Qu'est-ce qu'un séparateur de production de pétrole: étapes, conception et traitement du brut

Qu'est-ce qu'un séparateur de production de pétrole: étapes, conception et traitement du brut

Pour répondre à la question fondamentale:Qu'est-ce qu'un séparateur de production de pétrole?Un séparateur de production de pétrole est un récipient sous pression qui divise le flux de puits provenant d'un puits ou d'un système de collecte en gaz, pétrole brut et eau produite,et il est le premier et le plus important élément de l'équipement de production de surfaceLa plupart des installations utilisent un schéma de pression par étapes plutôt qu'un seul récipient: un séparateur haute pression à 50-150 bar, un étage moyenne pression à 15-50 bar et un étage basse pression à 2-15 bar,parce que le clignotement par étapes récupère plus de liquide, donne une huile plus stable avec une pression de vapeur Reid inférieure et permet à chaque étape d'être dimensionnée pour ses propres taux de gaz et de liquide.donc le séparateur est normalement suivi d'un KO d'eau libre, un traitement thermique et un désalter électrostatique pour atteindre les spécifications de vente habituelles de sédiments de base et d'eau inférieurs à 0,5% et de sel inférieurs à 10 livres par mille barils.

1Le train de séparation de la production

La séparation se fait en trois étapes de pression et est ensuite complétée par un traitement, et chaque étape a une fonction spécifique:

• Séparation primaire à haute pression:Le premier récipient reçoit le courant de puits à la pression pratique la plus élevée, généralement 50 à 150 bar, et sépare la majeure partie du gaz.le gaz séparé à haute pression nécessite beaucoup moins de compression pour atteindre la pression d'exportation ou de levage du gaz, et l'huile conserve une plus grande partie de ses extrémités légères jusqu'à un stade ultérieur, ce qui améliore la récupération globale du liquide.Le récipient est dimensionné par la capacité de gaz Souders-Brown et par la rétention de liquide nécessaire à la rupture du gaz du liquideParce que ce navire voit le courant complet du puits, y compris les limaces et le sable, il est le plus robuste construit et le plus lourdement équipé, avec un voyage de haut niveau,un dispositif de soulagement adapté au boîtier de sortie bloqué et un système de jet de sable.
• Les étapes de pression moyenne et basse:L'huile qui sort du séparateur haute pression contient encore du gaz dissous, qui clignote à mesure que la pression diminue.En le faisant passer par une ou deux étapes supplémentaires à 15 à 50 bar puis 2 à 15 bar récupère ce gaz, qui est comprimé pour l'exportation ou utilisé pour le transport ou le carburant au gaz et stabilise le pétrole.qui doit généralement être inférieure à 8-12 psi pour un stockage et un transport sûrsChaque étape produit un volume de gaz progressivement plus petit et un liquide progressivement plus stable.et le gaz de l'étape basse pression, étant riche en composants plus lourds, est parfois recomprimé et recyclé plutôt que d'être envoyé à l'exportation.
• Élimination gratuite de l'eau et élimination en vrac:Lorsque la coupe d'eau est élevée, comme dans un champ mature, il est beaucoup moins coûteux d'enlever l'eau libre avant l'équipement de traitement que de traiter tout le ruisseau.Un jet d'eau libre est un grand navire horizontal, essentiellement un séparateur en trois phases optimisé pour l'élimination de l'eau, avec un temps de séjour long de 10 à 30 minutes et un contrôleur de niveau d'interface qui retire l'eau séparée par gravité.Il élimine l'eau en vrac qui consommeront autrement la chaleur dans le traiteur et diluer l'eau de lavage dans le désalterC'est aussi là que se dépose la plus grande partie du sable, il est donc équipé d'un jet de sable ou, en cas de service intensif, d'un système d'élimination du sable à l'aide de cyclones ou d'un lit fluidisé.
• Traitement: Traiteur thermique et désaltérateur électrostatique:La gravité seule ne brisera pas les émulsions d'eau dans l'huile qui se forment à travers les bouches et les soupapes, de sorte que l'élimination finale de l'eau et du sel nécessite de la chaleur, des produits chimiques et un champ électrique.Un chauffe-eau chauffe l'émulsion à 60 à 90 °C avec un tube de feu ou une bobine de chauffage, qui réduit la viscosité de l'huile, affaiblit le film interfacial et augmente la différence de densité, avec un démulsifiant injecté à 5 à 50 ppm pour compléter la rupture.Un désaltérateur électrostatique mélange ensuite 3 à 10% d'eau de lavage fraîche dans l'huile et applique un champ de haute tension de 15 à 25 kV à 120 à 150 °C, qui polarise les gouttelettes d'eau, étirer et rompre le film interfacial, et les amène à fusionner en gouttelettes assez grandes pour s'installer.Le dessalement en deux étapes est la norme lorsque la spécification exige un sel inférieur à 10 PTB..

