на какую высоту поступает жидкость в аппараты сепараторы

Сепарация нефти

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.

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.

Эффективность нефтегазовых сепараторов

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.

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:

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

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Сепарация нефти от газа

Внедрение напорной герметизированной системы сбора нефти и газа связано с необходимостью применения нового сепарационного оборудования и определения оптимальных режимов сепарации (отделения) нефти от газа.

Работу по изучению процесса отделения нефти от газа ведутся в Гипровостокнефти, БашНИПИнефти и ряде других институтов. При рассмотрении влияния различных параметров на сепарацию выделяют два основных показателя:

полноту извлечения газа из нефти и унос капелек нефти вмести с газом. Эти показатели зависят от числа ступеней сепарации, давления по ступеням сепарации, температуры и объёма поступающей нефтегазовой смеси, а также от конструкции сепараторов.

Повышение давления в сепараторе приводит к уменьшению рабочего газового фактора, плотности, молекулярного веса и теплоты сгорания выделяющегося газа, а также к уменьшению содержания в нём тяжёлых углеводородов. Нефть при этом становится менее плотной и вязкой, увеличивается в ней содержание лёгких углеводородов, которые улетучиваются при снижении давления до атмосферного.

Существенное влияние на количество и состав выделяющегося газа оказывает температура сепарации. С повышением температуры увеличивается количество выделяющегося газа, а также содержание в нём тяжёлых углеводородов. При изменении режима сепарации на практике, как правило, температуру нефтегазовой смеси искусственно не меняют. Поэтому влияние температуры на процесс сепарации связано с изменением температуры окружающей среды и дебита скважины.

Влияние изменения расхода особенно заметно при сепарации в вертикальных гравитационных c епараторах. Увеличение производительности по нефти приводит к редкому возрастанию уноса газа вместе с нефтью. Количество уносимого газа тем больше, чем выше скорость движения нефти. При сепарации больших количеств газонефтяной смеси приходится увеличивать число сепараторов с тем, чтобы добиться оптимальной производительности каждого из них.

Величина газового фактора сепарируемой нефти оказывает такое же влияние на качество сепарации, как и производительность. С увеличением газового фактора повышается унос газа вместе с нефтью при неизменной производительности сепаратора. Поэтому сепарация нефтей с большими газовыми факторами в вертикальных гравитационных сепараторах связана с потерями лёгких углеводородов даже при небольших расходах газонефтяной смеси.

При высоких устьевых давлениях скважин применяется многоступенчатая сепарация нефти и газа, имеющая следующие преимущества перед одноступенчатой сепарацией:

Гипровостокнефтью были проведены исследования многоступенчатой сепарации на передвижной установке, состоящей из моделей газосепараторов промышленного типа.

На основании анализа полученных результатов были сделаны следующие выводы:

Институтом БашНИПИнефть проводились опыты по изучению многоступенчатой сепарацией башкирских месторождений. Режимы сепарации устанавливали практически возможные, исходя из существующего фонда скважин и давлений на их устьях.

В результате опытов были отмечены следующие закономерности:

а) количество отсепарированного газа зависит от числа ступеней сепарации и распределения давления: с увеличением числа ступеней сепарации количество газа уменьшается, а при равном числе ступеней сепарации выделение газа уменьшается при повышении давления на первой ступени;

б) весовое количество газа при многоступенчатой сепарации может быть уменьшено на 20-25%, в основном за счет снижения в нём пропан-бутановой фракции;

в) сокращение тяжёлых фракций в отсепарированном газе, достигаемое при многоступенчатой сепарации, не исключает необходимости отбензинивания его на газопереробатывающих заводах.

В зарубежной практике на нефтяных промыслах используются газонефтяные сепараторы двух типов-двухфазные и трехфазные. В трехфазных сепараторах, помимо отделения газа от нефти, производится и отделение воды.

Как двухфазные, так и трёхфазные сепараторы выполняются следующих конструкций:

вертикальные, горизонтальные и сферические.

По эффективности сепарации, устойчивости сепарированных фаз и производительности лучшие показатели у горизонтальных сепараторов. Вертикальные сепараторы отличаются большей гибкостью регулирования, а сферические-простой конструкции. Для нефтей с большими газовыми факторами применяются, как правило, горизонтальные сепараторы.

Выделение газа из нефти при ступенчатом разгазировании осуществляется только за счёт снижения давления; при этом бесполезно теряется колоссальный запас энергии, заключённый в нефтегазовом потоке, что приводит к необходимости применения для дальнейшего сбора и транспорта нефти и газа дорогостоящих компрессорных и насосных агрегатов. Современные сепараторы не позволяют осуществлять дифференцированную сепарацию, т.е. иметь несколько ступеней сепарации в одном аппарате.

