Добываемые из недр Земли нефть и газ содержат разнообразные посторонние примеси неуглеводородного характера. К ним относятся механические примеси, соли, вода, сероводород, углекислый газ и т. д. Перечисленные посторонние включения являются балластными, некоторые из них обладают коррозионными свойствами, замерзающими при низких температурах (вода) и осложняют транспортировку газа и нефти по трубопроводам. Кроме того, перед транспортировкой газ необходимо освободить от легко сжижающих компонентов, а нефть от попутных газов. Для достижения обозначенных целей и требуется предварительная подготовка нефти и газа перед транспортировкой на перерабатывающие предприятия:
- Обезвоживание и обессоливание нефтей. Основное количество воды и механических примесей удаляют из нефти методом отстаивания в резервуарах при нагревании или без нагрева.
- Стабилизация нефти.
Кроме обезвоживания и обессоливания, перед подачей на нефтезавод нефть необходимо стабилизировать, т. е. удалить из нее углеводороды С1 — С3, а также сероводород.
- Сортировка нефтей. Связана, прежде всего, с отличием в химическом составе нефтей, добываемых из разных скважин.
1. Сепараторы, применяемые для очистки нефти
Сепараторы предназначены для разделения газожидкостного потока и очистки газа от капельной, аэрозольной, пленочной, мелкодисперсной влаги и механических примесей, не имеют фильтрующих сменных элементов, трущихся и вращающихся частей.
Сепараторы являются обязательным элементом любой технологической схемы промысловой подготовки нефти и газа на нефтяных и газоконденсатных месторождениях, а также применяются в процессах переработки нефти, газа и газового конденсата.
На рис. 1 представлена схема классификации сепараторов по основным функциональным и конструктивным признакам.
Сепараторы, как правило, состоят из нескольких секций, каждая из которых выполняет определенные функции.
Основная сепарационная секция. Служит для основного разделения продукции скважины на газ и жидкость. Ввод сырья в секцию осуществляется тангенциально или нормально, но с применением специальных конструкций газоотбойника (дефлектора).
Секция ввода газожидкостных смесей обеспечивает максимальное отделение крупнодисперсной фазы, особенно при высоком начальном содержании жидкой фазы, а также равномерный ввод газожидкостной смеси в аппарат, в том числе в секцию окончательной очистки газа от капель жидкости.
Эффективность использования нефтяного газа на Верх-Тарском нефтяном ...
... от 59 до 73 м. К верхней части горизонта приурочена промышленная залежь нефти. Перекрывается горизонт Ю1 маломощными морскими темно-серыми аргиллитами георгиевской свиты, ... прoвести анализ результатов эффективнoсти использования пoпутного нефтяного газа и предлoжить мероприятия по пoвышению эффективности использования нефтянoго газа. 1 ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРХТАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ...
Газ, выделившийся из продукции скважины, а также дополнительно под влиянием центробежной силы и в результате изменения направления движения потока жидкости, поднимается вверх и выводится из сепаратора, отделившаяся жидкость опускается вниз.
Осадительная секция. В ней происходит дополнительное выделение пузырьков газа, содержащихся в нефти в состоянии окклюзии, т.е. поглощенные ею или не успевшие из нее выделится. В осадительной секции происходит выделение газа из нефти, которое усиливается, если нефть будет стекать по одной или нескольким наклонно расположенным плоскостям, называемым дефлекторами, и плавно без брызг сливаться в слой, расположенный в нижней части сепаратора.
Секция сбора жидкости. Служит для сбора жидкости, из которой почти полностью выделился газ при давлении и температуре, поддерживаемых в сепараторе. Однако некоторое количество окклюдированного газа в ней еще имеется. Эта секция может быть подразделена на две, из которых одна — верхняя предназначена для нефти, нижняя — для воды, обе имеют самостоятельные выводы из сепаратора.
Влагоуловительная секция. Расположена в верхней части сепаратора. Ее назначение улавливать частицы жидкости, увлекаемые потоком газа. Несмотря на большое разнообразие конструкций сепараторов, их можно условно разделить на два класса в соответствии с физическими принципами разделения газожидкостных смесей: гравитационные и инерционные.
В гравитационных сепараторах, представляющих собой большие горизонтальные или вертикальные емкости, разделение фаз происходит за счет силы тяжести. Поскольку размеры капель, попадающих в сепаратор из подводящего трубопровода, малы, то для их эффективного удаления из потока только за счет силы тяжести требуется длительное время и, как следствие этого, сепараторы имеют большие размеры.
В инерционных сепараторах разделение фаз происходит за счет сил инерции при обтекании газожидкостной смесью различных препятствий (сеток, струн и т.п.) и при закручивании потока в центробежных патрубках (циклонах).