2Taille, fonctionnement et problèmes courants

Trois facteurs déterminent si un séparateur fonctionne tout au long de la durée de vie du champ:

• Taille du profil de production:Un séparateur d'huile doit fonctionner au démarrage, au plateau et en déclin, et les contraintes changent complètement au cours de cette vie.donc la capacité de Souders-Brown de gaz régit le diamètre du récipientEn déclin, le taux de gaz diminue mais la coupure d'eau augmente fortement, parfois de 5% à 90%, de sorte que le récipient devient limité de traitement de l'eau et le temps de résidence de l'huile,qui est ce qui régit la quantité d'eau séparée de l'huileSi la résidence de l'eau est trop courte, l'eau s'écoule avec l'huile et surcharge l'équipement de traitement.plateau et vie tardive, et pourquoi le cas de l'eau de fin de vie conduit souvent la taille du navire plutôt que le cas du gaz précoce.
• Émulsion, mousse et contrôle chimique:Les émulsions de pétrole brut sont stabilisées par des asphaltènes, des résines, des acides organiques et des solides fins qui s'accumulent à l'interface eau-pétrole, formant un film résistant à la coalescence.L'émulsion devient plus serrée à mesure que la gravité des API diminue et que le champ vieillitLes outils sont la chaleur, qui réduit la viscosité et déstabilise le film, le temps de résidence,démulsifiant chimique sélectionné par essai en bouteille sur le brut réelLa mousse est un problème différent, généralement causé par la rupture de gaz d'une huile visqueuse; elle est gérée par injection d'antimousse,par un dispositif d'entrée qui sépare rapidement le gaz, et en évitant un niveau qui place la couche de mousse trop près de la sortie de gaz.
• Gestion des niveaux, des interfaces et du sable:Le contrôle au niveau de l'interface est le problème de contrôle le plus difficile dans la séparation de la production.L'interface entre l'huile et l'eau est souvent une épaisse bande d'émulsion et de solides plutôt qu'une ligne tranchante, et le contrôleur doit le maintenir entre la digue d'huile et la sortie d'eau de manière à ce qu'aucune des phases ne sorte par la mauvaise buse.ou un détecteur d'interface nucléonique en service grave, sont utilisés plutôt que la pression différentielle simple, parce que la différence de densité entre les deux liquides est faible et un dispositif de pression différentielle donne un faible signal.Le sable s'accumule sous l'eau et doit être éliminé par jet avant de remplir le récipient et de réduire le temps de séjourLa production de sable est également la principale cause d'érosion à la vanne de décharge et à l'étouffement en aval.
• Matériaux, codes et intégrité:Les séparateurs de production sont construits selon la division 1 de l'ASME VIII avec un timbre en U ou selon la norme PED 2014/68/UE avec marquage CE pour le service européen,en acier au carbone tel que SA-516 de qualité 70 avec une tolérance à la corrosion de 3 à 6 mmLorsque du sulfure d'hydrogène est présent, comme dans les champs acides, la dureté du matériau est régie par la NACE MR0175/ISO 15156 et nécessite un traitement thermique post-soudure.et dans le service humide acide, l'acier résistant aux HIC est spécifiéLorsque le dioxyde de carbone est présent avec l'eau, des inhibiteurs de corrosion sont injectés en amont et le récipient est surveillé par des coupons de corrosion.sondes de résistance électrique et enquêtes périodiques d'épaisseur par ultrasonsLes éléments internes sont conçus pour pouvoir être enlevés par une voie d'atterrissage et le programme d'inspection est basé sur le risque selon l'API 580, l'intervalle étant raccourci lorsque le sable,service acide ou haute coupe d'eau accélérer la dégradation.

