چگونه یک جداکننده نفت و آب در تولید نفت و گاز کار می کند؟ مکانیک، انواع مخازن و فرآیندها

در تولید بالادستی نفت و گاز، جریان های خام سرچاه به صورت مخلوطی پیچیده و تحت فشار از نفت خام، آب تولیدی، گاز طبیعی محلول و رسوبات جامد خارج می شوند. قبل از اینکه این مخلوط قابل انتقال یا پالایش باشد، باید به فازهای قابل استفاده تقسیم شود. یک جداکننده نفت و گاز و آب (که معمولاً به عنوان جداکننده تولید شناخته می شود) یک مخزن تحت فشار سنگین است که برای جداسازی این اجزا بر اساس تفاوت چگالی و رفتار فاز مهندسی شده است.

درک نحوه عملکرد این سیستم های جداسازی صنعتی برای مهندسان نفت، مدیران تولید و اپراتورهای تأسیسات حیاتی است.

اصل کار جداکننده تولید نفت و گاز حول جداسازی فاز متوالی است که توسط گرانش و افت فشار هدایت می شود:

• اتلاف تکانه ورودی: سیالات چاه با فشار بالا وارد مخزن شده و به صفحه منحرف کننده ورودی برخورد می کنند. این تغییر مسیر ناگهانی باعث افت فشار فوری می شود و گازهای محبوس شده را در فرآیندی معروف به خروج گاز آزاد می کند.

• ته نشینی گرانشی اولیه: جریان های مایع (نفت و آب) به بخش اصلی ته نشینی مخزن جریان می یابند. از آنجایی که آب از نفت خام چگال تر است، گرانش آب را به سمت پایین می کشد در حالی که قطرات نفت آزاد به سمت بالا شناور می شوند.

• سرریز سرریز و استخراج: نفت جدا شده از یک سرریز نفت قابل تنظیم به یک محفظه جمع آوری سرریز می شود، در حالی که آب تولیدی از زیر یک بافل داخلی عبور کرده و از طریق یک پایاب آب با کنترل سطح خارج می شود.

بسته به ترکیب سیال مخزن، تأسیسات بالادستی از پیکربندی های مختلف مخزن استفاده می کنند:

• جداکننده های دو فازی: طراحی شده برای جداسازی جریان های چاه به تنها دو جریان - کل گاز از کل مایع (نفت مخلوط با آب). سپس مایعات برای پردازش ثانویه به پایین دست ارسال می شوند.

• جداکننده های سه فازی: استاندارد صنعتی برای تأسیسات تولید، این مخازن به طور همزمان جریان چاه ورودی را به گاز طبیعی، نفت خام و آب تولیدی در یک واحد مهار واحد با استفاده از سرریزهای داخلی، بافل ها و استخراج کننده های مه جدا می کنند.

جداسازی نفت و آب در میادین تولید به دلیل امولسیون های تنگ که توسط سورفکتانت های طبیعی، هم زدن و فشارهای بالا تشکیل می شوند، به ندرت صرفاً مکانیکی است:

• تزریق مواد شیمیایی جداکننده امولسیون: مواد شیمیایی جداکننده امولسیون اغلب قبل از مخزن تزریق می شوند تا کشش سطحی را خنثی کرده و همگرایی قطرات ریز آب معلق در فاز نفت را تسریع کنند.

• کنترل کننده های سطح رابط: سنسورهای الکترونیکی یا پنوماتیکی سطح رابط نفت و آب را در داخل مخزن پایش می کنند و شیرهای تخلیه خودکار را برای اطمینان از عدم آلودگی هیچ فازی به دیگری عمل می کنند.

س: هدف اصلی جداکننده تولید در نفت و گاز چیست؟

پاسخ: هدف اصلی تقسیم ایمن سیالات خام سرچاه به جریان های مجزا از گاز طبیعی، نفت خام و آب تولیدی است تا هر کدام بتوانند به طور ایمن پردازش، حمل و نقل یا دفع شوند.

س: تفاوت بین جداکننده دو فازی و سه فازی چیست؟

پاسخ: یک جداکننده دو فازی جریان چاه را به گاز و مایعات کل تقسیم می کند، در حالی که یک جداکننده سه فازی گاز، نفت و آب را به سه جریان مجزا در همان مخزن جدا می کند.

س: جداکننده های نفت و گاز چگونه جداسازی فاز را انجام می دهند؟

پاسخ: آنها از ترکیبی از کاهش فشار (برای آزاد کردن گاز)، ته نشینی گرانشی (بر اساس تفاوت چگالی بین گاز، نفت و آب) و بافل های داخلی یا عناصر همگرا کننده برای افزایش برخورد قطرات استفاده می کنند.

س: چرا آب تولیدی از نفت خام در میدان جدا می شود؟

پاسخ: آب تولیدی باید حذف شود تا از خوردگی خط لوله جلوگیری شود، از عوارض پالایش پایین دست جلوگیری شود و اطمینان حاصل شود که نفت خام استانداردهای صادراتی رسوب و آب پایه (BS&W) تجاری را برآورده می کند.