Дальнейший прогресс в области сепарации нефти от газа возможен при обеспечении максимального снижения затрат энергии на процесс сепарации, с тем чтобы заключённую в нефтегазовом потоке энергию использовать главным образом для транспорта нефти и газа. Необходимо также значительное повышение эффективности работы сепарационных аппаратов.

В этих целях могут быть испытаны такие принципы разделения нефти и газа, как воздействие на нефтегазовую смесь ультразвука, тепла, центробежных сил, а также сепарация в тонких слоях и адгезия. Возможно, что эффективное решение проблемы сепарации нефти от газа может быть найдено при комбинации указанных принципов.

Источник

На какую высоту поступает жидкость в аппараты сепараторы

Строго говоря, по этой методике температура сепарации принята равной 15,6 °С. Производительность сепаратора несколько ниже при повышенной температуре и несколько больше при пониженной. Предполагается, что как температура застывания нефти, так и температура гидратообразования находятся ниже температуры сепарации: нефть обладает средней склонностью к вспениванию, поэтому поток продукции

Рис. 6.4-25. Производительность сепараторов по газу (Грейвис, 1960)

Рис. 6.4-27. Зависимость поправочного коэффициента fr от плотности газа (Грейвис, 1960)

Рис. 6.4-28. Зависимость поправочного коэффициента U от длины горизонтального сепаратора (Грейвис, 1960)

из скважин стабильный. Далее предполагается, что для одноемкостных горизонтальных сепараторов жидкость занимает половину объема аппарата. В двухъемкостных сепараторах жидкость заполняет нижнюю емкость, в то время как верхняя целиком заполнена газом. Поэтому производительность по газу двухъемкостного сепаратора приблизительно в два раза выше, чем одноемкостного того же диаметра.

Пример 6.4-5. Найти производительность вертикального сепаратора, если пк = 0,9 м; р=5,0 МПа; рж = 760 кг/м; рг относительно воздуха = 0,650; /=3 м. Из рис. 6.4-24 Ь=1,18; из рис. 6.4-26 /ж = 0,44; из рис. 6.4-27 /г=1,05; из рис. 6.4-28 /;=1. Коэффициент производительности составит

/= 1,18 0,94 1,05= 1,16. Из рис. 6.4-25 9г=650-10з м/сут.

Рис. 6.4-29. Зависимость производительности сепараторов по жидкое™ от внутреннего диаметра (Грейвис, 1960).

Пример е.4-6.• Необходимо определить производительность по жидкости сепаратора, описанного в предьщущем примере. Нефть имеет среднюю склонность к вспениванию, время пребывания нефти в аппарате составляет 1 мин.

Из рис. 6.4-29 определяем « = 650 м/сут.

Расход жидкости по выкидной линии от сепаратора до резервуара определяется по перепаду давления между этими аппаратами или по гидравлическим сопротивлениям. Поэтому при проектировании сепара-ционной установки необходимо исходить из того, чтобы пропускная способность выкидной линии была рассчитана на максимальную производительность сепаратора по жидкости.

Объем нижней емкости двухъемкостного сепаратора определяется по времени пребывания жидкости в нем, но практически объем ее должен быть равен объему верхней емкости. Уровень жидкости в сферическом сепараторе должен поддерживаться обычно на 13 см ниже плоскости среднего горизонтального сечения.

При неустановившихся режимах потока в трубопроводе (пульсирующий или пробковые режимы, продукция поступает периодически) сепараторы рассчитываются не на среднюю, а на максимальную мгновенную производительность. Это особенно важно при определении размера сферического сепаратора.

6.4.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СЕПАРАТОРЫ а) Циклонные сепараторы

Источник

Как осуществляется сепарация нефти?

В условиях нефтепромыслов нефтяные газы и легкие нефтяные фракции необходимо разделять, перед тем, как отправить сырую нефть на дальнейшую переработку. Этот процесс называется стабилизацией сырья.

Степень стабилизации, или по-другому – степень извлечения легких фракций углеводородного сырья, определяется для каждого месторождения индивидуально, учитывая следующие факторы:

Принципиальная схема сбора и подготовки нефти

Способы стабилизации нефти

В зависимости от необходимой степени стабилизации сырья этот процесс может проводиться двумя способами:

Сепарация начинается сразу после начала движения нефти, при котором в результате понижения давления выделяются газы. Происходит это в специальных установках, называемых сепараторами.

Отделенный в них газ подается либо на компрессорную станцию, либо на газобензиновый завод.

Основная методика стабилизации нефти и применяемое оборудование

На данный момент промысловую нефть стабилизируют, как правило, методом сепарации. Сепаратор может быть самой разной конструкции. Самыми распространенными являются гравитационные, центробежные (гидроциклонные) и жалюзийные сепарационные установки.

