Вторая ступень сепарации нефти

Сепарация нефти от газа. Выбор оптимального числа ступеней

При подъеме нефти из пласта происходит постепенное снижается давление, в результате чего из нефти начинает выделяться газ. Чем сильнее снижается давление, тем больше увеличивается объем газа и поток нефти становится двухфазным или нефтегазовым. В случае расслоения воды и нефти поток может быть трёхфазным.

Объём газа при нормальных условиях обычно в несколько десятков раз больше объёма жидкости, поэтому для экономически целесообразно отделить газ от нефти и транспортировать их отдельно.

Процесс отделения газа от нефти называется сепарацией. Аппарат, в котором это происходит, называется нефтегазовым сепаратором, или двухфазным сепаратором. Если в сепараторе производится ещё и отделение пластовой воды – это трёхфазный сепаратор.

Что выгоднее — многоступенчатая или двухступенчатая сепарация?

При сепарации газа от нефти на нефтяных месторождениях и газа от конденсата на газоконденсатных месторождениях возникает вопрос: что выгоднее — многоступенчатая (5-7 ступеней) или двухступенчатая сепарация?

Однозначный ответ на этот вопрос дать затруднительно, так как при этом должна учитываться система сбора нефти и газа на площадях нефтяных месторождений, а также газа и конденсата на площадях газоконденсатных месторождений. Например, при многоступенчатой сепарации нефти, применяемой обычно при высоких давлениях (4-8 МПа), на устьях скважин в результате незначительного понижения давления и температуры на каждой ступени происходит постепенное выделение газовой фазы (вначале легких фракций — метана, этана, затем частичное выделение тяжелых углеводородов — пропана, бутана, пентана) и в нефти остается большое количество невыделившихся тяжелых углеводородов.

Если при том же высоком устьевом давлении применить трех- или двухступенчатую сепарацию, то в результате резкого снижения давления в сепараторах будет интенсивно выделяться газовая фаза, и вместе с легкими углеводородами в газовую фазу из нефти перейдет большое количество тяжелых углеводородов.

Таким образом, если сравнить многоступенчатую сепарацию с трехступенчатой по выходу нефти, то первая оказывается более эффективной, чем вторая. Поэтому многоступенчатая сепарация, как и трехступенчатая, должна применяться только при герметизированной системе сбора и транспортировки нефти, начиная от устья скважин и кончая нефтеперерабатывающим заводом, следовательно, на всем пути движения товарной нефти резервуары должны иметь понтоны или плавающие крыши (РВСПК).

Ввиду того, что при двухступенчатой сепарации в газовую фазу переходит большое количество тяжелых углеводородов, представляющих собой ценное сырье, рационально направлять их в этом случае на газофракционную установку (ГФУ) или на газоперерабатывающий завод для получения из этих газов жидких углеводородов и, в частности, пропан-бутанов и газового бензина.

Из сказанного следует, что при сборе и транспортировке нефти на площадях месторождений можно применять как многоступенчатую, так и двухступенчатую сепарацию, если соблюдаются условия, о которых говорилось выше. Однако с точки зрения экономии металла, удобства обслуживания и наличия поблизости от месторождения газоперерабатывающего завода всегда целесообразно применять трехступенчатую сепарацию. Выделившийся на первой ступени сепарации газ, под собственным давлением, направляется на местные нужды: в котельные, для отопления жилых и производственных зданий и т.д. Газ, получаемый на второй и третьей ступенях сепарации, где предусматривается резкое снижение давления, будет жирным, т. е. содержащим большое количество тяжелых углеводородов, поэтому он вначале направляется в компрессорную, а после сжатия в компрессорах или эжекторах — на ГФУ или ГПЗ.

Материалы заимствованы из издания «Справочник инженера по подготовке нефти» — ООО «РН-ЮГАНСКНЕФТЕГАЗ».

Источник

Схема предварительного разгазирования нефти. Понятие сепарации и ступени сепарации.

