Китайский производитель нефтегазового сепаратора, предоставляющий многофазные решения для сепарации нефти и газа для операций в середине потока

Китайский производитель сепараторов нефти и газа, предлагающий решения для многофазного разделения для среднемагистральных операций

Ответ на основной вопрос: Что дает сепаратор нефти и газа от Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd для среднемагистральных операций? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) проектирует и изготавливает двух- и трехфазные производственные сепараторы, которые разделяют пластовые флюиды на газ, нефть и воду путем гравитационного осаждения, дополненного снижением входного импульса и экстрактором тумана. Сепараторы работают в диапазоне от 1 до 100 бар с временем удерживания жидкости от 1 до 5 минут для двухфазного режима и от 3 до 10 минут для трехфазного режима. Газовая производительность определяется уравнением Саудерса-Брауна с использованием коэффициента скорости K от 0,10 до 0,35 м/с, а правильно подобранный аппарат с экстрактором тумана удаляет капли размером более 10-500 мкм, удерживая унос жидкости менее 0,1 л на миллион стандартных кубических футов газа.

1. Как работает многофазное разделение

Сепаратор — это аппарат с низкой скоростью потока: его основная цель — замедлить поток настолько, чтобы гравитация могла выполнить свою работу. Разделение осуществляется в три этапа:

• Снижение входного импульса: Пластовый флюид поступает в виде высокоскоростной, часто пульсирующей, многофазной смеси, которая разрушила бы любую жидкую пленку и повторно захватила капли, если бы была допущена напрямую. Поэтому на входе используется отклонитель, центробежный вход или циклон, который поглощает импульс, распределяет поток и начинает первичное газожидкостное разделение. Плохо спроектированный вход является наиболее частой причиной того, что сепаратор работает на бумаге и неэффективен в полевых условиях, поскольку никакой объем аппарата не может компенсировать разделение, разрушенное на входе. Входные устройства выбираются в зависимости от ожидаемого режима потока, а при сильном пульсировании перед аппаратом устанавливается поглотитель пульсаций или более крупный входной коллектор.
• Гравитационное осаждение: После разделения основных фаз капли оседают в соответствии с законом Стокса, где предельная скорость пропорциональна квадрату диаметра капли и разности плотностей, и обратно пропорциональна вязкости непрерывной фазы. Именно поэтому время удерживания имеет значение и почему тяжелая, вязкая нефть разделяется медленнее, чем легкий конденсат. Газовая производительность рассчитывается по уравнению Саудерса-Брауна: Vmax = K·sqrt((rhol - rhog)/rhog), где K составляет 0,10-0,35 м/с в зависимости от режима эксплуатации и наличия экстрактора тумана. Жидкостная производительность рассчитывается по времени удерживания, что определяет диаметр аппарата и его длину от сварного шва до сварного шва.
• Экстракция тумана и коалесценция: Одна только гравитация не может удалить мелкие капли, поэтому газ перед выходом проходит через экстрактор тумана: сетчатый фильтр, удаляющий капли размером более 10-30 мкм при низком перепаде давления, пакет лопаток, работающий с большими жидкостными нагрузками и в условиях загрязнения, или пакет циклонов для высокой газовой производительности и компактных аппаратов. При трехфазном разделении жидкостно-жидкостное разделение улучшается с помощью пакета коалесцирующих пластин или матрицы, которые сокращают расстояние осаждения, обеспечивая каплям короткий вертикальный путь к поверхности, где они коалесцируют и стекают, что может уменьшить требуемый объем аппарата на 30-50% для сложных эмульсий.

2. Конфигурации и эксплуатационные проблемы

Выбор сепаратора определяется количеством фаз, газонефтяным отношением и эксплуатационными проблемами, которые несет поток. Доминируют четыре соображения:

• Двухфазный против трехфазного: Двухфазный сепаратор разделяет газ от общей жидкости и используется там, где образование воды незначительно или где вода обрабатывается ниже по потоку. Трехфазный сепаратор дополнительно разделяет нефть от воды в одном и том же аппарате, используя перегородку для установки границы раздела нефть-вода и отдельный выход воды, или в конструкции с ведром и перегородкой, как перегородку, так и внутреннее ведро. Трехфазные аппараты требуют надежного контроля уровня раздела, поскольку выход воды должен отводить воду, не теряя нефть, а выход нефти должен отводить нефть, не унося воду, а смещение границы раздела на несколько сантиметров может изменить содержание воды в нефти в товарном потоке настолько, что приведет к несоответствию груза.
• Горизонтальный против вертикального: Горизонтальные сепараторы являются стандартными для трехфазного режима и для высоких газонефтяных отношений, поскольку они обеспечивают большую площадь газожидкостного контакта, длинный путь осаждения и низкую скорость газа в аппарате, который легко транспортировать и обслуживать. Вертикальные сепараторы предпочтительны там, где ограничено пространство, где поток несет песок или твердые частицы, требующие нижнего слива и периодической очистки, где требуется запас жидкости, или где газонефтяное отношение очень низкое, а аппарат рассчитывается по времени удерживания жидкости. Многие установки используют вертикальный скруббер перед горизонтальным трехфазным сепаратором.
• Пена, эмульсии, парафин и песок: Четыре полевые проблемы сводят на нет расчеты сепараторов по учебникам. Вспенивающаяся нефть создает стабильный слой пены, который занимает объем аппарата и уносит жидкость в газовый выход, что регулируется входными циклонами, внутренними элементами для разрушения пены и химической инжекцией. Плотные нефтяные и водные эмульсии сопротивляются гравитационному разделению, требуя нагрева, химического деэмульгатора или электростатической коалесценции. Отложения парафина и асфальтенов накапливаются на внутренних элементах и снижают производительность, что регулируется нагревом и съемными внутренними элементами. Песок накапливается и занимает объем, поэтому аппараты оснащаются пескоструйными форсунками, песковыми сливами, а при интенсивной эксплуатации — отдельным пескоотделителем ниже по потоку. Каждая из этих проблем должна быть выявлена на стадии проектирования на основе полевых данных.
• Приборы, управление и стандарты расчета: Надежная работа зависит от контроля уровня: контроллер уровня на выходе жидкости, контроллер раздела на выходе воды в трехфазном режиме и независимые сигнализаторы высокого и низкого уровня, а также системы аварийного отключения для предотвращения уноса жидкости в газовую систему или прорыва газа в жидкостную систему. Давление контролируется на выходе газа, а предохранительные устройства рассчитываются для случаев заблокированного выхода и пожара. Конструкции соответствуют API 12J для сепараторов нефти и газа и ASME VIII Раздел 1 для сосудов под давлением, а расчеты должны основываться на фактических свойствах флюида, расходах и газонефтяном отношении, а не только на эмпирическом времени удерживания.