Matrice de comparaison des étapes de séparation de la production pétrolière

Questions fréquemment posées

Q: Quelle est la différence entre un séparateur de production biphasé et un séparateur de production triphasé?

A: Un séparateur biphasé divise le ruisseau de puits en gaz et liquide uniquement et est utilisé lorsque la coupe de l'eau est négligeable, lorsque l'eau est produite comme un ruisseau séparé,ou où le liquide va à une élimination de l'eau libre en aval qui fait la séparation de l'huile-eauUn séparateur triphasé sépare le gaz, le pétrole et l'eau dans un même récipient, en utilisant un barrage pour maintenir la couche d'huile et un contrôleur de niveau d'interface pour retirer l'eau.et c'est le choix standard lorsque le ruisseau contient une quantité importante d'eau libre.La différence pratique réside dans le fait qu'un récipient triphasé doit satisfaire à deux critères de dimensionnement indépendants: la capacité gazeuse par l'équation de Souders-Brown,et le temps de résidence liquide requis pour que les gouttelettes d'eau se déposent hors de l'huileCe deuxième critère rend souvent le récipient triphasé considérablement plus grand.

Q: Pourquoi les séparateurs de production fonctionnent-ils par étapes?

R: Pour trois raisons: la compression du gaz: le gaz séparé à 100 bar nécessite beaucoup moins de compression pour atteindre la pression d'exportation que le gaz séparé à 10 bar,Ainsi, la séparation à la plus haute pression pratique permet d'économiser beaucoup de puissance de compression et de capital.- Récupération liquide: le flashing de l'huile par étapes, plutôt qu'en une seule étape, permet de récupérer davantage d'hydrocarbures intermédiaires sous forme liquide plutôt que de les perdre avec le gaz,qui augmente directement le volume d'huile vendable- et stabilisation: l'éclairage par étapes réduit la pression de vapeur Reid du brut de vente en dessous de la limite de 8 à 12 psi requise pour un stockage et un transport sûrs.Un seul séparateur à basse pression produirait plus de gaz, plus à basse pression, moins liquide et un brut dont la pression de vapeur est trop élevée pour être expédié en toute sécurité.

Q: Pourquoi le pétrole brut forme-t-il une émulsion qui ne se sépare pas?

R: Parce que les composants actifs en surface dans le brut s'accumulent à l'interface eau-huile et forment un film mécaniquement résistant qui empêche les gouttelettes de se fusionner.cristaux de cire et solides fins tels que l'argileLes produits d'échelle et de corrosion s'adsorbent tous à l'interface, et le film obtenu peut être suffisamment résistant pour que des gouttelettes de quelques micromètres restent en suspension essentiellement indéfiniment.Le problème s' aggrave à mesure que la gravité de l' API diminue., puisque les matières premières lourdes contiennent plus d'asphaltènes et de résines et ont une différence de densité plus faible pour entraîner le dépôt, et cela s'aggrave avec l'âge à mesure que le champ produit plus d'eau et plus de solides.Pour briser l'émulsion, il faut attaquer ce film.: chaleur pour réduire la viscosité et la déstabiliser, un démulsifiant pour déplacer le matériau actif en surface, temps de séjour et, lorsque la gravité est insuffisante, un champ électrique à haute tension pour le rompre.

Q: Comment mesurer les performances d'un séparateur de production d'huile?

R: Quatre mesures: sédiment de base et eau, ou BS&W, dans l'huile sortant du séparateur, déterminée par centrifugation d'un échantillon dilué, dont la spécification de vente est généralement inférieure à 0.5% et la sortie du séparateur est généralement maintenue en dessous de 1-2% de sorte que l'équipement de traitement a une marge. teneur en sel de l'huile, exprimée en livres par millier de barils, avec une spécification inférieure à 10 PTB et mesurée par extraction et titration;il est réglementé par le désalter plutôt que par le séparateur- la qualité de l'eau à la sortie de l'eau, généralement indiquée sous forme d'huile dans l'eau en milligrammes par litre, ce qui affecte si l'eau produite peut être rejetée, réinjectée ou doit être traitée davantage.Et le transporteur de gaz, l'huile dans le gaz sortant du récipient, indiquée comme transfert, ce qui indique si la capacité du gaz est dépassée ou si l'élimineur de brouillard a échoué.