Назначение сепараторов:
1. Для получения нефтяного газа;
2. Для уменьшения перемешивания газа и снижения гидравлических сопротивлений;
3. Для отделения от нефти образовавшейся пены;
4. Для предварительного отделения воды;
5. Для снижения пульсаций при транспортировании нефти.
Сепараторы делятся на следующие категории:
1. По назначению:
а) замерно-сепарирующие;
б) сепарирующие.
2. По геометрической форме и положению в пространстве:
а) цилиндрические;
б) сферические;
в) вертикальные;
г) горизонтальные;
д) наклонные.
3. По типу обслуживаемых скважин:
а) фонтанные;
б) компрессорные;
в) насосные.
4. По характеру проявления основных сил:
а) гравитационные;
б) инерционные (жалюзийные);
в) центробежные (гидроциклонные).
5. По рабочему давлению:
а) высокого давления (6,4 МПа);
б) среднего давления (2,5 МПа);
в) низкого давления (0,6 МПа);
г) вакуумные.
6. По числу обслуживаемых скважин:
а) индивидуальные;
б) групповые.
7. По числу ступеней сепарации:
а) одноступенчатые;
б) многоступенчатые.
8. По разделению фаз:
а) 2-х фазные;
б) 3-х фазные.
В сепараторах любого типа различают 4 секции:
1. Основная сепарационная секция - служит для интенсивного отделения нефти от газа. На работу 1-й секции оказывает степень снижения давления и температуры в сепараторе, физико-химические свойства нефти.
2. Осадительная секция - здесь происходит дополнительное выделение пузырьков газа.
3. Секция сбора нефти – происходит сбор и накапливание нефти.
4. Каплеуловительная секция - она служит для улавливания частиц жидкости, уносимых потоком газа.
Сепаратор (рисунок 6) работает следующим образом:
Нефтегазовая смесь под давлением поступает через патрубок 1 к раздаточному коллектору 2. Далее смесь попадает на наклонные плоскости 6, увеличивающие путь движения нефти и способствующие тем самым выделению пузырьков газа. Верхней части сепаратора установлена каплеуловительная насадка 4 жалюзийного типа, сечение которой показано на том же рисунке. Капельки нефти, отбиваемые в жалюзийной насадке 4, стекают в поддон и по дренажной трубе 13 направляются в нижнюю часть сепаратора.
В сечении жалюзи условно показаны две капли нефти: большая а, которая, пройдя две гофры, прилипает к стенке жалюзи и стекает по стенке вниз, и мелкая b, пролетевшая с потоком газа все гофры.
Каплеулавливающая насадка 4 может быть различной конструкции. Работа ее должна основываться на следующих принципах: столкновении потока газа с различного рода перегородками; изменении направления и скорости потока; использовании центробежной силы.
Перегородки 10 служат для успокоения уровня при пульсирующей подаче продукции скважин, а датчик регулятора уровня поплавкового типа 7 с исполнительным механизмом 8 – для циклического вывода нефти из корпуса сепаратора. Через патрубок 9 с установленной на нем задвижкой сбрасывается скопившаяся грязь. В верхней части сепаратора располагается предохранительный клапан 5, рассчитанный на сбрасывание газа при достижении в сепараторе давления выше нормы. На газовом патрубке сепаратора имеется также регулятор давления «до себя» 3, поддерживающий необходимое давление в корпусе сепаратора.
В нижней части корпуса сепаратора устанавливается водомерное стекло 11 с отключающимися краниками 12, предназначенное для измерения количества подаваемой жидкости.
Работа сепаратора любого типа характеризуются двумя основными показателями:
1. Количеством капельной жидкости уносимой потоком газа из секции 4.
1. Количеством пузырьков газа, уносимых потоком нефти из секции 3.
Чем меньше эти показатели, тем лучше работает сепаратор.
Эффективность сепаратора характеризуется степень усадки в нем нефти за счет разгазирования и соответствующее увеличение в нем газа.
В каждой ступени сепарации за счет снижения давления, количество нефти уменьшается и соответственно увеличивается количество газа.
Рисунок 6 Общий вид вертикального сепаратора
К показателям эффективности работы нефтяного сепаратора относятся также удельный унос капельной жидкости потоком газа и удельной унос свободного газа потоком нефти.
