Che cos'è un separatore di fluidi di produzione: funzione multifase, tipi e progettazione

Rispondendo alla domanda fondamentale:Che cos'è un separatore di fluidi di produzione?Un separatore di fluidi di produzione è il recipiente di separazione di massa che riceve il pieno flusso di pozzo multifase da uno o più pozzi e lo divide in gas, petrolio, acqua e solidi.A differenza di un separatore di processo a valle, che gestisce un flusso caratterizzato, deve far fronte a una miscela la cui composizione varia continuamente: frazione volumetrica di gas da 50 a 99%, acqua tagliata da 0 a 95%,sabbia fino a diverse centinaia di parti per milione, e le lumache di 5-500 m3 che arrivano senza preavviso da pigging o da effetti del terreno.e il tempo di permanenza del liquido di 3-30 minuti necessario per la disattivazione delle fasi, e la sua uscita non è un prodotto finale, ma un flusso sufficientemente pulito da poter essere gestito dalle apparecchiature a valle.

1. Cosa rende difficile la separazione dei fluidi di produzione

Quattro caratteristiche di un pozzo grezzo sono assenti da ogni flusso a valle e ognuno crea un problema di progettazione distinto:

• Composizione sconosciuta e variabile:Il separatore deve funzionare con tutto ciò che il serbatoio fornisce, e che cambia nel corso della vita del campo.In declino, la percentuale di gas scende, il taglio dell'acqua può superare il 90% e la produzione di sabbia può aumentare man mano che l'estrazione viene aumentata per mantenere il tasso.il criterio di dimensionamento passa dalla capacità di gas alla residenza liquidaI progettisti quindi controllano esplicitamente i casi iniziali, plateau e late-life e la dimensione per il peggiore di ciascuno,e gli operatori ricontrollare la velocità e la residenza ogni volta che i tassi si allontanano sostanzialmente dalla base originale.
• Sgomberini e carico transitorio:Il flusso multifase in una condotta è raramente liscio, il liquido si accumula in punti bassi e viene poi spinto fuori come una lumaca che viaggia più velocemente della velocità media del liquido.Quindi il separatore vede un flusso che è costante in media ma arriva in ondateUn'operazione di pigging concentra questo: un singolo maiale può fornire 5-500 m3 di liquido in pochi minuti.Per questo le lunghe file di raccolta sono dotate di un catturatore di lumache., in genere un'arrangiamento a dito o arpa di tubi di grande diametro con 100-3000 m3 di stoccaggio, dimensionato da una simulazione di flusso transitorio di quella specifica linea piuttosto che da tassi di stato stazionario.Il separatore deve inoltre avere un sistema di controllo del livello e una valvola di scarico dimensionata per la velocità massima, non la media, e un viaggio di alto livello che protegge la presa di gas.
• Solidi: sabbia, scaglie e prodotti di corrosione:I solidi arrivano con il fluido e sono dannosi in tre modi: erodono il blocco, il rivestimento della valvola di scarico e qualsiasi pompa o compressore a valle;si stabiliscono nel recipiente e riducono il volume di lavoro e quindi il tempo di permanenza■ stabiliscono le emulsioni raccogliendole all'interfaccia olio-acqua; il separatore le gestisce con una zona di raccolta dedicata in fondo,connessioni di getto di sabbia e sistema di drenaggio a un ciclone di sabbia o a un drenaggio chiuso, e la frequenza di gettaggio, da oraria a mensile, è una diagnosi utile ed economica del controllo della sabbia in pozzo.i cicloni dedicati al decollo sono installati a monte del separatore piuttosto che basarsi sulla nave come trappola di sabbia;.
• Spuma, emulsione e cera:Tre fenomeni interfacciali causano più perdite di produzione di qualsiasi guasto meccanico: la schiuma si forma quando il gas si stacca da olio viscoso o chimicamente contaminato e può riempire lo spazio di vapore,essere trasportato nella presa di gas e inondare l'eliminatore di nebbiaL'emulsione, stabilizzata da asfalte, resine e solidi fini, resiste alla coalescenza e forma una fascia all'interfaccia che deve essere periodicamente drenata.La cera precipita quando il fluido si raffredda al di sotto della sua temperatura di apparenza, talvolta a 30-60°C per le materie grezze cerose, che si depositano sull'interno del recipiente e sull'eliminatore di nebbia e limitano progressivamente il flusso.demulsificante e calore o inibitore della cera rispettivamente, e ciascuno è gestito più economicamente mediante iniezione chimica a monte che ridimensionando il recipiente.

