4. Оборудование для отделения жидкости от газа и механических примесей

Для отделения пластовой жидкости от газа служат сепараторы. По принципу действия сепараторы можно разделить на гравитационные, центробежные и химические.

На промыслах используются горизонтальные и вертикальные конструкции сепараторов. В вертикальном сепараторе фазы делятся за счет сил гравитации.

Рис. 6.4.1. Устройство вертикального сепаратора:

1-ввод продукции скважин; 2-раздаточный коллектор; 3-выход газа и регулятор уровня; 4-каплеуловительная насадка; 5-предохранительный клапан;6-наклонные плоскости; 7-датчик регулятора уровня поплавкового типа; 8-исполнительный механизм; 9-патрубок; 10-перегородка; 11-водомерное стекло; 12- кран; 13-дренажная трубка.

Нефтегазовая смесь поступает по патрубку 1 к раздаточному коллектору 2, снабженному по образующей цилиндра щелью. Вытекающая из щели плоской струей смесь попадает на ряд наклонных плоскостей 6. Стекая по ним, жидкость дегазируется - пузырьки газа поднимаются через тонкий слой жидкости.

В верхней части сепаратора располагается каплеуловительная секция, состоящая из насадок 4, имеющих форму жалюзи. Поток газа, проходя по каналам, образованном деталями 4, непрерывно меняет свое направление, в силу чего капли жидкости, обладающие большей инерцией, ударяются о жалюзи и стекают в поддон.

В нижней части сепаратора установлен регулятор уровня 7, 8 , обеспечивающий постоянную высоту слоя жидкости и не допускающий таким образом , прорыва газа в линию сброса нефти. Для удаления отстоя, состоящего из песка, окалины и воды, осаждающегося внизу корпуса, имеется трубопровод 9.

Подобную установку представляет собой горизонтальный сепаратор, состоящий из двух отсеков: сепарационного и отстойного. Смесь, попадая в сепарационный отсек, разделяется на газ и жидкость. Отсепарированный газ подается на ГПЗ, а жидкость через каплеобразователь перетекает в отстойный отсек, где нефть отделяется от воды и остатков газа.

Таблица 6.4.

Параметры сепараторов

Обозначен. Сепаратора	Пропускная способность м3/сут	Давление, МПа	Высота, мм	Длина, мм	Масса, кг
СУ1-750-10	750	1,0	3470	3367	--
СУ2-750-16	750	1,6	3328	5005	5991
СУ2-1500-16	1500	1,6	3800	5352	8108
СУ2-1500-40	1500	4,0	3800	5352	9762
СУ2-5000-40	5000	4,0	3600	6308	13730

Общим недостатком всех гравитационных сепараторов является низкая производительность аппарата. Это обусловлено низкой скоростью выделения пузырьков газа.

Рис 6.4.2. Схема циклонного сепаратора для природного газа:

1-корпус-кожух сепаратора; 2-сливная трубка; 3-корпус циклона; 4 -вывод газа из циклона; 5, 6-тангенциальные вводы газожидкостной смеси; 7-перегородка; 8-сливная трубка.

Использование центробежных сил в гидроциклонных сепараторах позволяет уменьшить их габариты и увеличить производительность. Простейшие циклонные сепараторы представляют собой полый цилиндр, в нижней части которого приварен патрубок, обеспечивающий тангенциальный ввод газожидкостной смеси. Разделяемая смесь получает в корпусе сепаратора вращательное движение, газ отделяется от жидкости у оси цилиндра, а дегазированная жидкость собирается у стенок цилиндра.

В циклонном сепараторе применяется две стадии разделения: газожидкостная смесь вводится через патрубок 6 и в кожухе сепаратора происходит отделение газа от жидкости. Жидкость скапливается над перегородкой 7, а газ с капельками жидкости попадает по тангенциальному патрубку 5 в циклон 3, где происходит окончательное отделение фаз. Очищенный газ по трубе 4 выходит из циклона и попадает в верхнюю часть сепаратора, где за счет резкого уменьшения скорости потока оставшиеся капли оседают и по сливной трубке 2 стекают в секцию сбора конденсата.

5. Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу и жидкости

Сепараторы рассчитываются исходя из требуемой пропускной способности по газу и жидкости, определяются основные размеры поперечных сечений.

Разделение фаз в сепараторе возможно, если скорость движения газового потока будет меньше скорости падения жидких и твердых частиц.

u_ч=1.2v_г (6.1)

Скорость движения газа в вертикальном сепараторе определяется м/сек

v_г = 5.5610^-3VTz / D²P (6.2)

где V - дебит газа при нормальных условиях, м³/сут;

D - внутренний диаметр сепаратора, м;

P - давление в сепараторе, Н/м²;

T - абсолютная температура в сепараторе;

z - коэффициент сжимаемости газов в сепараторе.

Скорость осаждения капель жидкости или твердых частиц, имеющих форму шара, можно определить по формуле Стокса, м/сек.

u_ч = d²g (_н - _г) / 18_г (6.3)

где d - диаметр частицы;

_н , _г - плотность нефти и газа в условиях сепаратора;

_г - абсолютная вязкость газа в сепараторе.

Подставив в (6.1) и преобразовав, получим пропускную способность по газу в нормальных условиях

V = 82D²Pd² (_н - _г) / zT_г (6.4)

Пропускная способность сепаратора по жидкости, м³/сут.

Q = 36964d²D² (_н - _г) / _г (6.5)