Принципы работы нефтяного сепаратора

В зависимости от качества, схемы и технологии сбора и сепарации, расстояния и условия транспорта и хранения нефти потери легких фракций будут различными. С повышением давления на ступенях сепарации нефти уменьшается количество выделяющегося газа, а в его составе – содержание более тяжелых компонентов.

Сепарацией газа от нефти называют процесс отделения головных углеводородов и сопутствующих газов. Он происходит при снижении давления и повышении температуры нефти, а также вследствие молекулярных диффузий углеводородных и других компонентов, содержащихся в нефти, в пространство с меньшей концентрацией их, находящееся над нефтью. Процесс сепарации нефти имеет место на всем пути ее движения: в скважине, в шлейфе, в сепараторе, в нефтесборном коллекторе и в резервуарах на промысле и за его пределами, а также при ее транспорте водным или железнодорожным путем. Процессы сепарации углеводородов и сопутствующих газов при атмосферных условиях назовем испарением нефти.

Сепараторы, применяемые на нефтяных промыслах, условно подразделяются на следующие категории: 1) по назначению – замерно-сепарирующие и сепарирующие; 2) по геометрической форме и положению в пространстве – цилиндрические, сферические, вертикальные, горизонтальные и наклонные; 3) по принципу действия – гравитационные, инерционные (жалюзийные) и центробежные (гидроциклонные); 4) по рабочему давлению – высокого (6,4 МПа), среднего (2,5 МПа), низкого (0,6 МПа) давления и вакуумные; 5) по числу ступеней сепарации – первой, второй, третьей и т. д.; 6) по разделению фаз – двухфазный (нефть + газ), трехфазный (нефть + газ + вода).

В нефтяных сепараторах любого типа различают четыре секции (рис. 4.1).

1. Основная сепарационная служит для основного разделения продукции скважины на газ и жидкость. Ввод продукции скважины в секцию осуществляется тангенциально или нормально, но с применением специальных конструкций газоотборника (дефлектора). Газ, выделившийся из продукции скважины из подвода, а также дополнительно под влиянием центробежной силы и в результате изменения потока жидкости поднимается вверх и выводится из газосепаратора, а жидкость опускается вниз.

2. Осадительная. В ней дополнительно выделяются пузырьки газа, содержащиеся в нефти в состоянии окклюзии, то есть поглощенные ею или не успевшие из нее выделиться. В осадительной секции происходит выделение газа из нефти, которое усиливается, если нефть стекает по одной или нескольким дефлекторам и плавно, без брызг сливается в слой, расположенный в нижней части газосепаратора.

3. Секция сбора жидкости служит для сбора жидкости, из которой почти полностью выделился газ при давлении и температуре, поддерживаемых в газосепараторе. Эта секция может быть подразделена на две: одна, верхняя, служит для нефти; другая, нижняя, для воды, и имеет самостоятельные выводы из сепаратора. Слой жидкости, устанавливаемый в секции, поддерживается уровнедержателем.

4. Влагоуловительная. Она расположена в верхней части газосепаратора. Ее назначение – улавливать частицы жидкости, увлекаемые потоком газа.

Рис. 4.1. Вертикальный сепаратор:

а – выход продукции скважины в сепаратор; б – газоотделитель для пенной нефти; 1 – регулятор давления; 2 – вывод газа; 3 – насадка для пле-ночной сепарации; 4 – ввод продукции скважины; 5 – отбойник газа; 6 – конструктивный узел отбойника газа;
7 – регулятор уровня нефти; 8 – диа-фрагменный исполнительный клапан; 9 – нефть;
10 – дефлекторы для улучшения отделения газа

Для сепарации нефти от газа на первой ступени положительно зарекомендовал себя горизонтальный сепаратор (рис.4.2).

Имеются конструкции вертикальных сепараторов, в которых наряду с сепарцией нефти осуществляются сепарация и замер газа и воды, поэтому их называют мерными, или мерниками. Отличие их от сепараторов, в которых происходит только отделение воды от нефти, заключается в том, что в секции сбора жидкости вмонтированы соответствующие счетчики с интеграторами. В мерниках и нефтегазоводосепараторах иногда предусмотрен подогрев жидкости для ускорения ее разделения, уменьшения высоты пены. Подогрев осуществляется в печи, вмонтированной в газосепаратор, топливом для которой служит газ.

Рис 4.2. Горизонтальный газосепаратор:

1 – регулятор давления газа; 2 – поплавок; 3 – вывод газа; 4 – поверхность пленочной сепарации лопастного типа; 5 – ввод продукции скважины; 6 – регулятор уровня;
7 – диафрагменный исполнительный клапан; 8 – вывод нефти; 9 – отбойник газа;
10 – поплавок