2. Configurazioni e posizione di ciascuna nel sistema

Quattro configurazioni coprono il sistema di produzione dalla testa del pozzo all'esportazione e ciascuna è dimensionata per un criterio dominante diverso:

• Separatore del manifold di ingresso e della testa di pozzo:Quando diversi pozzi alimentano un impianto comune, un collettore di ingresso li raccoglie e consente di indirizzare ogni singolo pozzo alla produzione o a un separatore di prova.Dove i pozzi sono remoti o il terreno è duro, a ciascun pozzo è installato un piccolo separatore di testa di pozzo per effettuare la prima scissione di gas-liquido a sfera, il che ha due vantaggi: riduce il volume del liquido nella linea di raccolta,riduzione della caduta di pressione e del rischio di innesco, e consente di trasportare il gas e il liquido separatamente, spesso con il gas a una pressione più elevata.con una residenza liquida minima e un robusto sistema di controllo del livello, in quanto operano senza supervisione e spesso solo con visite periodiche.
• Dispositivi per la produzione di energia elettricaIl vaso principale all'ingresso dell'impianto, che riceve il flusso miscelato.Di solito è un recipiente orizzontale a tre fasi perché il requisito di residenza del liquido è significativo e perché i recipienti orizzontali danno una grande superficie liquida per la rottura della schiuma e il rilascio di gasLa dimensione controlla sia la capacità del gas che la residenza del liquido, e il recipiente è dotato di un dispositivo ciclonico di ingresso, deflettori di distribuzione, un eliminatore di nebbia,un controller di livello di interfacciaIl separatore di scarto è anche il recipiente più probabilmente dotato di riscaldamento.poiché l'innalzamento del flusso a 40-70°C migliora tutti i meccanismi di separazione in una sola volta, riducendo la viscosità, aumentando la differenza di densità e destabilizzando sia la schiuma che l'emulsione.
• Sgombero gratuito dell'acqua e gestione dell'acqua:In caso di alto taglio dell'acqua, il separatore di massa può essere travolto dal volume d'acqua anche quando i doveri di gas e olio sono comodi, quindi un blocco dell'acqua gratuito è installato in parallelo o a valle.Si tratta di un grande recipiente orizzontale ottimizzato per la rimozione dell'acqua con 10-30 minuti di residenza, prendendo il liquido dal separatore di massa, o in alcuni progetti il flusso completo direttamente,e acqua di scarico sufficientemente pulita per il sistema di trattamento delle acque e olio con un contenuto ridotto di acqua per il treno di trattamentoPoiché la maggior parte della sabbia si deposita qui, questa nave ha il carico di sabbia più pesante ed è quella più spesso dotata di un sistema continuo di rimozione della sabbia piuttosto che di un semplice getto periodico.
• Misurazione multifase e separazione compatta:Due tecnologie stanno cambiando il modo in cui viene gestito il fluido di produzione.in modo che un impianto possa assegnare la produzione in modo continuo senza deviare i pozzi verso un separatore di provaSeparatori compatti, utilizzando la separazione ciclonica o in linea gas-liquido in una frazione del volume del recipiente,consentire una separazione subacquea e della testa del pozzo che era in precedenza impraticabile, consentendo la riiniezione dell'acqua prodotta e il sollevamento del gas al pozzo piuttosto che in un impianto centrale.ma riducono sia le dimensioni che il numero di navi convenzionali richieste.

Matrice di confronto delle posizioni dei separatori di fluidi di produzione

Domande frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra un separatore di fluidi di produzione e un separatore di processo?

