Горизонтальный сепаратор

Из технологической емкости 1 внутри расположены наклонные полки 2, пеногаситель 3, влагоотделитель 5, устройство 7 для предотвращения образования воронки при дренаже нефти, воронка снабжена патрубком 10 для ввода газонефтяной смеси, штуцерами выхода газа 4 и нефти 6, люклаз 8.

Работает следующим образом:

Г азонефтяная смесь через патрубок 10 и распространительное устройство 9 поступает на полки 2, по ним стекает в нижнюю часть технологической плоскости, нефть освобождается от пузырьков газа, проходит пеногаситель 3, где разрушается пена, влагоотделитель 5, где очищается от капель нефти и через штуцер выхода газа 4 выводится из аппарата. Дегазированная нефть накапливается в нижней части технологической емкости отводится через штуцер 6. Для повышения эффективности процесса сепарации горизонтальных сепараторов используются гидроциклонный устройства.

7. Гидроциклонный сепаратор. Турбосепаратор. Назначение и особенности сепараторов

На рис. 54 приведен общий вид гидроциклонного двухъемкостного сепаратора, разработанного в институте Гипровостокнефть. Сепараторы этого типа довольно широко применяют на нефтяных месторождениях Советского Союза. Принцип работы их заклю­чается в следующем.

Нефтегазовая смесь сначала поступает в гидроциклонную го­ловку 2, в которой за счет центробежной силы происходят сепа­рация газа от нефти и их раздельное движение, как в самой головке, так и в верхней емкости 5. Нефть по сливной полке 12 самотеком направляется на уголковые разбрызгиватели 11, а затем на слив­ную полку и стекает с успокоителя уровня. Как только уровень нефти достигнет определенной величины, сработает поплавковый регулятор уровня, приоткрыв исполнительный механизм 14 на нефтяной линии.

Газ проходит в верхней емкости 5 две зоны, где очищается от капельной жидкости и направляется в газовую линию через от­вод 5.

Н а рис. 56 приведена схема турбосепаратора в котором эффективно улавливается капельная жидкость из потока газа при больших расходах последнего. Принцип работы его следующий: сжатый газ, пройдя диффузор 2, поступает в направляющий аппа­рат З, представляющий собой лопаточный завихритель, получает закрутку, в результате чего появляется окружная составляющая скорости потока. Возникающие при этом центробежные силы пере­мещают капли в направлении наружного конического обода 4 с лопатками 5, спрофилированными по дуге окружности в ради­альной плоскости. Под действием окружной составляющей ско­рости потока лопатки 5 на оси 6 и обод 4 приводятся во вращение. Жидкость отводится через зазор, а затем через патрубок 10 за пределы турбосепаратора.

Описанный сепаратор особенно эффективно работает на газовых и газоконденсатных месторождениях, где требуется отделять капельную жидкость из потока газа. Турбосепаратор по своей массе приблизительно в 60 раз меньше гравитационного.

8. Процесс обезвоживания и обессоливания. Методы разрушения нефтяных эмульсий

При извлечении из пласта нефть движется по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды образуется водонефтяная эмульсия – механическая смесь нерастворимых в друг друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии жидкости. В эмульсиях принято различать дисперсионную (внешнюю сплошную) и дисперсную (внутреннюю) фазы.

По характеру дисперсионной среды и дисперсной фазы различают 2 типа эмульсий «нефть в воде» и «вода в нефти». Тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов фаз от температуры поверхностного натяжения на границе «нефть-вода» и т.д.

Вещества, понижающие поверхностное натяжение системы «жидкость-жидкость» или «жидкость-газ» называются поверхностно-активными.

Одной из важнейших характеристик эмульсий является диаметр капель дисперсной фазы, т.к. от него зависит скорость их осаждения. Для разрушения нефтяной эмульсии применяются следующие методы:

• внутритрубная деэмульсация (засчет подачи искусственных более эффективных ПАВ, чем естественных ПАВ)

• гравитационное холодное разделение нефти и воды (холодный отстой)

• термическое воздействие

• термохимическое воздействие (тепло+хим реагенты)

• электродегидрирование (электрическое воздействие)

• фильтрация через твердые поверхности (гидрофильные, гидрофобные)

• центрифугирование (разделение в поле центробежных сил)

Рассмотрим сущность метода внутритрубной деэмульсации. В смесь воды и нефти добавляется специальное вещество деэмульгатор, который перемешиваясь при движении с эмульсией разрушает ее. Вещества, входящие в состав нефти (асфальтены, нафтены, парафин) и пластовой воде (соли, кислоты) и оказывающие существенное влияние на образование и стойкость эмульсии называется эмульгаторами (естественные ПАВ).

Эффективность внутритрубной деэмульсации зависит от следующих факторов:

• эффективность или поверх активность самого деэмульгатора

• интенсивность или длительность перемешивания эмульсии с ПАВ

• количество содержащейся воды в эмульсии и ее дисперсность (раздробленность)

• температура транспортируемой по системе сбора эмульсии и темп ее падения

• физико-химические свойства транспортируемой нефти и воды особенно вязкость сплошной фазы – дисперсной среды

Деэмульгаторы – вещества, понижающие поверхностное натяжение применяют для разрушения эмульсии.

Гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды в пластовой жидкости, отстаивание производится в отстойниках периодического или непрерывного действия. Характеризующим показателем эффективности процесса является температура отстоя эмульсии, температура эмульсии, количество подаваемого деэмульгатора, остаточное содержание воды и солей в нефти после отстоя. В качестве отстойников периодического действия используется сырьевые резервуары для хранения нефти. После заполнения таких резервуаров сырой нефтью вода осаждается в их нижней части. В отстойниках непрерывного действия отстой воды осуществляется при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. Длина отстойника определяется из условия, что от нефти должно отделиться капли заданного раствора.

Термическое воздействие заключается в том, что нефть подвергается обезвоживанию перед отстаиванием нагревают. При нагревании с одной стороны уменьшается прочность бронирующих оболочек на поверхности капель, а значит облегчается их слияние. С другой стороны уменьшается вязкость нефти в которой оседают капли, а это увеличивает скорость разделения эмульсии. Нагревают эмульсию в резервуарах, теплообменниках, трубчатых печах до 45-80 градусов

Термохимическое воздействие заключается в сочетании термического воздействия и внутритрубной деэмульсации.

Электродегидрирование – электрическое воздействие на эмульсию производится в аппарат электродегидраторами, внутри них помещены 2 электрода: анод и катод и под действием электрического поля на противоположных концах капель воды появляется разноименные электрические заряды, в результате капельки притягиваются друг к другу и сливаются, затем оседают на дно емкости. Электродегидраторы применяются для глубокого обессоливания и обезвоживания средних и тяжелых нефтей.

Фильтрация применяется для разрушения нестойких эмульсий в качестве материала фильтров используются вещества несмачиваемые нефтью поэтому нефть проникает через фильтр, вода – нет.

Разделение в поле центробежных сил производится в центрифугах, которые представляют собой вращающийся ротор с большим числом оборотов. В ротор подаются эмульсии, которые под действием сил инерции (разная плотность) разделяется.

При обезвоживании воды доводится до 1-2%.

Процесс обессоливания

Смешивание обезвоженной нефти с пресной водой после чего полученную эмульсию вновь обезвоживают. Такая последовательность технологических операций объясняется тем, что даже в обезвоженной нефти остается некоторое количество воды, в которой растворены соли. При смешивании с пресной водой соли распределяются по всему ее объему следовательно концентрация в воде уменьшится. При обессоливании содержание солей в нефти доводится до величины менее 0,1%.