Гравитационный сепаратор осаждает капельные и твердые взвеси из газового потока при помощи воздействия силы тяжести. В таких установках высокая степень разделения жидких и газообразных фракций происходит при очень низкой скорости газа, оптимальное значение которой, установленное практическим путем, равно 0,1 метра в секунду под давлением в 6 МПа При этом достигается 75-85-процентное разделение сред. Оптимальную скорость газового потока рассчитывают как обратно пропорциональную квадратному корню значения давления в установке.

Гидроциклонный сепаратор отделяет газ от нефти с помощью отбрасывания более тяжелых нефтяных капель к стенкам сепаратора по действием центробежных сил. Затем эти капли стекают вниз, отделяясь от газа.

Сепаратор жалюзийного типа дает возможность получить более высокую степень газоочистки сырья, гравитационная установка, поскольку стоящая на выходе устройства такого типа жалюзийная насадка позволяет отбивать большую часть нефтяных капель, не сумевших осесть под действием гравитации.

Назначение сепараторов и основные элементы конструкции

В сепараторных установках различного типа отделение от нефти воды и газов происходит в целях:

Какой бы тип сепаратора не использовался, в его конструкции обязательно присутствуют следующие элементы:

Эффективность работы любого сепаратора оценивается по трем основным показателям:

Помимо нефти, сепарация применяется и на газовых скважинах.

Сепараторы, используемые для природного газа, обычно имеют производительность от 10-ти тысяч до двух миллионов кубометров природного сырья в сутки.

Производительность же нефтяных сепарационных установок варьируется от одной до полутора тысяч тонн в сутки.

Источник

Оборудование для отделения жидкости от газа. Нефтяные сепараторы. Принципы действия и конструкции сепараторов. Показатели технического совершенства сепараторов.

СЕПАРАЦИЯ НЕФТИ ОТ ГАЗА

Сепарация газа от нефти начинается как только давление снизится до давления насыщения.

Сепарацию нефти осуществляют, как правило, в несколько ступеней.

Ступенью сепарации называется отделение газа от нефти при определенных давлении и температуре. Нефтегазовую (нефтеводогазовую) смесь из скважин сепарируют сначала при высоком давлении на первой ступени сепарации, где выделяется основная масса газа. Затем нефть поступает на сепарацию при среднем и низком давлениях, где она окончательно разгазируется.

Сепараторы условно можно подразделить на следующие категории:

1. по назначению: замерные и сепарирующие;

2. по геометрической форме: цилиндрические, сферические;

3. по положению в пространстве: вертикальные, горизонтальные и наклонные;

4. по характеру основных действующих сил: гравитационные, инерционные, центробежные, ультразвуковые и т.д.

— сепараторы первой ступени сепарации – рассчитаны на максимальное содержание газа в потоке и давление I ступени сепарации;

— сепараторы-делители потока – используются, когда необходимо разделить выходящую из них продукцию на потоки одинаковой массы;

— сепараторы с предварительным отбором газа: раздельный ввод жидкости и газа в аппарат увеличивает пропускную способность данных аппаратов по жидкости и газу;

Рис. 4.1. Схема вертикального сепаратора

6. по рабочему давлению:

высокого давления более 4 МПа;

среднего давления 2,5 – 4 МПа;

низкого давления до 0,6 МПа;

вакуумные (давление ниже атмосферного).

Рассмотрим основные принципы технологических процессов промысловой подготовки нефти и воды. Продукция нефтяных скважин прежде всего подвергается процессу сепарации (отделению от нефти газа, а также воды). Сепарацию нефти выполняют в специальных агрегатах-сепараторах, которые бывают вертикальными и горизонтальными. Вертикальный сепаратор (рис. 4.3) состоит из четырех секций.

Рис. 4.3. Вертикальный сепаратор:

Рис. 4.4. Горизонтальный сепаратор с предварительным отбором газа:

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.

Немного теории почитай:

Принципиальное устройство сепараторов

Нефтегазовая смесь под давлением через патрубок поступает к раздаточному коллектору (4), имеющему по всей длине щель для выхода смеси (рис.4.1). Из щели нефтегазовая смесь попадает на наклонные плоскости (10), увеличивающие путь движения нефти и облегчающие выделение окклюдированных пузырьков газа. В верхней части сепаратора установлена каплеуловительная насадка (3) жалюзийного типа. Капли нефти, отбиваемые в жалюзийной насадке, стекают в поддон и по дренажной трубе направляются в нижнюю часть сепаратора. За насадкой по ходу потока газа установлена перегородка с большим числом отверстий, выполненных по принципу пропуска равных расходов, выравнивающая скорость движения газа.

В сепараторе любого типа различают четыре секции. Рассмотрим их на примере вертикального гравитационного сепаратора (рис.4.1).

Слой пены оказывает значительное сопротивление выделению газа из всплывающих пузырьков.

