석유 생산 분리기란 무엇인가: 단계, 설계 및 원유 처리

석유 생산 분리기란 무엇입니까? 단계, 설계 및 조처리

핵심 질문에 답하기:원유분리기란 무엇인가요?유정 분리기는 유정이나 집수 시스템에서 유입되는 유정을 가스, 원유, 생산수로 분리하는 압력 용기로, 표면 생산 장비의 첫 번째이자 가장 중요한 품목입니다. 대부분의 시설은 단일 용기가 아닌 단계적 압력 체계를 사용합니다. 고압 분리기는 50~150bar, 중압 단계는 15~50bar, 저압 단계는 2~15bar입니다. 단계적으로 플래싱하면 더 많은 액체를 회수하고 Reid 증기압이 더 낮은 안정적인 오일을 제공하며 각 단계를 자체 가스 및 액체 속도에 맞게 크기를 조정할 수 있기 때문입니다. 분리만으로는 오일을 판매할 수 없으므로 분리기 뒤에는 일반적으로 자유수 녹아웃, 히터 처리기 및 정전식 탈염 장치를 사용하여 기본 침전물과 0.5% 미만의 물, 천 배럴당 10파운드 미만의 염분이라는 일반적인 판매 사양에 도달합니다.

1. 생산 분리 열차

분리는 세 가지 압력 단계로 이루어지며 처리를 통해 완료되며 각 단계에는 특정 작업이 있습니다.

• 고압 1차 분리:첫 번째 용기는 실제 최고 압력(일반적으로 50~150bar)에서 우물 흐름을 받아 대량의 가스를 분리합니다. 고압에서 작동하는 것은 의도적인 것입니다. 고압에서 분리된 가스는 수출 또는 가스 리프트 압력에 도달하기 위해 훨씬 적은 압축이 필요하며 오일은 나중 단계까지 가벼운 끝 부분을 더 많이 유지하여 전반적인 액체 회수율을 향상시킵니다. 용기의 크기는 Souders-Brown 가스 용량과 가스가 액체에서 나오는 데 필요한 액체 보유 시간(일반적으로 3~10분)에 따라 결정됩니다. 이 선박은 모든 슬러그와 모래를 포함하여 전체 유정을 볼 수 있기 때문에 가장 견고하게 제작되었으며 가장 강력한 장비를 갖추고 있으며 높은 고도의 이동, 막힌 배출구 케이스에 맞는 크기의 릴리프 장치 및 모래 분사 시스템을 갖추고 있습니다.
• 중압 및 저압 단계:고압 분리기를 떠나는 오일에는 여전히 용해된 가스가 포함되어 있으며, 이는 압력이 떨어지면서 번쩍입니다. 15~50bar, 그 다음 2~15bar에서 1~2개의 추가 단계를 거쳐 가스를 회수합니다. 가스는 수출용으로 압축되거나 가스 리프트 또는 연료로 사용되며 오일을 안정화합니다. 실질적인 이점은 판매 원유의 리드 증기압으로 측정됩니다. 이는 안전한 보관 및 운송을 위해 일반적으로 8-12psi 미만이어야 합니다. 저압 단계 또는 전용 안정기 컬럼으로 플래싱하는 것이 이러한 한계를 충족하는 방법입니다. 각 단계는 점점 더 적은 양의 가스와 점점 더 안정적인 액체를 생성하며, 더 무거운 성분이 풍부한 저압 단계의 가스는 수출용으로 보내기보다는 때때로 재압축되어 재활용됩니다.
• 자유 물 녹아웃 및 대량 물 제거:성숙한 들판과 같이 물 절단량이 높은 곳에서는 처리 장비 전에 유리수를 제거하는 것이 전체 하천을 처리하는 것보다 훨씬 저렴합니다. 자유수 녹아웃은 대형 수평 용기로, 본질적으로 수분 제거에 최적화된 3상 분리기로, 10~30분의 긴 체류 시간과 중력에 의해 분리된 물을 끌어내는 인터페이스 레벨 컨트롤러를 갖추고 있습니다. 이는 처리기에서 열을 소모할 수 있는 대량의 물을 제거하고 탈염기에서 세척수를 희석시킵니다. 또한 대부분의 모래가 침전되는 곳이므로 모래 분사 장치가 장착되어 있거나, 심한 경우에는 사이클론을 사용하는 모래 제거 시스템이나 유동층 배열이 장착됩니다.
• 처리: 히터 처리기 및 정전기 탈염기:중력만으로는 초크와 밸브에 형성되는 단단한 유중수 에멀젼을 깨뜨릴 수 없으므로 최종 물과 염분을 제거하려면 열, 화학 물질 및 전기장이 필요합니다. 히터 처리기는 연통이나 열매체 코일을 사용하여 에멀젼을 60~90°C로 가열하여 오일 점도를 감소시키고 계면막을 약화시키며 밀도 차이를 증가시키며 항유화제를 5~50ppm 주입하여 파괴를 완료합니다. 그런 다음 정전기 탈염 장치는 3~10%의 신선한 세척수를 오일에 혼합하고 120~150°C에서 15~25kV의 고전압 장을 가합니다. 이는 물방울을 극성화하고 계면 필름을 늘리고 파열시켜 침전될 만큼 큰 방울로 합쳐지게 합니다. 2단계 담수화는 사양에 따라 10PTB 미만의 염분이 요구되는 경우 표준입니다.

