Co to jest separator na polu naftowym: funkcja, rodzaje i rola procesu

Co to jest separator na polu naftowym?Separator pola naftowego to zbiornik ciśnieniowy instalowany w pobliżu głowicy odwiertu lub na stacji zbiorczej, który rozdziela surowy płyn ze studni, mieszaninę ropy naftowej, gazu ziemnego i wydobytej wody, na osobne fazy w drodze osadzania grawitacyjnego, dzięki czemu każdą z nich można zmierzyć, oczyścić i poprowadzić prawidłowo. Dwie główne klasy to separatory dwufazowe, które oddzielają gaz od cieczy, oraz separatory trójfazowe, które dalej rozdzielają ciecz na ropę naftową i powstałą wodę za pomocą jazu i kontrolera poziomu międzyfazowego. Konfiguracje są pionowe lub poziome, wybierane na podstawie stosunku gazu do cieczy i powierzchni obiektu, a kluczowe elementy wewnętrzne to urządzenie wlotowe, które przerywa strumień, sekcja osadcza, jaz lub osłona ustalająca granicę faz olej-woda oraz ekstraktor mgły, który usuwa porwaną ciecz z gazu. Separator jest pierwszym krokiem w procesie przekształcania dobrze płynu w produkty nadające się do sprzedaży i punktem odniesienia dla wszystkich pomiarów produkcyjnych.

1. Co robi separator i gdzie się znajduje

Jego funkcja jest taka sama na każdym polu; jego lokalizacja i rozmiar różnią się w zależności od strumienia:

• Podział strumienia odwiertu na fazy nadające się do sprzedaży:Surowy płyn ze studni dociera w postaci masła zawierającego ropę, gaz i wodę, często z piaskiem, kamieniem i śladowymi chemikaliami, i jest bezużyteczny, dopóki nie zostanie oddzielony. Separator dokonuje tego poprzez utrzymywanie mieszaniny przez wystarczająco długi czas, zazwyczaj 3-10 minut czasu retencji, aby gaz uniósł się, a gęstsza woda opadła poniżej lżejszego oleju, po czym każda faza opuszcza swój własny wylot: gaz górny, olej nad jazem, woda z bagażnika lub z dołu. Bez separacji nie ma pomiaru, obróbki i przekazania rozliczeniowego, ponieważ nie można sprzedać strumienia mieszanego. Separator znajduje się zatem na czele ciągu produkcyjnego, a jego wydajność, czyli całkowite rozdzielenie faz, wyznacza jakość wszystkiego na dalszym etapie procesu, od odwadniacza po licznik fiskalny.
• Lokalizacje od głowicy odwiertu do zakładu centralnego:Separatory pojawiają się w kilku punktach. Na głowicy odwiertu lub w klastrze separator przepływu lub separator testowy obsługuje poszczególne odwierty w celu pomiaru i oczyszczenia. Na stacji zbierającej separatory produkcyjne obsługują połączony przepływ pola przed obróbką. W centralnym zakładzie przetwórczym duże, poziome separatory trójfazowe zasilają odwadniacze, odsalacz i stabilizator. W operacjach powodziowych, wybijanie wolnej wody usuwa najpierw większość wyprodukowanej wody, więc oczyszczacz przetwarza tylko emulsję. Rozmiary i elementy wewnętrzne zmieniają się w zależności od lokalizacji, głowica odwiertu wykrywa ślimaki i piasek, jednostka centralna rejestruje stałą dużą objętość, ale zasada grawitacji osadzania się w zbiorniku ciśnieniowym jest wszędzie taka sama.
• Odniesienie do wszystkich pomiarów produkcyjnych:Ponieważ w separatorze fazy po raz pierwszy stają się odrębne, jest to również miejsce, w którym mierzone jest pole. Separator testowy, czyli kolektor testowy, mierzy stosunek oleju napędowego do oleju napędowego, ubytek wody i wagę ropy w poszczególnych odwiertach, w ten sposób rozumie się złoże i przydział. Dokładność każdego numeru końcowego zależy od tego, czy separator spełnia swoje zadanie, ponieważ jeśli olej wypływa ze zbyt dużą ilością wody, podstawowy odczyt osadu i wody, docelowy poniżej 0,5-1%, jest błędny, a transfer rozliczeniowy jest kwestionowany. Separator jest zatem zarówno naczyniem procesowym, jak i instrumentem zakotwiczającym rozliczanie produkcji, dlatego też jego elementy wewnętrzne i kontrola poziomu poświęcają tyle uwagi inżynierom.