Поэтому продолжительность пребывания нефти в сепараторе при наличии слоя пены в сепараторе может быть увеличена в несколько раз. При достижении определенной высоты пена может подхватываться потоком газа и уноситься из сепаратора. Замечено, что тяжелые нефти более склонны к пенообразованию, чем легкие.

IV— каплеуловительная секция расположена в верхней части сепаратора и служит для улавливания мельчайших капелек жидкости, уносимых потоком газа. Каплеуловительная секция конструктивно может быть различной и работа ее может основываться на одном или нескольких принципах, например:

— столкновение потока газа с различного рода препятствиями: прилипание капель жидкости, силы адгезии;

— изменение направления потока: силы инерции;

— изменение скорости потока;

— использование центробежной силы;

— использование коалесцирующей набивки (металлические сетки) для слияния мелких капель жидкости в более крупные.

Если, например, в скважину поступает из пласта нефть, то к нефтегазовому сепаратору подойдут газ, выделившийся из нефти вследствие снижения давления от давления насыщения до давления, установленного в сепараторе, и оставшаяся нефть с окклюдированным газом, т.е. пузырьками газа, захваченными нефтью или не успевшими из нее выделиться.

Кроме сепарации газа в сепараторе происходят и другие процессы: очистка газа от частиц жидкости и подъем пузырьков газа окклюдированных в слое нефти, находящейся в секции сбора жидкости.

Из всех типов сепараторов (гравитационные, инерционные (жалюзийные), центробежные и ультразвуковые) сравнительно легко поддаются расчету только гравитационные, жалюзийные и гидроциклонные.

Эффективность работы сепаратора оценивается двумя показателями:

1) количеством капельной жидкости, уносимой потоком газа из каплеуловительной секции;

2) количеством газа, уносимого потоком нефти (жидкости) из секции сбора нефти.

Коэффициенты уноса определяют по формулам:

(4.33)

(4.34)

где q_Ж – объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа, м 3 /ч;

Чем меньше величина этих показателей, тем эффективнее работа сепаратора.

Эффективность процесса сепарации зависит от следующих факторов:

1) средняя скорость газа в свободном сечении сепаратора. Значения W_max Г – для различных конструкций сепараторов могут изменяться от 0,1 до 0,55 м/с. Степень очистки газа от жидкости в зависимости от скорости газа представлена на рис.4.3.

2) время задержки жидкости в сепараторе ф_З: чем больше время пребывания жидкости в сепараторе, тем большее количество захваченных нефтью пузырьков газа успеют выделиться из нее в сепараторе, тем самым уменьшив К_Г.

3) физико-химические свойства нефти и газа: вязкости, поверхностного натяжения, способности к пенообразованию.

Для невспенивающейся нефти время задержки изменяется от 1 до 5 мин. Для вспенивающейся – от 5 до 20 мин. Выбор конкретного ф_З для различных условий сепарации производится только по результатам исследования уноса жидкости и газа.

Нефть тем легче подвергается процессу разгазирования, чем меньшим поверхностным натяжением она обладает на границе с газом (паром).

4) конструктивные особенности сепаратора: способ ввода продукции скважин, наличие полок, каплеуловительных насадок и др.

5) уровень жидкости в сепараторе. Слой жидкости внизу сепаратора является гидрозатвором, чтобы газ не попал в нефтесборный коллектор.

6) расход нефтегазовой смеси: при большом расходе увеличивается коэффициент уноса газа, т.к. весь газ не успевает выделиться. Для уменьшения К_Г следует увеличить количество сепараторов. При высоком газовом факторе увеличение коэффициента уноса возможно и при небольшом расходе.

7) давление и температура в сепараторе.

На количество газа, уносимого нефтью из сепаратора, при одной и той же дисперсности газо-жидкостной системы влияет давление сепарации. Вес газового пузырька в слое нефти в сепараторе зависит от его диаметра и от установленного в нем давления.

Показать это можно следующим образом. Пусть Р₂>P₁. Вес пузырька будет:

Если принять, что вес газа, заключенного в пузырьке при разных давлениях, будет одинаков, то получим

(4.35)

(4.36)

Из уравнения (4.36) следует, что при повышении давления сепарации диаметр пузырька газа уменьшается при сохранении его веса. Отсюда можно предположить, что при повышении давления сепарации увеличится унос нефтью мелких и в то же время более тяжелых пузырьков, которые при низком давлении всплывают в слое нефти, так как по формуле Стокса (4.12) скорость всплытия связана с квадратом диаметра пузырька.

Следовательно, при повышении давления сепарации коэффициент уноса газа увеличится. Это хорошо иллюстрируется рис.4.3.

Повышение температуры нефти приведет к снижению ее вязкости и, следовательно, к увеличению скорости всплытия пузырька газа. Следовательно, повышение температуры приведет к уменьшению коэффициента уноса газа нефтью К_Г.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник