Сбор и подготовка / Сбор и подготовка нефти и газа

Для интенсификации процесса отделения воды нефть подогревается в печах 5 до температуры 40-600С. Если простым отстоем нефти не удается получить нефть с заданным содержанием воды и солей, то дополнительно устанавливается еще электродегидратор. Доведенная до кондиции по воде и солям нефть окончательно стабилизируется в вакуумном сепараторе 7 и поступает в резервуарный парк 8. Выделяющиеся в вакуумном сепараторе пары вакуумным компрессором 10 прокачиваются через циклонный сепаратор 9, где разделяются на жидкую и газовую фазы.

7.4. Сепараторы нефти и газа

Воснове всего процесса подготовки нефти лежит процесс сепарации. Сепараторы, применяемые на нефтяных промыслах, подразделяются на следующие группы:

- по геометрической форме и положению (цилиндрические, сферические, горизонтальные, вертикальные, наклонные);

-по принципу действия (гравитационные, инерционные, центробежные); -по рабочему давлению (высокого - 6.4 МПа, среднего - 2.5 МПа,

низкого - 0.6 МПа).

Вертикальные сепараторы имеют то преимущество, что в них легко регулировать уровень жидкости и просто производить очистку. Поэтому их рекомендуется использовать, когда в продукции скважин повышенное содержание песка.

Производительность по газу горизонтальных сепараторов выше, чем вертикальных, поскольку площадь их поперечного сечения в несколько раз больше. Их намного проще монтировать и обслуживать, но они требуют большой площади под установку. Последнее может иметь решающее значение при ограниченности удобных площадок для строительства ЦПС.

Использование сферических сепараторов ограничивается сложностью их изготовления и монтажа.

Вкачестве примера рассмотрим работу вертикального сепаратора (рис.

7.4).

Для равномерного распределения продукции скважин и создания благоприятных условий отделения газа от жидкости патрубок ввода заканчивается раздаточным коллектором 2. Основная часть газа отделяется сразу после выхода из коллектора. Оставшийся газ в виде пузырьков уносится жидкостью. Течение жидкости тонким слоем по наклонным плоскостям 5 создает хорошие условия для выделения пузырьков газа. Она собирается в нижней части сепаратора, где и происходит окончательная сепарация. Уровень жидкости поддерживается автоматически регулятором уровня 7. При интенсивном выделении газ уносит с собой мельчайшие частицы жидкости. Для улавливания этой жидкости в верхней части сепаратора установлен жалюзийный каплеуловитель 4. Уловленная жидкость стекает вниз по дренажным трубкам 9. Для поддержания в сепараторе заданного давления на выходе газа устанавливается регулятор давления “до себя” 3.

Исключить унос капель жидкости и пузырьков газа невозможно. Согласно уравнению Стокса, при прочих равных условиях, скорость движения капель и пузырьков зависит от их диаметра. Требуемую эффективность сепарации можно задать максимальным диаметром уносимых частиц. Тогда пропускную способность сепаратора для жидкости можно представить следующим уравнением:

4

3

2

5

9

6

8

Рис. 7.4. Схема вертикального сепаратора

1 - ввод продукции скважин, 2 – раздаточный коллектор, 3 – регулятор давления, 4 – жалюзийный каплеуловитель, 5 – наклонные плоскости, 6 - поплавок регулятора уровня, 7 - регулятор уровня, 8 - сброс грязи, 9 - дренажные трубки

где QН - пропускная способность сепаратора по жидкости,м3/с;

F- площадь поперечного сечения сепаратора,м2;

- плотность жидкой фазы, кг/м3:

ã - плотность газа при давлении и температуре сепарации, кг/м3;

- динамическая вязкость жидкой фазы, Пас;

dГ - минимальный диаметр отсепарированных пузырьков газа, м. Практика эксплуатации гравитационных сепараторов показала, что

выносимые частицы должны иметь диаметр более 10-4 м. Для газа это обеспечивается при скорости течения V0 = 0.1м/с при давлении P= 5.87МПа и

Т=293К. Скорость V0 принимается оптимальной с учетом условий работы сепаратора. Для других давлений она определяется зависимостью

V 01. 587. , (7.2)

где Vоп - оптимальная скорость течения газа при давлении P, м/с; P - рабочее давление сепаратора, МПа.

С учетом (7.2) для газа получается

где Qг - пропускная способность по газу, приведенная к стандартным условиям, м3/с;

T - рабочая температура, К;

- коэффициент сжимаемости газа при рабочих условиях.

