جداکننده در میدان نفتی چیست: عملکرد، انواع و نقش فرآیند

جداکننده در میدان نفتی چیست؟جداکننده میدان نفتی یک مخزن تحت فشار است که در نزدیکی سر چاه یا در ایستگاه جمع آوری نصب می شود و سیال خام چاه، مخلوطی از نفت خام، گاز طبیعی و آب تولیدی را با استفاده از ته‌نشینی گرانشی به فازهای جداگانه خود تقسیم می کند تا هر کدام به درستی اندازه گیری، تصفیه و هدایت شوند. دو دسته اصلی عبارتند از جداکننده دو فازی که گاز را از مایع جدا می کند و جداکننده سه فازی که با استفاده از سرریز و کنترل کننده سطح واسط، مایع را بیشتر به نفت خام و آب تولیدی تقسیم می کند. پیکربندی ها عمودی یا افقی هستند که با نسبت گاز به مایع و فضای موجود انتخاب می شوند و اجزای کلیدی داخلی شامل یک دستگاه ورودی است که جریان را می شکند، یک بخش ته‌نشینی، یک سرریز یا مخزن که واسط نفت و آب را تعیین می کند، و یک استخراج کننده مه است که مایع همراه را از گاز جدا می کند. جداکننده اولین مرحله در تبدیل سیال چاه به محصولات قابل فروش و نقطه مرجع برای تمام اندازه گیری های تولید است.

۱. جداکننده چه کاری انجام می دهد و کجا قرار می گیرد

عملکرد آن در هر میدان یکسان است؛ محل و اندازه آن با جریان متفاوت است:

• تقسیم جریان چاه به فازهای قابل فروش: سیال خام چاه به صورت مخلوطی از نفت، گاز و آب، اغلب با ماسه، رسوب و مواد شیمیایی رقیق وارد می شود و تا زمانی که جدا نشود، بی فایده است. جداکننده این کار را با نگه داشتن مخلوط به اندازه کافی طولانی، معمولاً ۳ تا ۱۰ دقیقه زمان ماند، انجام می دهد تا گاز بالا بیاید و آب سنگین تر در زیر نفت سبک تر قرار گیرد، پس از آن هر فاز از طریق خروجی مخصوص به خود خارج می شود: گاز از بالا، نفت از روی سرریز، آب از مخزن یا پایین. بدون جداسازی، اندازه گیری، تصفیه و انتقال مالکیت وجود ندارد، زیرا نمی توان یک جریان مخلوط را فروخت. بنابراین جداکننده در ابتدای خط تولید قرار می گیرد و عملکرد آن، میزان کامل جداسازی فازها، کیفیت همه چیز در پایین دست، از رطوبت گیر تا کنتور مالی را تعیین می کند.
• مکان ها از سر چاه تا کارخانه مرکزی: جداکننده ها در نقاط مختلفی ظاهر می شوند. در سر چاه یا در یک خوشه، یک جداکننده خط جریان یا جداکننده آزمایشی، چاه های منفرد را برای اندازه گیری و پاکسازی مدیریت می کند. در یک ایستگاه جمع آوری، جداکننده های تولید، جریان ترکیبی میدان را قبل از تصفیه مدیریت می کنند. در یک مرکز پردازش مرکزی، جداکننده های سه فازی افقی بزرگ، رطوبت گیرها، نمک زدا و پایدار کننده ها را تغذیه می کنند. در عملیات سیلاب آب، یک جداکننده آب آزاد، ابتدا بخش عمده آب تولیدی را حذف می کند تا تصفیه کننده فقط امولسیون را مدیریت کند. اندازه و اجزای داخلی با محل تغییر می کنند، یک واحد سر چاه با ضربه ها و ماسه روبرو می شود، یک واحد مرکزی با حجم بالا و پایدار روبرو می شود، اما اصل، ته‌نشینی گرانشی در یک مخزن تحت فشار، در همه جا یکسان است.
• مرجع برای تمام اندازه گیری های تولید: از آنجایی که جداکننده جایی است که فازها ابتدا متمایز می شوند، همچنین جایی است که میدان اندازه گیری می شود. یک جداکننده آزمایشی، یا منیفولد آزمایشی، نسبت گاز به نفت، درصد آب و گرانروی نفت چاه های منفرد را اندازه گیری می کند، که از این طریق مخزن و تخصیص درک می شوند. دقت هر عدد در پایین دست به عملکرد جداکننده بستگی دارد، زیرا اگر نفت با آب زیاد خارج شود، خوانش پایه رسوب و آب، که هدف آن زیر ۰.۵ تا ۱ درصد است، اشتباه است و انتقال مالکیت مورد مناقشه قرار می گیرد. بنابراین جداکننده هم یک مخزن فرآیندی و هم ابزاری است که حسابداری تولید را لنگر می اندازد، به همین دلیل اجزای داخلی و کنترل سطح آن مورد توجه مهندسی زیادی قرار می گیرد.

