Технологическая схема сепарации нефти на нефтепромыслах
. Назначение и принцип работы, основы эксплуатации
Сепарация нефти — это важный момент в добыче. Это первая обработка после добычи, заключающаяся в разделении продуктов: газ, нефть и вода. Процесс проходит при помощи сепараторов нефти, отстойников.
Виды сепараторов нефти:
- вертикальная установка;
- горизонтальная установка.
СЕПАРАТОР НЕФТИ И ГАЗА.
Большую популярность обрел двухфазный сепаратор. Итоговым продуктом после его использования является газ из нефти и сырая нефть. Помимо этого используются и трехфазные сепараторы, которые отделяют еще и воду. Оба вида конструкций могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Вертикальные сепараторы считаются лучшими в производительности и гарантийном отделении продуктов друг от друга. И хотя цена на них выше, чем на горизонтальные, она оправдывает незаменимое качество.
Горизонтальные же конструкции следует применять, когда соотношение газа и жидкости достаточно большое.
ТРЕБОВАНИЯ К СЕПАРАТОРАМ.
Нефтегазовые сепараторы отвечают следующим требованиям:
- отделяют значительную часть жидкости после первичного разделения
- осуществляют дальнейшее разделение, удаляя растворенный газ из аккумулированной жидкости;
- выпускают полученные газ и жидкость из сосудов для предотвращения повторного смешения;
- рассеивают энергию газа и жидкостей;
- способствуют регулированию скорости поступления продукта для обеспечения сегрегации и равновесия между жидкостями и газом;
- уменьшают турбулентность в секции с газом;
- аккумулируют пену;
- сбрасывают избыточное давление при возникновении неисправности;
- располагают необходимым оборудованием для контроля над процессом;
- выводит твердые вещества: песок, грязь.
Разделение продукции скважин (на нефть и газ) обычно осуществляется в сепараторах.
В качестве сепараторов применяют емкости, в которых поддерживаются определенная температура и давление. Температура поддерживается на заданном уровне или за счет тепла поступающей продукции скважин и окружающей среды, или путем внесения тепла или холода извне. Давление в сепараторе поддерживается обычно регулятором давления, устанавливаемом на газовой линии.
Транспорт нефти, нефтепродуктов и газа
... транспорт нефти и нефтепродуктов обеспечивает транспорт больших количеств нефти и нефтепродуктов на любые расстояния. § 1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ Нефть и ... поперечные и продольные волнорезы для уменьшения силы ударной волны жидкости при ... и температура которых не зависят от сливо-наливных работ. В цистернах специального назначения перевозят высоковязкие нефтепродукты. нефть нефтепродукт газ ...
Вывод нефти и газа осуществляется раздельно. Сепарация осуществляется в несколько последовательно подключаемых ступеней. В качестве последней ступени используется резервуар. Например, при трехступенчатой сепарации, на первых двух ступенях сепарация осуществляется в двух сепараторах, а на последней — в резервуаре.
На эффективность сепарации влияют следующие факторы:
1) Давление сепарации. Объем товарной нефти, состоящей в основном из пентанов и более тяжелых углеводородов, увеличивается с увеличением давления до определенного значения и снижается при дальнейшем его повышении. Оптимальное давление сепарации зависит от химического и фракционного состава продукции;
2) Температура сепарации. При повышении температуры процесса относительный выход стабильной жидкости падает. Однако, при температуре ниже -10С объем извлечения стабильной жидкости практически не увеличивается. Таким образом, предпочтительно поддерживать температуру в переделах от +10 до -10С;
3) Состав продукции скважин. Наибольшее влияние на выход стабильной товарной нефти оказывает содержание компонентов С5;
4) Количество ступеней сепарации. Если число ступеней сепарации больше двух, улучшается получение стабильной товарной нефти, но уменьшается общий объем извлекаемой жидкости. Потери нефти в открытых резервуарах в результате испарения будут меньше при многоступенчатой сепарации. При повышении числа ступеней сепарации с двух до трех, объем стабильной резервуарной нефти увеличивается в среднем на 8%. При повышении числа ступеней сепарации с трех до четырех, выход нефти увеличивается незначительно. Поэтому применение четырехступенчатой сепарации в большинстве случаев неэкономично.
В большинстве газожидкостных сепараторов основные элементы, обеспечивающие сепарацию, можно разделить на три группы: элементы, обеспечивающие грубое отделение нефти от газа, каплеуловители и аккумуляторы нефти. Элементы первой группы обеспечивают первичное отделение нефти от газа за счет использования центробежной или гравитационной силы.
Они состоят из сепарирующего элемента на входе, полок, проходов для жидкости и части сепаратора, расположенной между поверхностью жидкости и входным патрубком (в вертикальных сепараторах) или выше поверхности жидкости (в горизонтальных и сферических) сепараторах.
Каплеуловители устанавливают на пути газового потока с целью отделения капелек жидкости. Они бывают в виде коалесцирующих набивок, а также лопастного или гидроциклонного типов.
Аккумулятор нефти (а также воды, в случае трехфазных сепараторов) предназначен для сбора в нижней части аппарата жидкостей, отделившихся от потока либо сконденсировавшихся в сепараторе.
Для предотвращения прорыва газа в нефтяной коллектор или подъема уровня жидкости выше предельного, а также для обеспечения достаточного времени пребывания для всплытия газовых пузырьков из жидкости в сепараторах предусматриваются регуляторы уровня. По форме сепараторы бывают вертикальными, цилиндрическими, горизонтальными одноемкостными и двухъемкостными, а также сферическими.
Вертикальные сепараторы.
Вертикальный сепаратор состоит из четырех секций: I — основная сепарационная секция, II осадительная секция, III — секция сбора нефти, IV секция капле-удаления.