При выборе диаметра сепаратора или их количества заданного диаметра должны удовлетворяться условия (7.1) и (7.3). Используемые в настоящее время вертикальные сепараторы имеют диаметр 0.4-1.6 м. Высота сепаратора

в4-6 раз больше его диаметра.

Вусловиях АЗГУ сепарация продукции скважин производится только для учета добываемого количества нефти, газа и воды и в этом случае основным требованием к сепаратору является высокая пропускная способность. Этому условию наилучшим образом соответствует гидроциклонный двухемкостной сепаратор, совмещающий в себе центробежный и горизонтальный гравитационный сепараторы (рис. 7.5).

Продукция вводится в сепаратор через гидроциклонную головку 1 тангенциально, что придает ей вращательное движение. За счет центробежных сил жидкость отбрасывается к стенкам головки, а газ идет по центральной части. Направляющий козырек 2 обеспечивает раздельный ввод

вверхнюю емкость жидкости и газа. Далее сепаратор работает аналогично вертикальному сепаратору.

Площадь поперечного сечения гидроциклонной головки определяется рекомендуемой скоростью течения

где f - площадь поперечного сечения гидроциклонного сепаратора, м2; Q - производительность продукции скважин, м3/с;

V - рекомендуемая скорость, 15-20 м/с.

3 2

6 3 8

9 7

Рис. 7.5. Схема гидроциклонного сепаратора

1 - гидроциклонная головка, 2 – направляющий козырек, 3 – наклонные плоскости, 4

– уголковый каплеуловитель, 5 – жалюзийный каплеуловитель, 6 - разбрызгиватель, 7 - успокоитель уровня, 8 - поплавок уровнемера, 9 - регулятор уровня.

К ДНС продукция скважин приходит при давлениях, много меньше пластового, что приводит к большому количеству свободного газа в потоке. В этих условиях экономически целесообразно использовать горизонтальный сепаратор с предварительным отбором газа (рис. 7.6).

2

1

Рис. 7.6. Схема сепаратора с предварительным отбором газа

1 - наклонная труба, 2 – газоотводные трубы, 3 – газосборный коллектор, 4 – каплеуловитель, 5 – эжектор

Для снижения требуемой производительности на входе в горизонтальный сепаратор устанавливается наклонная труба 1. Из образовавшейся в ней газовой полости газ отбирается и направляется по сборному коллектору 3 в каплеуловитель, где он очищается от захваченных капель жидкости. Проходя эжектор (струйный компрессор) 5, он смешивается с газом, выделившимся в сепараторе, и далее направляется на ГПЗ. Использование такого относительно простого устройства дает возможность снизить затраты на обустройство ДНС.

Все рассмотренные выше сепараторы разделяют продукцию скважин на газ и жидкость. При комплексной подготовке необходимо разделить поступающую с ДНС продукцию на три компонента: нефть, газ и воду, С этой целью используется концевая совмещенная сепарационная установка, КССУ (рис. 7.7).

4

1

3

2

6 7

5

Рис. 7.7. Схема КССУ

.

1 - сепарационный отсек, 2 – отстойный отсек, 3 – наклонная плоскость, 4 – регулятор давления “после себя”, 5 – каплеобразователь, 6 -распылитель эмульсии, 7 - сборник воды

КССУ перегородкой разделена на два отсека: сепарационный 1 и отстойный 2. Большая часть газа отделяется в сепарационном отделе. Наклонная плоскость 3 позволяет интенсифицировать отделение газа от жидкости. В отстойном отделе происходит расслоение эмульсии на нефть и воду.

Газ из обоих отсеков через регулятор давления 4 направляется на ГПЗ. Необходимое давление газа и, следовательно, давление в сепараторе поддерживается регулятором давления.

Жидкость из сепарационного отсека в трубчатом каплеобразователе 5 смешивается с подогретой водой из отстойника установки подготовки нефти и, благодаря турбулентности потока, повышению температуры и деэмульсатору, происходит укрупнение капель воды. В отстойном отсеке эмульсия расслаивается, нефть направляется на УПН, а вода - на подготовку для закачки в пласт.

Так как в отстойном отсеке имеются две границы раздела сред, газнефть и нефть-вода, то КССУ оборудуется двумя регуляторами уровня.

Для создания благоприятных условий для расслоения и исключения перемешивания, эмульсия вводится в отстойный отсек через распылитель 6, а вода отводится через сборник 7. Распылитель и сборник представляют собой горизонтальные трубы с отверстиями в горизонтальной плоскости.

Благодаря преимуществам, указанным выше, в настоящее время в основном используются горизонтальные сепараторы. Сепараторы имеют диаметр 1.4-3.0 м и длину 6-12.