2. 크기 조정, 작동 및 일반적인 문제

세 가지 요소가 필드 수명 동안 분리기가 작동하는지 여부를 결정합니다.

• 생산 프로필 크기 조정:오일 분리기는 시동 시, 안정기 및 하강 시 작동해야 하며 수명 동안 제약 조건이 완전히 달라집니다. 초기에는 가스 속도가 가장 높으므로 Souders-Brown 가스 용량이 용기 직경을 좌우합니다. 감소하면 가스 요금은 떨어지지만 워터 컷은 때로는 5%에서 90%까지 급격하게 올라가므로 선박의 물 처리가 제한되고 오일에서 물이 얼마나 분리되는지를 결정하는 오일 체류 시간이 제약이 됩니다. 물 체류 시간이 너무 짧으면 물이 오일과 함께 흘러 처리 장비에 과부하가 걸립니다. 이것이 설계자가 초기, 정체기, 만년의 세 가지 사례를 확인하는 이유이며, 만기 물 사례가 초기 가스 사례보다 용기 크기를 자주 좌우하는 이유입니다.
• 에멀젼, 폼 및 화학적 제어:원유 에멀젼은 물-오일 경계면에 수집되는 아스팔텐, 수지, 유기산 및 미세 고형물에 의해 안정화되어 유착에 저항하는 필름을 형성합니다. API 비중이 떨어지고 현장이 노후화됨에 따라 에멀젼은 더 단단해지며 약 20 API 미만의 중질 원유는 체류 시간이 아무리 길어도 깨지지 않는 에멀젼을 형성할 수 있습니다. 도구는 점도를 낮추고 필름을 불안정하게 만드는 열, 체류 시간, 실제 원유에 대한 병 테스트를 통해 선택된 화학적 항유화제, 탈염기의 전기장입니다. 거품은 다른 문제로, 일반적으로 점성 오일에서 가스가 누출되어 발생합니다. 소포제 주입, 가스를 신속하게 분리하는 흡입 장치, 거품 층이 가스 배출구에 너무 가깝게 위치하는 수준을 피함으로써 관리됩니다.
• 레벨, 인터페이스 및 모래 관리:인터페이스 수준 제어는 생산 분리에서 가장 어려운 제어 문제입니다. 기름과 물 사이의 경계면은 종종 날카로운 선이 아니라 유제와 고형물의 두꺼운 띠로 나타나며, 컨트롤러는 두 상이 잘못된 노즐을 통해 빠져나가지 않도록 기름 위어와 물 배출구 사이에 이를 고정해야 합니다. 두 액체 사이의 밀도 차이가 작고 차압 장치가 약한 신호를 제공하기 때문에 단순한 차압보다는 커패시턴스 또는 전도도 프로브 또는 심각한 서비스의 핵 인터페이스 감지기가 사용됩니다. 모래는 물 아래에 축적되며 용기를 채우고 체류 시간을 줄이기 전에 분사로 제거해야 합니다. 모래 생성은 덤프 밸브와 하류 초크에서의 침식의 주요 원인이기도 합니다.
• 재료, 코드 및 무결성:생산 분리기는 U 스탬프가 있는 ASME VIII Division 1 또는 유럽 서비스용 CE 표시가 있는 PED 2014/68/EU에 따라 부식 여유가 3~6mm인 SA-516 등급 70과 같은 탄소강으로 제작됩니다. 사워 필드와 같이 황화수소가 존재하는 경우 NACE MR0175 / ISO 15156이 재료 경도를 관리하고 용접 후 열처리를 요구하며 습식 사워 서비스에서는 HIC 방지 강철이 지정됩니다. 이산화탄소가 물과 함께 존재하는 경우 부식 억제제가 상류에 주입되고 부식 쿠폰, 전기 저항 프로브 및 주기적인 초음파 두께 조사를 통해 용기를 모니터링합니다. 내부는 맨웨이를 통해 제거 가능하도록 설계되었으며 검사 프로그램은 API 580에 따라 위험을 기반으로 하며 모래, 신맛이 나는 서비스 또는 고수위 컷이 성능 저하를 가속화하는 경우 간격을 단축합니다.

