Теоретические основы процесса сепарации

В процессе подъема жидкости из скважин и транспорта ее до центрального пункта сбора и подготовки нефти, газа и воды постепенно снижается давление и из нефти выделяется газ. Объем выделившегося газа по мере снижения давления в системе увеличивается и обычно в несколько десятков раз превышает объем жидкости. Поэтому при низких давлениях их совместное хранение, а иногда и сбор становятся нецелесообразными. Приходиться осуществлять их раздельный сбор и хранение.

Процесс отделения газа от нефти называется сепарацией. Аппарат, в котором происходит отделение газа от продукции нефтяных скважин, называют газосепаратором.

В современных системах сбора нефти и газа газосепараторами оснащаются все блочные автоматизированные групповые замерные установки (за исключением установок, оснащенных массовыми расходомерами), дожимные насосные станции и центральные пункты сбора и подготовки нефти, газа и воды.

На блочных автоматизированных замерных установках отделение газа от нефти осуществляется только с целью раздельного измерения дебита скважин по жидкости и газу. После измерения нефть и газ снова смешиваются и подаются в общий нефтегазовый коллектор. Часто отвод свободного газа от нефти осуществляется в нескольких местах. Каждый пункт вывода отсепарированного газа называется ступенью сепарации газа.

От проведения процессов сепарации зависят потери легких фракций нефти, при последующем транспорте и хранении ее. Установлено, что при моментальной сепарации нефти (с резким снижением давления) существенно увеличивается уносимое количество тяжелых углеводородов быстро движущейся струёй свободного газа.

При ступенчатой сепарации подбором давлений на ступенях можно достигнуть выделения в основном только свободного газа. Поэтому, если на промыслах нет стабилизационных установок, необходимо проводить сепарацию по возможности методами с минимальными потерями бензиновых фракций. Один из них - ступенчатая сепарация. Однако многоступенчатая сепарация нефти должна не только сократить унос тяжелых фракций с газами, а также резко снизить и унос нефтью легких свободных газов, с выделением которых в резервуарах немало теряется нефти на последующих этапах ее движения.

При сборе нефтей до любой из описанных схем давление на пути от скважины до товарных парков или нефтеперерабатывающих заводов снижается до атмосферного и нефть стремится принять температуру окружающей среды, что существенно сказывается на распределении углеводородов между фазами на сепарационных узлах, т. е. создаются условия для регулирования этого процесса подбором соответствующих условий (числом ступеней, перепадом давления между ними и изменением температуры). Это особенно важно при сборе легких нефтей. Практика показала, что число ступеней сепарации легких нефтей (Саудовская Аравия. Кувейт) может достигнуть 6-7, причем энергия газов первой ступени обычно используется на турбинах, приводящих в движение центробежные насосы, откачивающие нефти.

Многоступенчатая сепарация применяется для постепенного отвода свободного газа по мере снижения давления. Она применяется при высоких давлениях на устье скважин.

Нефтегазовую смесь из скважины направляют сначала в газосепаратор высокого давления, в котором из нефти выделяется основная масса газа. Этот газ может транспортироваться на большие расстояния под собственным давлением.

Из сепаратора высокого давления нефть поступает в сепаратор среднего и низкого давления для окончательного отделения от газа.

Теоретические основы процесса сепарации нефти от газа

Сепарация газа от нефти может происходить под влиянием:

  • гравитационных сил;
  • инерционных сил;
  • за счет селективной смачиваемости нефти.

В зависимости от этого и различают:

  • гравитационную;
  • инерционную;
  • пленочную сепарации;

а газосепараторы —

  • гравитационные;
  • гидроциклонные;
  • жалюзийные.

Гравитационная сепарация осуществляется вследствие разности плотностей жидкости и газа, т.е. под действием их силы тяжести. Газосепараторы, работающие на этом принципе, называются гравитационными.

Инерционная сепарация происходит при резких поворотах газонефтяного потока. В результате этого жидкость, как более инерционная, продолжает двигаться по прямой, а газ меняет свое направление. В результате происходит их разделение. На этом принципе построена работа гидроциклонного газосепаратора, осуществляемая подачей газонефтяной смеси в циклонную головку, в которой жидкость отбрасывается к внутренней поверхности и затем стекает вниз в нефтяное пространство газосепаратора, а газ двигается по центру циклона.

Пленочная сепарация основана на явлении селективного смачивания жидкости на металлической поверхности. При прохождении потока газа с некоторым содержанием нефти через жалюзийные насадки (каплеуловители) капли нефти, соприкасаясь с металлической поверхностью, смачивают ее и образуют на ней сплошную жидкостную пленку. Жидкость на этой пленке держится достаточно хорошо и при достижении определенной толщины начинает непрерывно стекать вниз. Это явление называется эффектом пленочной сепарации. На этом принципе основана работа жалюзийных сепараторов.

Материалы заимствованы из издания "Справочник инженера по подготовке нефти" - ООО "РН-ЮГАНСКНЕФТЕГАЗ".


Больше новостей:

Производство и отгрузка стальных резервуаров РВС-200

Опубликовано 21.08.2019

Изготовлены три резервуары номинальным объемом 200 м3 для хранения пожарного запаса воды.  Монтаж емкостей будет произведен на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Эксплуатация в  условиях Крайнего Севера требует особого подхода к прочности, ... →

Резервуар РВС-1000 из нержавеющей стали отгружен заказчику

Опубликовано 20.06.2019

Отгружены заказчику металлоконструкции вертикального цилиндрического резервуара РВС-1000. Основные конструкции резервуара изготовлены из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Эта хром-никелевая сталь отличается долговечностью и уникальным качественным характеристикам, в ... →

Изготовлены и поставлены два резервуара РВС-500 в ЯНАО

Опубликовано 12.06.2019

Климат Ямало-Ненецкого автономного округа крайне суровый. Более половины региона находится за Полярным кругом. Добыча нефти и газа является основной отраслью в экономике региона. По оценкам специалистов в ЯНАО сосредоточено 14,5 % от всех запасов нефти России.  Для ... →

Фильтры-поглотители для Маяковской и Талаховской ТЭС

Опубликовано 07.09.2018

Копания Газовик-Нефть завершила поставку партии фильтров-поглотители для Интер РАО. Фильтры для  обессоленной воды будут установлены на резервуары Маяковской и Талаховской ТЭС. В случае, когда углекислый газ из атмосферного воздуха  вступает в реакцию с водой, ... →