67. Сепарация нефти и сепарация природного газа.

Нефтяные сепараторы предназначены для получения нефтяного газа, выделившегося из нефти при ее движении по стволу скважины, трубопроводам-шлейфам и сборному коллектору.

В результате сепарации снижается перемешивание нефтегазового потока и снижаются гидравлические сопротивления за счет транспорта газонасыщенной нефти.

Классификация нефтяных сепараторов.

1. по назначению (замерносепарирующие и сепарирующие);

2. по геометрической форме и положению в пространстве (цилиндрические, сферические, горизонтальные, вертикальные, наклонные);

3. по числу ступеней сепарации (одно-, двух-, трехступенчатые);

4. по разделению фаз (двухфазные – нефть и газ, трехфазные – нефть, газ и вода);

5. по рабочему давлению (высокого – 6,4 МПа, среднего – 2,5 МПа, низкого – 0,6 МПа);

6. по характеру проявления основных сил (гравитационные, инерционные, центробежные).

В нефтяных сепараторах любого типа основные элементы расположены в четырех секциях:

1. сепарационной (для разделения нефти и газа за счет центробежных и гравитационных сил);

2. осадительной (дополнительное выделение пузырьков газа из тонкого слоя нефти протекающего по наклонной плоскости);

3. каплеотделительной (для улавливания капель жидкости уносимых потоком газа);

4. секция сбора нефти.

Принцип действия. При входе нефти в сепаратор происходит снижение ее давления, в результате начинается интенсивное отделение нефтяных газов. Для более полного разгазирования нефть плавно стекает по наклонным плоскостям в секцию сбора. При достижении определенного уровня срабатывает исполнительный механизм, и нефть поступает в трубопровод.

Выделившийся нефтяной газ уносит в потоке капли нефти. Для их отделения используется каплеуловительная секция в виде жалюзийных насадок.

Эффективность работы сепаратора оценивается по количеству отбираемой нефти и убывании уровня нефти в сепараторе за счет ее разгазирования.

При одноступенчатой сепарации происходит контактное разгазирование, т.е. резкое снижение давления, нефть как бы кипит, выделяется большое количество легких углеводородов, которые уносят с собой капли нефти.

Целесообразнее применят многоступенчатую сепарацию, т.е. дифференциальную (максимум 6 – 8 ступеней). При такой сепарации происходит плавное понижение давления, что влечет за собой также плавное выделение сначала легких, потом средних и тяжелых углеводородов. При этом практически все ступени работают в одинаковых условиях м выход нефти при многоступенчатой сепарации на 4% выше, чем при контактном разгазировании.

Нефтяные сепараторы рассчитывают на пропускную способность, учитывая гравитационные силы.

На работу сепаратора влияют:

1) физико-химические свойства нефти;

2) производительность сепаратора;

3) давление и температура в сепараторе;

4) обводненность нефти.

Газовые сепараторы являются аппаратами для основного технологического способа подготовки газа к транспорту и для отделения механических примесей и конденсата.

В зависимости от технологического процесса место установки сепаратора может быть следующее:

1. после регулируемых штуцеров на выходе из скважины – сепараторы первой ступени или грубой очистки;

2. на пунктах подготовки газа – сепараторы второй ступени или тонкой очистки.

Классификация газовых сепараторов.

1. по принципу действия (гравитационные, инерционные),

2. по форме корпуса и расположению в пространстве (цилиндрические – горизонтальные и вертикальные, сферические),

3. в зависимости от технологического процесса (на сепараторы глубокой и тонкой очистки);

4. по расположению сборника жидкости (встроенный, выносной).

Комплекс сепарационной техники сведен в параметрический ряд, базой которого является параметры работы установок подготовки газа.

Для выбора и оптимизации технологических процессов, схем и отдельных аппаратов возможны два подхода:

1. варианты схем выбираются по экономическим критериям;

2. выбор оборудования осуществляется по показателям эффективности его работы и минимума энергозатрат.

В настоящее время используют однокритериальную оптимизацию сложной технологической схемы и многокритериальный выбор отдельных аппаратов.

Конструктивно газовые сепараторы можно разделить на двухемкостные горизонтальные и вертикальные с насадками различных типов (жалюзийные, уголковые, желобчатые, лопастные). Насадки предназначены для отделения жидкости и механических примесей и расположены в верхней трети части сепаратора.

Различия газовых и нефтяных сепараторов.

Сепараторы газовых и газоконденсатных месторождений рассчитаны на производительность 100002000000 м3/сут. и на небольшое количество маловязкого конденсата Q=0,2800 см 3/м3. Для нефтяных месторождений сепараторы рассчитываются на производительность 10001500 м3/сут. с газовым фактором 1200 м3/м3, поэтому сепараторы предназначенные для природного газа рассчитаны только на прохождение газовой фазы, скорость которой должна быть достаточной для выделения капельной влаги и механических примесей, а сепараторы по нефти рассчитываются как по количеству капельной нефти, уносимой потоком газа, так и по количеству пузырьков газа, уносимых потоком нефти.

Основными силами, действующими в газовых сепараторах, являются центробежная, инерционная, сила тяжести, адгезия, в нефтяных – гравитация, которая за счет конструктивных особенностей аппарата может прибавлять силы инерции и пленочные процессы.

Сепарация природного газа происходит достаточно спокойно и плавно, а сепарация нести сопровождается пульсациями различной частоты и амплитуды, т.к. природный газ это маловязкая среда, а нефть – практически несжимаемая вязкая жидкость.

Работа газовых сепараторов характеризуется коэффициентом, определяющим отношение массы капельной жидкости, выносимой потоком газа из сепаратора к массе капельной жидкости, находящейся в газовой фазе до каплеуловительной секции аппарата. Коэффициент сепарации для аппаратов, работающих в номинальном режиме с = 0,75-0,98 в зависимости от конструктивных особенностей аппарата. В нефтяных сепараторах кроме коэффициента, характеризующего аналогичный процесс, обязательно учитывается коэффициент сепарации нефти от пузырьков газа.