I –нефтегазовая смесь

II –разгазированная нефть

III –газ с конденсатом

1 – Нефтегазовый сепаратор

2 – газовый сепаратор

Разгазирование нефти при определенных Р и Т, называется сепарацией нефти. Сепарация начинается, как только Р в потоке снижается до Р_нас нефти газом это может произойти и в стволе, и в пласте, и в трубопроводе.

Выделение газа из нефти будет увеличиваться с уменьшением Р. Объем выделившегося газа по мере снижения Р увеличивается и превышает объем жидкости в несколько десятков раз.

Сепарацию нефти осуществляют, как правило, в несколько ступеней.

Ступенью сепарации, называют отделение нефти от газа при определенных Р и Т. Нефтегазовую смесь сепарируют сначала при высоких Р на 1-ой ступени сепарации, где выделяется основная масса газа, затем нефть поступает на сепарацию при среднем и низком Р-х, где она окончательно разгазируется.

В технологических режимах, когда перед разгазированием нефть подогревают, такая сепарация называется горячей.

От проведения процессов сепарации зависят потери легких фракций нефти при последующем транспорте и хранении. При однократном, т.е с резким снижением Р, с потоком газа уносится тяжелые углеводороды (С₆ и выше).

При ступенчатой сепарации подбором Р на ступенях можно достигнуть выделение только свободного газа, что приводит к минимальным потерям бензиновых фракций нефти, число ступеней сепарации зависит от физико-химической характеристики пластовой нефти, требований предъявляемых к товарной нефти, и в каждом конкретном случае определяется расчетом исходя из условия достижения наилучших технико-экономических показателей.

Основные факторы, вызывающие пульсацию и влияющие на их величину и частоту.

При одновременном транспорте нефти, газа и воды в однотрубной системе сбора наблюдается значительные пульсации в сборных коллекторах.

Пульсация возникает при движении газожидкостной смеси по рельефным трубопроводам, при этом газовая фаза образующаяся в верхней части трубопровода может изменяться в объеме т.е расширяться или сжиматься, тем самым изменяя Р(перепад Р может достигать 2 МПа).

Основными факторами, вызывающими пульсацию являются:

· Количество и равномерность подачи в трубопровод жидкости и газа.

При малых скоростях потока 0,1-0,3 м/сек и гористой местности возникают пульсации с большой амплитудой и малой частоты.

Пульсации могут приводить:

· К авариям трубопроводов.

· К уносу в трубопроводы жидкости из сепаратора.

· К нарушению технологических режимов УППВ.

Для ограничения влияния пульсации на работу технологических установок перед первой ступенью сепарации на ДНС или УПН устанавливаются гасители пульсации различной конструкции.

Устройства гасителей пульсации.

I – нефтегазовая смесь

III – разгазированная нефть

Назначение сепараторов.

Отделение нефти от газа и воды в различных сепараторах производиться с целью:

1. Получения нефтяного газа, который можно использовать как хим. Сырье или топливо.

2. Уменьшение перемешивания нефтегазового потока и снижение за счет этого гидравлического сопротивления.

3. Уменьшение пенообразования.

4. Уменьшение пульсации Р в трубопроводах при дальнейшей транспортировке нефти к установкам УПН.

Классификация сепараторов.

Сепараторы можно подразделить на следующие категории:

1. По назначению

2. По геометрической форме

3. По положению в пространстве

4. По характеру основных действующих сил

5. По технологическому назначению

· Сепараторы первой ступени

· Концевые сепараторы (при окончательной разгозир. Нефти перед сдачей в ТП)

· Сепараторы с предварительным отбором газа

6. По рабочему давлению

· Высокого до 6 МПа

· Среднего от 2 до 4 МПа

· Низкого до 0,6 МПа

Типовые секции сепаратора.