석유 생산 분리 단계 비교 매트릭스

자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 2상 생산분리기와 3상 생산분리기의 차이점은 무엇인가요?

A: 2상 분리기는 우물 흐름을 가스와 액체로만 분할하고 물 절단이 무시할 수 있는 경우, 물이 별도의 흐름으로 생성되거나 액체가 오일-물 분할을 수행하는 하류 자유수 녹아웃으로 이동하는 경우에 사용됩니다. 3상 분리기는 오일 층을 유지하는 위어와 물을 끌어내는 인터페이스 레벨 컨트롤러를 사용하여 하나의 용기에서 가스, 오일 및 물을 분리하며, 유정에 상당한 양의 자유수가 포함되어 있는 경우 표준 선택입니다. 실질적인 차이점은 3상 용기는 두 가지 독립적인 크기 기준, 즉 Souders-Brown 방정식에 따른 가스 용량과 물방울이 오일에서 침전되는 데 필요한 액체 체류 시간(API 중력 및 유제 견고성에 따라 일반적으로 5~30분)을 충족해야 한다는 것입니다. 두 번째 기준은 종종 3상 용기를 상당히 더 크게 만듭니다.

Q: 생산분리기는 왜 단계별로 운영되나요?

답: 세 가지 이유가 있습니다. 가스 압축: 100bar에서 분리된 가스는 10bar에서 분리된 가스보다 수출 압력에 도달하는 데 훨씬 적은 압축이 필요하므로 가장 높은 실제 압력에서 분리하면 압축 전력과 자본이 크게 절약됩니다. 액체 회수: 한 단계가 아닌 단계적으로 오일을 플래싱하면 중간 탄화수소가 가스와 함께 손실되기보다는 액체로 더 많이 회수될 수 있으며, 이는 판매 가능한 오일의 양을 직접적으로 증가시킵니다. 안정화: 단계적 플래싱은 판매 원유의 리드 증기압을 안전한 보관 및 운송에 필요한 8-12psi 한도 미만으로 낮춥니다. 저압에서 작동하는 단일 분리기는 더 많은 가스를 생성하고, 저압에서 더 많은 가스를 생성하며, 더 적은 양의 액체와 증기압이 너무 높아 안전하게 배송할 수 없는 원유를 생성합니다.

Q: 원유가 분리되지 않는 유제를 형성하는 이유는 무엇입니까?

A: 원유의 표면 활성 성분이 물-기름 경계면에 모여서 물방울이 뭉치는 것을 방지하는 기계적으로 강한 필름을 형성하기 때문입니다. 아스팔텐, 수지, 나프텐산, 왁스 결정 및 점토, 스케일 및 부식 생성물과 같은 미세 고체는 모두 경계면에서 흡착되며 생성된 필름은 몇 마이크로미터의 물방울이 기본적으로 무기한 부유 상태로 유지될 만큼 충분히 강할 수 있습니다. API 비중이 떨어지면서 문제는 더욱 악화됩니다. 왜냐하면 중질 원유는 아스팔텐과 수지를 더 많이 함유하고 침전을 유도하는 밀도 차이가 더 작기 때문입니다. 그리고 밭에서 더 많은 물과 더 많은 고형물이 생산됨에 따라 시간이 지날수록 문제는 더욱 악화됩니다. 에멀젼을 깨뜨리려면 필름을 공격해야 합니다. 즉, 점도를 낮추고 불안정하게 만드는 열, 표면 활성 물질을 대체하는 항유화제, 체류 시간, 그리고 중력이 불충분한 경우 필름을 파열시키는 고전압 전기장 등이 필요합니다.

Q: 원유분리기의 성능은 어떻게 측정되나요?

A: 네 가지 측정값입니다. 분리기를 떠나는 오일의 기본 침전물과 물(BS&W)은 희석된 샘플을 원심분리하여 결정되며, 판매 사양은 일반적으로 0.5% 미만이고 분리기 배출구는 일반적으로 1~2% 미만이므로 처리 장비에 마진이 있습니다. 10 PTB 미만의 사양을 가지며 추출 및 적정으로 측정한 오일의 염분 함량(천 배럴당 파운드로 표시) 이는 분리기보다는 탈염기에 의해 관리됩니다. 물 배출구의 수질은 일반적으로 리터당 밀리그램 단위의 수중유로 보고되며, 이는 생성된 물을 배출할 수 있는지, 재주입할 수 있는지 또는 추가 처리가 필요한지 여부에 영향을 미칩니다. 그리고 가스 캐리언더, 즉 용기를 떠나는 가스의 오일은 캐리오버로 보고되며, 이는 가스 용량이 초과되었는지 또는 미스트 제거기가 고장났는지 여부를 나타냅니다.