۲. انواع جداکننده، اجزای داخلی و اندازه گذاری

طبقه بندی بر اساس فازها و هندسه است:

• دو فازی در مقابل سه فازی: یک جداکننده دو فازی، گاز را از کل مایع جدا می کند و زمانی استفاده می شود که آب تولیدی کم یا اصلاً وجود نداشته باشد، یا زمانی که مدیریت آب در پایین دست انجام می شود. یک جداکننده سه فازی کار کامل را انجام می دهد و نفت، گاز و آب را در یک مخزن با استفاده از واسط مایع-مایع که توسط یک سرریز برای واحدهای عمودی یا یک کنترل کننده سطح واسط برای واحدهای افقی کنترل می شود، جدا می کند، آب از مخزن یا پایین کشیده می شود و نفت از روی سرریز عبور می کند. مخزن سه فازی، کارگر میدان های نفتی با آب همراه است که بیشتر آنها اینگونه هستند، زیرا ارسال آب به تصفیه کننده نفت خام ظرفیت را هدر می دهد. انتخاب بر اساس درصد آب است: هنگامی که آب تولیدی بیش از چند درصد باشد، جداسازی سه فازی در ابتدا تقریباً همیشه توجیه پذیر است.
• پیکربندی عمودی در مقابل افقی: جداکننده های عمودی فشرده هستند، نسبت های بالای گاز به مایع را به خوبی مدیریت می کنند و نسبت به اختلالات سطح حساسیت کمتری دارند، که آنها را در سر چاه ها و فضاهای محدود رایج می کند؛ آنها همچنین در حذف مه و مدیریت کف بهتر عمل می کنند. جداکننده های افقی مساحت ته‌نشینی بیشتری را برای قطر معین ارائه می دهند و در جداسازی امولسیون های نفت و آب و مدیریت حجم زیاد مایع برتر هستند، بنابراین در تأسیسات مرکزی غالب هستند. معامله، فضای اشغال شده و حمل و نقل است: حمل و نقل یک مخزن افقی با قطر ۱-۵ متر و طول ۳-۱۰ متر سخت تر از یک مخزن عمودی است. انتخاب بر اساس نسبت گاز به مایع و نیاز به مدیریت آب است، با عمودی برای خدمات غنی از گاز و فضای محدود و افقی برای خدمات غنی از مایع و مستعد امولسیون.
• اجزای داخلی: ورودی، سرریز، استخراج کننده مه: عملکرد در اجزای داخلی نهفته است. دستگاه ورودی، از نوع سیکلونی یا بافلی، تکانه جریان ورودی را می شکند و آن را توزیع می کند و از استخراج کننده مه در برابر ضربه های مایع محافظت می کند. بخش ته‌نشینی به گرانش اجازه می دهد تا فاز را در طول زمان ماند تقسیم کند. سرریز یا مخزن واسط نفت و آب را تعیین می کند و در نتیجه کیفیت هر دو خروجی را. و استخراج کننده مه، یک توری سیمی یا بسته پره، قطرات مایع همراه، بالاتر از ۵-۱۰ میکرومتر با راندمان ۹۹.۹٪ را از گاز جدا می کند تا کمپرسور یا خط گاز دچار گرفتگی نشود. اندازه گذاری بر اساس API 12J و ASME VIII، با استفاده از زمان ماند برای فازهای مایع و معادله Souders-Brown برای گاز، در سراسر محدوده جریان بررسی می شود تا مخزن از روز اول و در حالت کاهش ظرفیت کار کند.