Нефтегазовые сепараторы любого типа имеют 4 секции:

· Сепарационная секция – служит для выделения из нефти газа. На ее работу большое влияние оказывает конструкция ввода продукции.

· Осадительная секция – происходит дополнительное выделение газа из нефти, которая вышла из сепарационной секции. Для более интенсивного выделения пузырьков газа нефть направляют тонким слоем по наклонным плоскостям, увеличивая тем самым длину движения нефти.

· Секция сбора нефти – занимает нижнее положение в сепараторе. Предназначена для сбора и вывода нефти из сепаратора.

· Каплеуловительная секция – расположена в верхней части сепаратора и служит для улавливания мельчайших капель жидкости уносимых с газом.

I –входит нефтегазовая смесь.

III –разгазированная нефть

А – Сепарационная секция

Б – Осадительная секция

В –Секция сбора и вывода нефти

Г – Каплеуловительная секция

1 –корпус.2 –раздаточный коллектор.3 –поплавок уровня (уровнемер).4 –наклонные плоскости.5 –дренажная труба.6 – вход нефтегазовой смеси.7 –регулятор Р.8 –перегородка выравнивающая скорость газа.9 –жалюзийный каплеуловитель.10 –люк-лаз.11 – регулятор уровня нефти/ 12 –предохранительный клапан.

Источник

Сепарация нефти

15 Августа 2020 г.

Этой статьей мы начинаем серию информационных публикаций, посвященных различным этапам добычи, получения и хранения нефти и нефтепродуктов. На эту идею руководство и технических специалистов Саратовского резервуарного завода сподвигли многочисленные звонки и просьбы потенциальных заказчиков, которых часто интересуют вопросы происходящих технических процессов на нефтегазодобывающих предприятиях, а также оборудование нашего производства для обеспечения этих процессов.

Сепарация является первым этапом переработки нефти после ее добычи из скважины. Еще до того, как подготовить добытое сырье к перегонке, его необходимо очистить от «лишних» частиц газа и воды и механических примесей. И только потом можно запустить процесс подготовки к первичной переработке нефтепродуктов.

Состав добываемой нефти

Сырая нефть имеет многокомпонентную структуру из смеси углеводородов, минеральных частиц и воды. В ее состав входит около 1000 веществ, основную часть которых представляют жидкие углеводороды, органические и металлоорганические соединения, углеводородные газы, вода, соли и, конечно же, механические примеси.

Перед транспортом нефтяной эмульсии к нефтеперерабатывающим заводам ее подготавливают, то есть осуществляют первичную дегазацию — освобождение от газа, а также обезвоживание и обессоливание (см. следующие статьи).

Дегазация нефтяной эмульсии

Кроме того, что в добываемой сырой нефти уже содержатся углеводородные газы, в процессе ее добычи происходит образование нефтяного газа. Для уноса газа устанавливаются нефтегазовые сепараторы различных принципов действия и конструкций в зависимости от газонефтяной жидкости, требований к конечному продукту и технических возможностей на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Использование сепарационного оборудования перед транспортом нефти способствует защите внутренней поверхности магистральных трубопроводов, а именно, препятствует образованию отложений на стенках, уменьшает образование пены, снижает гидравлическое сопротивление и пульсацию. Все это, в свою очередь, положительно влияет на стабильную работу установок предварительной подготовки нефти.

Унесенный газ в дальнейшем перерабатывается на газоперерабатывающих заводах для его последующего применения в качестве сырья или топлива.

Технология и техника сепарации нефти основывается на многоступенчатом методе, при котором выделение газа происходит следующим образом: на первой ступени выделяются легкие углеводороды (метан и этан), на следующих — более тяжелые фракции. Каждая ступень характеризуется понижением давлением с 0,6 МПа до атмосферного в концевых сепараторах. Количество дегазированной нефти напрямую зависит от количества ступеней: чем их больше, тем увеличивается объем очищенной нефти.