Матрица сравнения конфигураций сепараторов нефти и газа

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Как рассчитывается размер сепаратора?

О: По двум независимым расчетам, и выбирается больший результат. Газовая производительность рассчитывается по уравнению Саудерса-Брауна: Vmax = K·sqrt((rhol - rhog)/rhog), где K — эмпирический коэффициент скорости 0,10-0,35 м/с, выбранный из опыта эксплуатации и скорректированный с учетом давления, наличия экстрактора тумана и склонности к вспениванию; требуемая площадь поперечного сечения определяется фактическим расходом газа в рабочих условиях. Жидкостная производительность рассчитывается по времени удерживания: обычно от 1 до 5 минут для двухфазного режима и от 3 до 10 минут для трехфазного разделения нефти и воды, с более длительным временем для вязкой нефти и для плотных эмульсий. Диаметр аппарата определяется газовой потребностью, а длина — жидкостной потребностью, проверяется соотношением длины к диаметру, которое обеспечивает разумный поток, обычно от 3:1 до 5:1.

В: Что вызывает унос жидкости в газовом сепараторе и как это устранить?

О: Четыре причины, в порядке убывания частоты. Конструкция входа: если входной импульс не рассеивается, капли повторно захватываются быстрее, чем гравитация может их удалить, и увеличение размера аппарата не компенсирует это. Вспенивание: стабильный слой пены занимает пространство для осаждения и уносится непосредственно в газовый выход, что является химической проблемой, требующей впрыска пеногасителя, а не механической. Перегрузка: фактический расход газа выше расчетного, из-за более высокой добычи или пульсаций, приводит к скорости выше предела Саудерса-Брауна. Поврежденный или загрязненный экстрактор тумана: сетчатый фильтр, который сместился, подвергся коррозии или заблокирован парафином или солью, перестает удалять мелкие капли. Диагностика начинается с измерения фактического расхода по сравнению с расчетным и осмотра осмотра внутренних элементов при следующей остановке.

В: Почему контроль уровня раздела так важен в трехфазном сепараторе?

О: Потому что выходы нефти и воды расположены в одном и том же аппарате, а качество разделения полностью зависит от положения границы раздела. Если граница раздела поднимается слишком высоко, вода выходит через выход нефти, и товарная нефть превышает спецификацию по базовому осадку и воде, что может привести к отказу груза, штрафам по трубопроводу или проблемам с последующей переработкой. Если она опускается слишком низко, нефть выходит через выход воды, что приводит к потере продукта, перегрузке системы очистки добываемой воды и может привести к нарушению разрешений на сброс. Смещение всего на несколько сантиметров может быть достаточным, чтобы содержание воды в нефти изменилось с допустимых 0,5% до несоответствующих 2%. Поэтому надежная эксплуатация требует специального измерения уровня раздела, часто с использованием емкостного или волноводного радарного зонда, с независимыми сигнализаторами и регулярной проверкой по ручному манометру.

В: Какие стандарты применяются к сепараторам нефти и газа?

О: Три уровня. Проектирование и расчет сепарационного аппарата соответствуют API 12J, который определяет методологию расчета, рекомендуемые коэффициенты K, времена удерживания и рекомендации по внутренним элементам и обращению с пеной, песком и парафином. Граница давления проектируется и маркируется в соответствии с ASME VIII Раздел 1 или эквивалентным местным кодексом юрисдикции установки, с требованиями к материалам, сварке и неразрушающему контролю, соответствующими условиям эксплуатации. Если флюид является кислым, содержащим сероводород, материалы должны дополнительно соответствовать NACE MR0175 или ISO 15156 для устойчивости к растрескиванию под действием сульфидов, что ограничивает твердость и состояние материала и часто требует термообработки после сварки и испытаний на твердость производственных сварных швов.