ماتریس مقایسه انواع جداکننده میدان نفتی

سوالات متداول (FAQ)

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

پ: یک جداکننده دو فازی جریان چاه را فقط به گاز و کل مایع تقسیم می کند و زمانی استفاده می شود که آب تولیدی ناچیز باشد یا در پایین دست مدیریت شود. یک جداکننده سه فازی جداسازی کامل را در یک مخزن انجام می دهد و مایع را با استفاده از یک سرریز در واحد عمودی یا یک کنترل کننده سطح واسط در واحد افقی به نفت خام و آب تولیدی تقسیم می کند و آب را از مخزن یا پایین و نفت را از روی سرریز می کشد. مخزن سه فازی استاندارد در مواردی است که آب همراه وجود دارد، که بیشتر میدان ها اینگونه هستند، زیرا ارسال آب به تصفیه کننده نفت خام ظرفیت را هدر می دهد. انتخاب بر اساس درصد آب است: هنگامی که آب تولیدی بیش از چند درصد باشد، جداسازی سه فازی در ابتدا تقریباً همیشه توجیه پذیر است و کنترل واسط به مورد طراحی حیاتی تبدیل می شود.

س: چرا جداکننده های میدان نفتی گاهی عمودی و گاهی افقی هستند؟

پ: پیکربندی از نسبت گاز به مایع و نیاز به مدیریت امولسیون آب پیروی می کند. جداکننده های عمودی فشرده هستند، نسبت های بالای گاز به مایع را به خوبی مدیریت می کنند، در برابر اختلالات سطح و کف مقاوم هستند و برای سر چاه ها و مکان های تنگ مناسب هستند. جداکننده های افقی مساحت ته‌نشینی بیشتری را برای قطر معین فراهم می کنند، امولسیون های نفت و آب را بهتر جدا می کنند و حجم زیاد مایع را مدیریت می کنند، بنابراین در تأسیسات پردازش مرکزی غالب هستند. نقطه ضعف افقی، اندازه و حمل و نقل است، یک مخزن با قطر ۱-۵ متر و طول ۳-۱۰ متر سخت تر از یک مخزن عمودی حمل می شود. بنابراین عمودی برای خدمات غنی از گاز، محدود از نظر فضا و مستعد ضربه و افقی برای خدمات غنی از مایع، مستعد امولسیون و با حجم بالا انتخاب می شود.

س: جداکننده آزمایشی در میدان نفتی چه کاری انجام می دهد؟

پ: یک جداکننده آزمایشی عملکرد فردی یک چاه را با جدا کردن جریان آن به نفت، گاز و آب و اندازه گیری هر کدام، اندازه گیری می کند، که از این طریق میدان نسبت گاز به نفت، درصد آب و گرانروی API نفت را به دست می آورد، اعدادی که برای مدیریت مخزن و تخصیص تولید استفاده می شوند. این معمولاً یک جداکننده عمودی یا افقی اندازه گیری شده در منیفولد آزمایشی است که می تواند به هر چاهی متصل شود و دقت آن به همان اجزای داخلی، دستگاه ورودی، سرریز، استخراج کننده مه، مانند یک جداکننده تولید بستگی دارد. از آنجایی که این مرجع برای تمام اندازه گیری های تولید است، عملکرد آن انتقال مالکیت و تصمیمات مخزن را لنگر می اندازد؛ اگر آب یا گاز را به درستی عبور ندهد، هر عدد تخصیص در پایین دست اشتباه است.

س: اندازه جداکننده میدان نفتی چگونه تعیین می شود؟

پ: بر اساس API 12J و ASME VIII، با دو معیار. فازهای مایع با زمان ماند، معمولاً ۳ تا ۱۰ دقیقه، اندازه گذاری می شوند، بنابراین نفت، آب و هر امولسیون زمان کافی برای جدا شدن دارند، که قطر و طول مخزن را تعیین می کند. گاز با معادله Souders-Brown، که حداکثر سرعت گاز قبل از حمل مایع را می دهد، اندازه گذاری می شود و قطر فضای بخار و انتخاب استخراج کننده مه را تعیین می کند. سپس مخزن در سراسر محدوده عملیاتی، حداکثر، عادی و کاهش ظرفیت تا ۲۰-۳۰٪ طراحی، بررسی می شود، زیرا جداکننده ای که فقط در حداکثر جریان کار می کند در نرخ پایین که استخراج کننده مه دوباره مایع را حمل می کند، شکست می خورد. آب عمده اغلب ابتدا توسط یک جداکننده آب آزاد حذف می شود تا جداکننده اصلی و تصفیه کننده فقط امولسیون را مدیریت کنند، که اندازه مورد نیاز را کاهش می دهد.