Степень технического совершенства сепаратора характеризуется:
1. Минимальным диаметром капель жидкости, задерживаемых в сепараторе;
2. Максимальной допускаемой средней скоростью газового потока в свободном сечении сепаратора.
3. Временем пребывания жидкости в сепараторе, за которое происходит максимальное выделение газа.
Лекция № 9
Сепаратор первой ступени с предварительным отбором газа. Трехфазный сепаратор
Цели:
- Изучить конструкцию сепаратора первой ступени и трехфазного сепаратора;
- Уметь составлять принципиальные схемы изучаемых сепараторов
Рисунок 7 Сепаратор первой ступени с предварительным отбором газа
Предназначен для сепарации нефти от газа на первой ступени сепарации (рисунок 7).
Работает данный сепаратор следующим образом.
Нефтегазовая смесь подводится к корпусу сепаратора по наклонным трубопроводам 1 и 2. Наклон трубопровода 1 колеблется в пределах 30-40о, а трубопровода 2 – 10-15о. К трубопроводу 2 вертикально привариваются три-четыре газоотводных трубки 3 диаметром 50-100 мм. Верхние концы этих трубок приварены к сборному коллектору (депульсатору) газа 5, подводящего этот газ к корпусу каплеуловителя 8, в котором устанавливается выравнивающая поток газа перфорированная перегородка 6 и жалюзийная кассета 7. Капельки нефти, уносимые основным потоком газа по сборному коллектору 5, проходя жалюзийную кассету 7, прилипают к стенкам жалюзи и, скапливаясь на них, в виде сплошной пленки стекают вниз в корпус сепаратора. Из корпуса каплеуловителя 8 газ направляется в эжектор 9, а из него под собственным давлением 0,6 МПа – на ГПЗ.
Нефть, освобожденная от основной массы газа в трубопроводе 2, поступает в корпус сепаратора, в котором установлены сплошная перегородка 14, успокоитель уровня 13 и две наклонные плоскости 10, увеличивающие путь движения нефти и способствующие выделению газа. Выделившийся из нефти газ на нижней плоскости 10 проходит отвод и вместе с газом, выделившимся на верхней плоскости, поступает в эжектор 9 и транспортируется на НПЗ.
Для вывода нефти из сепаратора имеется датчик уровнемера поплавкового типа11 с исполнительным механизмом 12.
Сепаратор трехфазный
Для обводненных нефтей обычно применяют трехфазные сепараторы (рисунок 8). Они служат для отделения нефти от воды и газа, устанавливаются на дожимной насосной станции ДНС или на установке предварительного сброса воды УПСВ. Они предназначаются для сброса свободной пластовой воды, сепарации газа от нефти, а также для разделения потока продукции (частично обводненной нефти) перед подачей ее на УПН.
Рисунок 8 Трехфазный сепаратор
Особенностью таких аппаратов является использование в одной емкости двух отсеков: сепарационного 3 и отстойного, сообщающихся между собой через каплеобразователь 12.
Сепаратор работает следующим образом.
Смесь нефти, воды и газа по патрубку 1 поступает в сепарационный отсек 3, в котором поддерживается постоянное давление с помощью регулятора давления 2. Отсепарированный газ подается на ГПЗ, а смесь нефти, воды с небольшим количеством газа из сепарационного отсека 3 по каплеобразователю 12 перетекает в отстойный отсек, где нефть отделяется от воды и газа. Нефть по верхнему патрубку 7 отводится на УПН, а вода через исполнительный механизм 9, работающий за счет датчика регулятора уровня поплавкового типа 8, сбрасывается из корпуса сепаратора в резервуар отстойник. Если в трехфазный сепаратор поступает нефть в виде стойкой эмульсии, то в каплеобразователь 12 подводится с УПН горячая отработанная вода, содержащая ПАВ. Сброс отделившейся воды осуществляется через исполнительный механизм 9 и сборник воды 10. В корпусе сепаратора имеется дырчатый распределитель эмульсии 11 и дырчатый сборник нефти 6, предназначенные для равномерного распределения эмульсии по всему сечению аппарата и сбора нефти.
Лекция № 10