В современных конструкциях газовых сепараторов используются оба принципа. Степень разделения газожидкостной смеси в сепараторах зависит от расхода газа, термобарических условий, а также от среднего радиуса капель, вносимых в сепаратор с потоком газа из подводящего трубопровода, который, в свою очередь, зависит от параметров трубопровода, а также от наличия установки предварительной конденсации перед сепаратором.
Вредные примеси, находящиеся в нефти
Нефть, извлекаемая из скважин, всегда содержит в себе попутный газ, механические примеси и пластовую воду. Пластовая вода содержит в растворённом состоянии различные соли, чаще всего хлориды натрия, кальция и магния, реже — карбонаты и сульфаты. Обычно в начальный период эксплуатации месторождения добывается безводная или мало обводнённая нефть, но по мере добычи её обводнённость увеличивается и достигает до 90 — 98%. Загрязнённую и обводнённую нефть нельзя транспортировать и перерабатывать на НПЗ без тщательной её подготовки на месте добычи. Присутствие пластовой воды в нефти существенно удорожает её транспортировку и переработку. Наличие воды в нефти увеличивает затраты на её испарение и конденсацию. Удорожание транспортировки связано не только с перекачкой балластной воды, но и с увеличением вязкости нефти, образующей с водой эмульсию.
Механические примеси нефти (частицы песка, глины, известняка и других пород) увеличивают износ труб и образуют отложения в нефтеаппаратах, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи и производительности установок. Механические примеси также содействуют образованию стойких эмульсий нефти с пластовой водой.
Хлористые соли также оказывают вредное воздействие на работу установок. Хлориды, в особенности кальция и магния, гидролизуются с образованием соляной кислоты даже при низких температурах. Под действием соляной кислоты происходит коррозия металла аппаратуры. Особенно интенсивно разъедается продуктами гидролиза хлоридов конденсационно — холодильная аппаратура перегонных установок. Соли, кроме этого, накапливаются в остаточных нефтепродуктах — мазуте, гудроне, коксе и ухудшают их качество.
При переработке сернистых и высокосернистых нефтей, в результате разложения сернистых соединений, образуется сероводород, который в сочетании с соляной кислотой является причиной сильной коррозии:
+ H2S →FeS + H2+ 2HCl → FeCl2 + H2 S
Хлористое железо переходит в водный раствор, а выделяющийся сероводород вновь реагирует с железом. Таким образом, при совместном присутствии в нефтях хлоридов и сероводорода во влажной среде происходит взаимно инициируемая цепная реакция разъедания металла.
Меркаптаны, как и другие серосодержащие соединения, являются вредной примесью к товарным нефтепродуктам и в нефтепеработке в целом, т. к. вызывают повышенную коррозию металлов, особенно цветных, способствуют смолообразованию и придают отвратительный запах нефтепродуктам
Попутный газ, содержащийся в нефти в растворённом состоянии, состоит из лёгких углеводородов С1 — С4. Большая часть этих углеводородов может быть потеряна при хранении и транспортировании нефти. Чтобы ликвидировать потери газов, а вместе с ними и лёгких бензиновых фракций, предотвратить загрязнение атмосферы, необходимо максимально извлечь лёгкие углеводороды.
Присутствие в нефтях газов способствует образованию в трубопроводах газовых пробок, которые затрудняют перекачивание. Таким образом, прежде чем поставлять нефть потребителям, её необходимо определённым образом подготовить. Эта подготовка должна включать стабилизацию (удаление лёгких углеводородов), очистку от механических примесей, обессоливание и обезвоживание нефти.
