13. Основные требования к проектированию систем сбора нефти, газа и воды

В настоящее время промысловое обустройство представляет собой герметизированную, как правило, высоконапорную систему сбора, транспортирования и подготовки нефти, газа и воды с полной автоматизацией всех технологических процессов.

К числу основных требований, предъявляемых при проектировании систем сбора, транспортирования и подготовки нефти, газа и воды, входящих составной частью в комплексный проект разработки, относятся:

1) точный замер нефти, газа и воды по каждой скважине для выбора необходимого оборудования контроля и регулирования разработкой месторождения;

2) обеспечение герметизированного сбора нефти, газа и воды на всем пути движения от скважин до магистрального нефтепровода с целью уменьшения потерь нефтяного газа и потерь легких фракций нефти;

3) доведение нефти и газа на технологических установках до норм товарной продукции; учет этой продукции и передача ее транспортным организациям;

4) обеспечение высоких экономических показателей по капитальным затратам, снижению металлоемкости и эксплуатационных расходов;

5) возможность ввода в эксплуатацию части месторождения с полной утилизацией нефтяного газа до окончания строительства всего комплекса сооружений;

6) надежность в эксплуатации технологических установок и возможность полной их автоматизации;

7) изготовление основных узлов и оборудования индустриальным способом в блочном и мобильном исполнении с полной автоматизацией технологического процесса;

8) универсальность системы сбора нефти, газа и воды и технологических установок.

Нефтегазовые месторождения в нашей стране расположены в различных климатических зонах, имеют различные глубины скважин и различные физические свойства нефти, газа и воды, что обуславливает индивидуальный подход при разработке проектов обустройства.

14. Расчет сепаратора природного газа на пропускную способность по газу

На месторождениях природного газа чаще всего используются сепараторы двух типов: вертикальные и двухъемкостные горизонтальные с жалюзийной или сетчатой насадкой. Эти сепараторы обеспечивают высокую степень очистки газа (98 %).

Гидравлический расчет сепараторов по газу сводится к расчету на пропускную способность или выбору размера диаметра аппарата в зависимости от расхода газа. В основу расчета сепаратора гравитационного типа закладывается такой принцип, чтобы выбранная скорость осаждения частиц заданного размера была больше допустимой скорости газа в сепараторе.

Расчетная формула при заданном поперечном сечении вертикального гравитационного сепаратора при рабочем давлении и температуреимеет вид

,

(14.43)

или, подставляя значение площади сечения сепаратора

		,			(14.44)
где			–	пропускная способность сепаратора по газу, м3/сут;
			–	давление при нормальных условиях, Па;
			–	нормальная температура, К;
			–	коэффициент сжимаемости газа;
			–	допустимая скорость газа, м/с;
			–	диаметр сепаратора, м.

Для приближенных расчетов допустимую скорость газа можно определить по эмпирической формуле:

		,			(14.45)
где			–	постоянный коэффициент, величина которого для вертикального (= 0,6 м) и горизонтального сепаратора (= 3 м ) дана в таблице 14.1 (– расстояние от уровня жидкости в сепараторе до патрубка ввода продукции скважин);
			–	плотность частицы жидкости, кг/м3.

Практикой установлено, что для вертикальных сепараторов увеличение высоты сепарационной секции более 0,6 м качества сепарации не улучшает.

Таблица 14.1

Значение постоянного коэффициента

Степень сепарации	Сепаратор
	вертикальный	горизонтальный
высокая	0,030	0,075
средняя	0,047	0,117
грубая	0,061	0,150

В то же время применение вертикальных сепараторов с < 0,6 м и горизонтальных сепараторов с< 3 м не рекомендуется, так как в этом случае качество сепарации резко ухудшается и допустимые скорости должны быть значительно уменьшены.

Пропускную способность гравитационного сепаратора горизонтального типа определяют по формуле для вертикального сепаратора, но с введением в нее коэффициента , представляющего собой отношение длины сепаратора к его диаметру, то есть

.

(14.46)

Технологический расчет насадочных сепараторов сводится к определению скорости набегания потока на насадку, при которой не происходит срыва и дробления капель жидкости, осевшей в насадке. Критическая скорость газа, характеризующая это явление, определяется эмпирической формулой:

		,			(14.47)
где			–	поверхностное натяжение газа и жидкости, Н/м;
			–	параметр, величина которого зависит от типа применяемой насадки и планируемого коэффициента уноса капельной жидкости .

Площадь сечения насадки (м²) определяется по формуле:

.

(14.48)