2. Typy separatorów, elementy wewnętrzne i rozmiary

Klasyfikacja opiera się na fazach i geometrii:

• Dwufazowe a trójfazowe:Separator dwufazowy oddziela gaz od całej cieczy i jest stosowany, gdy wytwarzana jest niewielka ilość wody lub nie ma jej wcale, lub gdy odprowadzanie wody odbywa się w dalszej części instalacji. Separator trójfazowy wykonuje pełną pracę, oddzielając ropę, gaz i wodę w jednym zbiorniku za pomocą granicy faz ciecz-ciecz kontrolowanej przez jaz w przypadku jednostek pionowych lub sterownika na poziomie granicy faz w przypadku jednostek poziomych, przy czym woda pobierana jest z bagażnika lub dna, a olej nad jazem. Zbiornik trójfazowy to główny silnik pól naftowych, na których znajduje się woda, a jest ich większość, ponieważ przesyłanie wody do oczyszczalni ropy powoduje marnowanie wydajności. Wybór wynika z ograniczenia zużycia wody: gdy ilość wyprodukowanej wody przekracza kilka procent, separacja trójfazowa na przednim końcu jest prawie zawsze uzasadniona.
• Konfiguracja pionowa i pozioma:Separatory pionowe są kompaktowe, dobrze radzą sobie z wysokimi proporcjami gazu do cieczy i są mniej wrażliwe na zaburzenia poziomu, co czyni je powszechnymi w głowicach odwiertów i w ograniczonych przestrzeniach; lepiej radzą sobie również z usuwaniem mgły i pienieniem. Poziome separatory zapewniają większą powierzchnię osadzania dla danej średnicy i doskonale radzą sobie z oddzielaniem emulsji olejowych i wodnych oraz obsługą dużych objętości cieczy, dlatego dominują w obiektach centralnych. Handel wymaga zajmowania powierzchni i transportu: statek poziomy o średnicy 1–5 m i długości 3–10 m jest trudniejszy do transportu i umiejscowienia niż statek pionowy. Wybór następuje w zależności od stosunku gazu do cieczy i potrzeb w zakresie obsługi wody, z pionowym dla instalacji bogatych w gaz i zajmujących mało miejsca oraz poziomych dla instalacji bogatych w ciecze i podatnych na emulsję.
• Elementy wewnętrzne: wlot, jaz, odsysacz mgły:Spektakl żyje we wnętrzu. Urządzenie wlotowe typu cyklonowego lub przegrodowego przerywa pęd napływającego strumienia i rozprowadza go, chroniąc odmgławiacz przed płynnymi ślimakami. Sekcja osadzania pozwala grawitacji dokonać podziału faz w czasie retencji. Jaz lub bagażnik wyznacza granicę faz olej-woda, a tym samym jakość obu wyjść. Odsysacz mgły, siatka druciana lub zespół łopatek, usuwa z gazu porwane kropelki cieczy o średnicy powyżej 5–10 mikrometrów przy wydajności 99,9%, dzięki czemu sprężarka lub przewód gazowy nie są zanieczyszczone. Dobór odbywa się zgodnie z API 12J i ASME VIII, wykorzystując czas retencji faz ciekłych i równanie Soudersa-Browna dla gazu, sprawdzane w całym zakresie przepływu, tak aby zbiornik działał od pierwszego dnia i po wyłączeniu.

Tabela porównawcza typów separatorów pól naftowych

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Jaka jest różnica między dwufazowym a trójfazowym separatorem pól naftowych?