Марки сепараторов
|
Марка аппарата |
Объем, м3 |
Давление условное, МПа |
Кол-во каплеуловителей П |
Дв |
Sk |
Sd |
Объемная производительность |
|||||||||
|
по нефти, м3/ч |
по газу |
|||||||||||||||
|
НГС 0,6-1200 |
6,3 |
0,6 |
8 |
1200 |
8 |
20+100 |
20700 |
|||||||||
|
НГС 1,0-1200 |
1,0 |
8 |
23300 |
|||||||||||||
|
НГС 1,6-1200 |
1,6 |
10 |
31400 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-1200 |
2,5 |
12 |
39000 |
4,0 |
18 |
55000 |
||||||||||
|
НГС 6,3-1200 |
6,3 |
25 |
74900 |
|||||||||||||
|
НГС 0,6-1600 |
12,5 |
0,6 |
16 |
1600 |
8 |
45+225 |
41400 |
|||||||||
|
НГС 1,0-1600 |
1,0 |
8 |
46700 |
|||||||||||||
|
НГС 1,6-1600 |
1,6 |
12 |
62900 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-1600 |
2,5 |
16 |
78000 |
|||||||||||||
|
НГС 4,0-1600 |
4,0 |
22 |
110000 |
|||||||||||||
|
НГС 6,3-1600 |
6,3 |
32 |
149500 |
|||||||||||||
|
НГС 0,6-2000 |
25 |
0,6 |
24 |
2400 |
8 |
86+430 |
62200 |
|||||||||
|
НГС 1,0-2000 |
1,0 |
10 |
70000 |
|||||||||||||
|
НГС 1,6-2000 |
1,6 |
12 |
94400 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-2000 |
2,5 |
18 |
117200 |
|||||||||||||
|
НГС 4,0-2000 |
4,0 |
25 |
165000 |
|||||||||||||
|
НГС 0,6-2400 |
50 |
0,6 |
32 |
3200 |
8 |
160+800 |
82900 |
|||||||||
|
НГС 1,0-2400 |
1,0 |
10 |
||||||||||||||
|
НГС 1,6-2400 |
1,6 |
14 |
125500 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-2400 |
2,5 |
20 |
156300 |
|||||||||||||
|
НГС 4,0-2400 |
4,0 |
30 |
220000 |
|||||||||||||
|
НГС 0,6-3000 |
100 |
0,6 |
48 |
4800 |
10 |
300+1500 |
124000 |
|||||||||
|
НГС 1,0-3000 |
1,0 |
12 |
140000 |
|||||||||||||
|
НГС 1,6-3000 |
1,6 |
18 |
188000 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-3000 |
2,5 |
25 |
234000 |
|||||||||||||
|
НГС 4,0-3000 |
4,0 |
40 |
330000 |
|||||||||||||
|
НГС 0,6-3400 |
150 |
0,6 |
64 |
6400 |
12 |
150+2250 |
165000 |
|||||||||
|
НГС 1,0-3400 |
1,0 |
14 |
187000 |
|||||||||||||
|
НГС 1,6-3400 |
1,6 |
20 |
251000 |
|||||||||||||
|
НГС 2,5-3400 |
2,5 |
28 |
312000 |
|||||||||||||
|
НГС 4,0-3400 |
4,0 |
50 |
440000 |
|||||||||||||
Вертикальный сепаратор
Вертикальный сепаратор состоит из четырех секций: I — основная сепарационная секция; II — осадительная секция; III — секция сбора нефти; IV — секция каплеудаления.
Секция I — это секция интенсивного выделения газа из нефти. Газоводонефтяная смесь под большим давлением через патрубок ввода смеси (1) поступает в рабочее пространство сепаратора с увеличенным объемом. За счет резкого снижения скорости потока, вода и газ отделяются от нефти. Затем вода поступает в нижние секции, а газ удаляется из сепаратора через верхний патрубок. Повышенный эффект сепарации обеспечивается при тангенциальном подводе газа в сепаратор. В этом случае поток газоводонефтяной смеси попадает в рабочее пространство цилиндрического корпуса сепаратора по касательной и перемещается путем вращения по стенкам корпуса, что создает оптимальные условия для отделения воды и газа. Нефть, отделённая от газа и воды поступает в секцию II сепаратора, где стекает под действием тяжести вниз по наклонным полкам тонким слоем. Это создает лучшие условия для выделения газа из нефти за счет снижения толщины ее слоя и увеличения времени пребывания смеси в секции II. После секции II нефть попадает в секцию III — сбора нефти. Здесь ее уровень повышается, и при определенном положении поплавка (7) закрывается заслонка на газовой линии (3) газосепаратора. Давление в газосепараторе повышается, и нефть начинает поступать через линию отвода нефти (8).
После этого уровень жидкости в нижней емкости снижается, поплавок опускается с открытием заслонки газовой линии. Через некоторое время процесс повторяется. В секции III происходит очистка нефти от механических примесей (шлама).
Шлам осаждается на дно и удаляется через линию сбора шлама (9).
Секция IV — каплеудаления предназначена для улавливания капель жидкости, увлекаемых выходящим потоком газа. Капли воды оседают на жалюзном каплеуловителе и стекают вниз. Через выход (13) поступает частично очищенный газ.
Далее нефть из газосепараторов поступает в отстойные резервуары, из которых она направляется на установку подготовки нефти (УПН), включающую процессы ее обезвоживания, обессоливания и стабилизации.
Основные элементы вертикального сепаратора: 1 — патрубок ввода газожидкой смеси; 2 — раздаточный коллектор со щелевым выходом; 3 — регулятор давления; 4 — жалюзный каплеуловитель; 5 — предохранительный клапан; 6 наклонные полки; 7 — поплавок; 8 регулятор уровня и линии отвода нефти; 9 — линия сбора шлама; 10 — перегородки; 11 — уровнемерное стекло; 12 — дренажная труба.
Заключение
Задача промысловой подготовки <#»787771.files/image002.gif»>