Эффективность нефтегазовых сепараторов

Эффективность эксплуатации сепараторов в каждом конкретном случае, конечно, зависит от многих факторов, например, от фракционного состава исходного сырья, конструкции и задач самого оборудования и т.д. Но выделяют основные показатели, на значения которых следует ориентироваться при выборе нефтегазового сепаратора — это объем капельной взвеси в потоке выделенного газа и объем газа в дегазированной нефти: чем меньше содержится воды в газе и газа в нефти, тем лучше справляется сепаратор со своей задачей. Кроме того, на качественную оценку работы также влияет размер капельной жидкости: чем меньше диаметр, тем больше ее осаждается в корпусе и на стенках, тем чище выделяемый газ.

На некоторых производствах для повышения эффективности сепарации нефти ее нагревают, в результате чего уже на первой ступени уносится большое количество пузырьков газа.

Принцип работы и устройство нефтегазовых сепараторов

Разделение нефти и газа происходит под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил. В гравитационных сепараторах более легкие фракции, а именно, газ, поднимаются наверх, а более тяжелые (нефть с растворенными частицами воды) опускаются вниз. В инерционных сепараторах за счет разной плотности жидкости и газа, первая осаждается на стенках и днище корпуса, а газовые частицы выводятся из емкости. Центробежные сепараторы сходны с инерционными тем, что движение газожидкостного потока осуществляется благодаря вихревому эффекту по спирали, за счет чего жидкость, имея большую плотность по сравнению с газом, продолжает движение по инерции, в то время как газовые частицы отделяются и отводятся из емкости.

Вне зависимости от типа в сепараторах выделяются три секции (четыре, если предусмотрен сброс воды), в каждой из которой происходит процесс сепарации при постепенном понижении давления и повышении температуры. Оптимальный температурный режим для сепарации составляет от -10°С до +10°С. Сначала сырая нефть попадает в основную сепарационную секцию, где осуществляется интенсивная сепарация основного (свободного) объема газа под действием гравитационной и центробежной силы.

В осадительной секции отделяются растворенные пузырьки газа, которые не отделились от нефтяной эмульсии в первом отсеке. В остальных двух секциях осуществляются сбор и вывод нефти и улавливание взвешенной влаги в газе (секция сбора нефти и каплеуловитель, соответственно).

Конструктивно сепаратор представляет собой цилиндрический корпус, который внутри разделен перегородками на отсеки. Устанавливаются вертикально или горизонтально на опоры. Вертикальные сепараторы обычно применяются при малых объемах поступающей рабочей среды. Удобны для очистки корпуса от отложений парафинов и других примесей с днища, а также отличаются минимально необходимым местом для эксплуатации.

Горизонтальное размещение характерно при большом потоке жидкости. Принцип работы горизонтальных нефтегазовых сепараторов обеспечивает более высокую степень сепарации, для чего дополнительно могут устанавливаться гидроциклонные устройства.

В днищах корпуса размещаются патрубки и штуцеры для входа газонефтяного потока, установки технологического оборудования, обеспечивающего безопасную работу и выполняющее регуляторную и контрольно-измерительные функции. Вывод очищенной нефти и газа, а также воды в трехфазных сепараторах, происходит через штуцеры в разных отсеках.

Саратовский резервуарный завод производит весь спектр нефтегазовых сепараторов* объемом до 200 м 3 для многоступенчатой сепарации нефти:

• горизонтальные и вертикальные нефтегазовые сепараторы
• нефтегазовые сепараторы со сбросом воды (так называемые, трехфазные сепараторы)
• буферы-дегазаторы нефти и др.

Благодаря грамотным техническим расчетам сепараторы нефти нашего производства отличаются высокой эффективностью и производительностью от 1000 до 700000 м 3 /сутки (в зависимости от типа).

*особенности и технические параметры каждого типа нефтегазового сепаратора Вы можете посмотреть в соответствующем разделе Каталога продукции

Источник