Odp.: Separator dwufazowy dzieli strumień ze studni tylko na gaz i całą ciecz i jest stosowany, gdy wytworzona woda jest nieistotna lub jest odprowadzana w dół strumienia. Separator trójfazowy dokonuje pełnej separacji w jednym naczyniu, rozdzielając ciecz na ropę naftową i powstałą wodę za pomocą jazu w jednostce pionowej lub regulatora poziomu międzyfazowego w jednostce poziomej, czerpiąc wodę z rozładu lub dna i olej przez jaz. Zbiornik trójfazowy jest standardem tam, gdzie dopływa woda towarzysząca, czyli na większości pól, ponieważ przesyłanie wody do oczyszczalni ropy powoduje marnowanie wydajności. Wybór wynika z ograniczenia zużycia wody: gdy ilość produkowanej wody przekracza kilka procent, separacja trójfazowa na przednim końcu jest prawie zawsze uzasadniona, a kontrola interfejsu staje się krytycznym elementem projektu.

P: Dlaczego separatory pól naftowych są czasami pionowe, a czasami poziome?

Odp.: Konfiguracja jest zgodna ze stosunkiem gazu do cieczy i potrzebą obsługi emulsji wodno-emulsyjnej. Separatory pionowe są kompaktowe, dobrze radzą sobie z wysokimi proporcjami gazu do cieczy, są odporne na wahania poziomu i pianę oraz nadają się do głowic odwiertów i ciasnych miejsc. Separatory poziome zapewniają większą powierzchnię osadzania dla danej średnicy, lepiej oddzielają emulsje olejowo-wodne i radzą sobie z dużymi objętościami cieczy, dlatego dominują w centralnych zakładach przetwórczych. Wadą statku poziomego są wymiary i transport, statek o średnicy 1-5 m i długości 3-10 m jest trudniejszy do przewożenia niż statek pionowy. Dlatego pionowy jest wybierany do zastosowań bogatych w gaz, o ograniczonej przestrzeni i podatnych na ślimaki, a poziomy do zastosowań bogatych w płyny, podatnych na emulsję i dużych objętości.

P: Do czego służy separator testowy na polu naftowym?

Odp.: Separator testowy mierzy indywidualną wydajność odwiertu poprzez rozdzielenie jego strumienia na ropę, gaz i wodę oraz dozowanie każdego z nich, na podstawie którego pole oblicza stosunek oleju napędowego do oleju napędowego, ubytek wody i ciężar API ropy, liczby wykorzystywane do zarządzania złożami i alokacji produkcji. Zwykle jest to odmierzany pionowy lub poziomy separator w kolektorze testowym, który można podłączyć do dowolnego odwiertu, a jego dokładność zależy od tych samych elementów wewnętrznych, urządzenia wlotowego, jazu, odmgławiacza, co separator produkcyjny. Ponieważ jest to punkt odniesienia dla wszystkich pomiarów produkcji, jego działanie wpływa na decyzje dotyczące transferu rozliczeniowego i zbiorników; jeśli słabo przepuszcza wodę lub gaz, każdy numer przydziału na dalszym odcinku jest błędny.

P: Jakie są wymiary separatora pól naftowych?

Odp.: Według API 12J i ASME VIII, z dwoma kryteriami. Fazy ​​ciekłe są sortowane na podstawie czasu retencji, zwykle 3-10 minut, tak aby olej, woda i jakakolwiek emulsja miały czas na rozdzielenie się, co określa średnicę i długość naczynia. Rozmiar gazu dobiera się na podstawie równania Soudersa-Browna, które określa maksymalną prędkość gazu przed przepuszczeniem cieczy, ustala średnicę przestrzeni parowej i wybór odmgławiacza. Następnie zbiornik jest sprawdzany w całym zakresie roboczym, maksymalnym, normalnym i zmniejszonym do 20–30% projektowego, ponieważ separator działający tylko przy przepływie szczytowym zawodzi przy niskim natężeniu, gdy mgła jest ponownie porywana. Większość wody jest często usuwana najpierw poprzez wybijanie wolnej wody, więc główny separator i urządzenie do uzdatniania przetwarzają tylko emulsję, co zmniejsza wymagany rozmiar.