A: un separatore di fluidi di produzione gestisce il flusso di pozzo grezzo, una miscela multifase non caratterizzata di gas, olio, acqua e solidi la cui composizione varia con il comportamento del serbatoio,con il porcellino e con il tempoLa sua dimensione ha margini generosi, la sua capacità di carico e la sua capacità di movimentazione della sabbia, e la sua produzione non è un prodotto ma un flusso sufficientemente pulito per le attrezzature a valle.Un separatore di processo gestisce un flusso che ha già attraversato almeno uno stadio di separazione, la cui composizione è nota e stabile, e che di solito è un flusso mono- o bifase; è dimensionato per un taglio di goccioline definito e un tempo di permanenza definito,e la sua uscita è un prodotto specificato o un alimento per un'unità di conversioneIn pratica, il separatore di produzione è la prima fase robusta e sovradisegnata e i separatori di processo sono quelli ottimizzati e strettamente specificati che seguono.

D: Come si gestisce il flusso di lumache in un separatore di produzione?

A: con quattro misure applicate insieme.per assorbire la lumaca prevista senza che il livello raggiunga l'eliminatore di nebbia- Dimensione dell'uscita: la valvola di scarico e il sistema di controllo del livello devono essere in grado di rimuovere il liquido alla velocità di arrivo massima, non media, altrimenti il recipiente si riempirà anche se dispone di un deposito adeguato.Controllo: un viaggio a livello elevato che chiude la presa di gas o riduce la capacità protegge le attrezzature a valle dalle conseguenze del riporto,e un regolatore di livello ben sintonizzato evita le oscillazioni che una lumaca può provocareE la mitigazione a monte: soppressione delle lumache controllando la portata o la pressione della linea, pigging regolare ad una velocità tale da mantenere il liquido accumulato piccolo e, in terreni difficili,un attrezzatura per catturare le lumache progettata a partire da una simulazione transitoria di tale particolare linea.

D: Perché il taglio dell'acqua è così importante nella progettazione del separatore?

R: Perché determina quale criterio di dimensione governa e cambia drasticamente nel corso della vita sul campo.il recipiente è dimensionato in base alla capacità di gas e alla residenza di olio necessaria per rimuovere la piccola quantità di acquaCon l'aumento del taglio idrico, che è la tendenza normale in un campo maturo e può raggiungere il 90% o più, il volume idrico domina:la residenza liquida disponibile per la separazione olio-acqua diminuisce perché il recipiente è pieno di acqua, l'interfaccia aumenta, l'uscita dell'acqua e la valvola di scarico diventano limitanti e la qualità dell'olio si deteriora anche se il tasso totale di liquido può rimanere invariato.Questo è il motivo per cui il caso della morte di un alto taglio è controllato separatamente, perché i knockout gratuiti vengono aggiornati quando i campi maturo, e perché l'ugello di uscita dell'acqua,il regolatore di interfaccia e la valvola di scarico sono dimensionati con un margine sostanziale anche quando il taglio iniziale dell'acqua è piccolo.

D: Che tipo di manutenzione richiede un separatore di fluidi di produzione?

R: Cinque attività: test di strumentazione di livello e di interfaccia, in genere ogni 3-6 mesi e ad ogni spegnimento, poiché sono questi gli elementi il cui guasto causa il riporto.getta su una frequenza determinata dall'osservazione, da orario in un pozzo sabbioso a mensile in uno pulito, con il volume accumulato registrato come diagnostico del controllo della sabbia in pozzo.esaminare il dispositivo di ingresso e l'eliminatore di nebbia per l'erosione e i danni, la diga e le spalle per la corrosione e la distorsione, la parete del recipiente e la zona di interfaccia acqua-olio per il cavamento e l'assottigliamento e il sistema di getto di sabbia per il blocco.confermando che il demulsificatore, le dosi di inibitori della schiuma, della corrosione e della scala sono ancora corrette per il fluido corrente,Poiché un cambiamento nella chimica dell'acqua prodotta o in un fluido di lavoro può invalidare un programma che ha funzionato per anni- e il monitoraggio della corrosione attraverso cuponi, sonde di resistenza elettrica e indagini di spessore ultrasonico programmate, con l'intervallo fissato da un programma di ispezione basato sul rischio secondo API 580.