Рисунок 1. — Вертикальный сепаратор:
Изменение территориальной структуры мировой добычи нефти и природного газа
... и экономические, межгосударственные и межрегиональные отношения. Связанные с ее добычей, транспортировкой и потреблением. В географии мировой нефтяной промышленности за 1950-1995 гг. произошли большие изменения. До Второй мировой войны 4/5 добычи нефти ... сдвиги в добыче нефти привели к снижению ее территориальной концентрации: в ... прежнему нефть, за ней следуют уголь и газ. Тем не менее в структуре ...
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 — уровне мерное стекло, 12 — дренажная труба.
Горизонтальные сепараторы.
Горизонтальные сепараторы имеют ряд преимуществ перед вертикальными: большую пропускную способность и более высокий эффект сепарации. Принцип работы горизонтальных сепараторов аналогичен вертикальным. Но за счет того, что в горизонтальных сепараторах капли жидкости падают перпендикулярно к потоку газа, а не навстречу ему, как в вертикальных сепараторах, горизонтальные сепараторы имеют большую пропускную способность.
Для повышения эффективности процесса сепарации в горизонтальных сепараторах используют гидроциклонные устройства и предварительный отбор газа перед входом в сепаратор через вилку (2).
Растворимость газов в нефти
... взаимодействия молекулярных сил растворенного газа и жидкости. В химической термодинамике величину называют парциальным мольным объемом. Зависимость коэффициента растворимости от давления и температуры определяется соотношением (3) растворимость газ нефть т.е., с увеличением ...
В гидроциклоне входящий газожидкостный поток приводится во вращательное движение. Капли нефти как более тяжелые под давлением центробежной силы отбрасываются на стенки трубы, а газовая струя перемещается в корпусе сепаратора. Горизонтальный сепаратор с предварительным отбором газа отличается тем, что нефтегазовая смесь вводится в корпус сепаратора по наклонным участкам трубопровода.
Уклон входного трубопровода небольшой и составляет 10-15 градусов. При подъеме и последующем спуске по входному трубопроводу происходит разделение жидкости и газа на вилке (2).
Затем газ по газоотводящим трубкам отводится к каплеулавливателю (3), часть капель воды оседает на жалюзийных насадках (4) и стекают в сам сепаратор. После этого газ направляется в газовод, вместе с газом, отделенным в корпусе сепаратора, направляется на ГПЗ через выход (5).
Для более интенсивного выделения растворённого газа, нефть направляют тонким слоем по наклонным плоскостям — полкам (10).
Очищенная нефть накапливается в нижней части сепаратора и выводится, также как и в случаи с вертикальным сепаратором, при определённом положении поплавка (8) под действием давления газа. Далее нефть поступает на УПН через линию (11).
Рисунок 2. — Горизонтальный сепаратор:
Основные элементы горизонтального сепаратора: 1 — входной трубопровод, 2 — вилка для предварительного отбора газа, 3 — каплеуловитель (сепаратор газа), 4 — жалюзийные насадки, 5 — газопровод с регулятором давления, 6 — предохранительный клапан, 7 — корпус сепаратора, 8 — поплавок, 9 — пеногасители, 10 — наклонные полки.
2. Применение законов гидростатики в технологических аппаратах на примере работы сифона
Гидростатика — раздел механики жидкостей, в котором изучаются состояние равновесия жидкости, находящейся в относительном или абсолютном покое, действующие при этом силы, а также закономерности плавания тел без их перемещения.
При абсолютном покое жидкость неподвижна относительно земли и резервуара. При относительном покое отдельные частицы жидкости, оставаясь в покое относительно друг друга, перемещаются вместе с сосудом, в котором они находятся.
Перед изучением состояния равновесия жидкостей необходимо выяснить, какие категории сил могут действовать на них, что называется гидростатическим давлением в точке, какими свойствами оно обладает и в каких единицах измеряется. Знание законов гидростатики позволяет решать задачи, имеющие важное научное и техническое значение. На законах изменения давления основано действие гидравлического пресса, гидравлического аккумулятора, жидкостного манометра, сифона и многих других гидравлических приборов.
Сифоны обеспечивают переток жидкости, как показано на рисунке, из сосуда 1 в сосуд 2 без применения каких-либо перекачивающих устройств и затрат работы извне. Действие сифона заключается в следующем. Слева на точку a действует давление:
p1 = p0 — сжgh1
А справа — давление:
p2 = p0 — сжgh2
Где:
- h1 и h2 — высоты жидкости соответственно в малом и большом коленах сифона;
- p0 — внешнее атмосферное давление.
Так как по условиям работы сифона всегда h1 < h2, то p1 > p2 на величину:
Дp = p1 — p2 = сжg (h2 — h1)
Объемные и скоростные счетчики количества и расхода жидкости, газа и пара
... недостаток в значительной мере отсутствует у объемных счетчиков, поэтому ими измеряют количество чистых промышленных жидкостей, нефтепродуктов и сжиженных газов, т. е. жидкостей с широким диапазоном изменения вязкости. Кроме того, объемные ...
скважина сепаратор нефть
Что и заставляет жидкость течь по трубе сифона, причем подъем жидкости по трубе высотой h1 осуществляется в результат вдавливания ее атмосферным давлением против пониженного давления в верхней части сифона, созданного действием жидкости в трубе высотой h2.
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/separatsiya-nefti/
1. Ахметова С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов, Под ред. — СПб.: Недра, 2006, — 868 с.
2. Иванова М.М. Нефтегазопромысловая геология: Учебник для вузов / М.М. Иванова, И.П. Чоловский, Ю.И. Брагин. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 414 с.
