +100 °С.

Предусмотрены два типа газосепараторов центробежных ре­ гулируемых:

тип I (рис. 8.13, а) с цилиндрическим сборником жидкости на рабочее давление от 6,4 до 10 МПа и производительностью по газу от 0,15 до 1 млн мУсут.; тип II (рис. 8.13, 6) с шаровым сборни­ ком жидкости на рабочее давление от 6,4 до 16 МПа и произво­ дительности по газу от 1 до 5 млн м3/сут.

В конструкции газосепараторов предусмотрено размещение подогревателя во внутренней полости сборников жидкости. Производительность газосепараторов по газу в зависимости от рабочего давления для обеспечения паспортной степени очистки газа от жидкости регулируется специальным устрой­ ством, состоящим из подвижного и неподвижного конусов завихрителя. Подвижный конус завихрителя перемещается вра­ щением штурвала. Средний срок службы сепаратора — 10 лет. Наработка на отказ — 11 000 ч. Ресурс до капитального ремон­ та — 60 000 ч. Коэффициент технического использования — 0,97. Производительность по газу газосепараторов центробежных регулируемых в зависимости от рабочих условий сепарации газожидкостного потока может быть установлена по графи­ кам, опубликованным ЦКБН [53].

Газожидкостная смесь в центробежном газосепараторе регу­ лируемом разделяется благодаря закрутке потока в вертикаль­ ном цилиндрическом патрубке. Закрутка потока обеспечивает­ ся использованием в конструкции сепаратора специального завихрителя. При прохождении газожидкостного потока через завихритель жидкость под действием инерционных и центро­ бежных сил отбрасывается на стенку вертикального цилиндри­ ческого патрубка и стекает вниз по его стенке в сборник, отку­ да непрерывно или периодически дренируется. Отсепарированный газ отводится из вертикального цилиндрического патруб­ ка через осевой патрубок, в конструкции которого предусмот­ рена розетка, обеспечивающая стабилизацию потока для пре­ дотвращения излишних потерь давления потока.

Центробежные сепараторы выпускаются с внутренним диа­ метром от 179 до 550 мм на рабочее давление 6,4—10 МПа и

а

б

а?

5*3

5*3

имеют массу от 1,6 до 10 т. Максимальная производительность центробежных сепараторов зависит от внутреннего диаметра и рабочего давления и меняется от 0,4 до 5,7 млн м3/сут.

Газосепараторы жалюзийные, изготовленные в соответствии с ОСТ 26-02-2059-79, предназначены для тонкой очистки газа от жидкости в промысловых установках подготовки газа, а так­ же в технологических процессах нефтяной, газовой и газо-пе- рерабатывающей отраслях промышленности, где необходимо добиться минимального уноса жидкости с газовым потоком. Выпускают газосепараторы на рабочее давление от 6,4 до 10 МПа

Рис. 8 .14 . Сепаратор жалюзийный:

/ — д н и щ е; 2 — к ор п ус; 3 — н асадка; 4 — л и ст защ и тн ы й ; 5 — п о д о гр ев а ­

тель; 6 — оп ор ы