Что такое сепаратор на нефтепромысле: назначение, типы и технологическая роль

Что такое сепаратор на нефтепромысле?Нефтепромысловый сепаратор — это сосуд под давлением, установленный возле устья скважины или на сборной станции, который разделяет сырую скважинную жидкость, смесь сырой нефти, природного газа и попутной воды, на отдельные фазы путем гравитационного осаждения, чтобы каждую из них можно было правильно измерить, обработать и направить. Двумя основными классами являются двухфазный сепаратор, который отделяет газ от жидкости, и трехфазный сепаратор, который далее разделяет жидкость на сырую нефть и пластовую воду с помощью переливного устройства и контроллера уровня раздела фаз. Конфигурации могут быть вертикальными или горизонтальными, в зависимости от соотношения газа и жидкости и занимаемой площади, а ключевыми внутренними элементами являются впускное устройство, прерывающее поток, секция осаждения, водослив или пыльник, устанавливающий границу раздела нефти и воды, и туманоуловитель, который удаляет унесенную жидкость из газа. Сепаратор — это первый шаг на пути превращения скважинной жидкости в товарную продукцию и контрольная точка для всех измерений добычи.

1. Что делает сепаратор и где он находится

Его функция одинакова на всех полях; его расположение и размер меняются в зависимости от течения:

• Разделение скважинного потока на реализуемые фазы:Неочищенная скважинная жидкость поступает в виде скопления нефти, газа и воды, часто с песком, накипью и следами химикатов, и она бесполезна, пока не будет отделена. Сепаратор делает это, удерживая смесь достаточно долго, обычно 3-10 минут, чтобы газ поднялся, а более плотная вода опустилась ниже более легкой нефти, после чего каждая фаза выходит через свой собственный выход: газ сверху, нефть через водослив, вода из ботинка или снизу. Без разделения не будет ни измерения, ни обработки, ни коммерческого учета, поскольку вы не сможете продать смешанный поток. Таким образом, сепаратор стоит во главе производственной линии, и его производительность, насколько полно он разделяет фазы, определяет качество всего, что происходит на последующих этапах, от дегидратора до фискального счетчика.
• Местоположение от устья скважины до центрального завода:Разделители появляются в нескольких точках. На устье скважины или в кластере сепаратор выкидной линии или тестовый сепаратор обрабатывает отдельные скважины для измерения и очистки. На сборной станции производственные сепараторы обрабатывают объединенный промысловый поток перед очисткой. На центральном перерабатывающем предприятии большие горизонтальные трехфазные сепараторы подают в дегидраторы, обессоливатель и стабилизатор. При заводнении технология удаления свободной воды сначала удаляет основную часть добываемой воды, поэтому очиститель обрабатывает только эмульсию. Размеры и внутренние детали меняются в зависимости от местоположения, устьевой блок видит оторочки и песок, центральный блок видит постоянный высокий объем, но принцип гравитационного осаждения в сосуде под давлением везде одинаков.
• Справочник по всем измерениям производства:Поскольку в сепараторе фазы впервые различаются, именно здесь измеряется поле. Тестовый сепаратор, или испытательный манифольд, измеряет газовый фактор, обводненность и плотность нефти в отдельных скважинах, именно так понимаются пласт и его распределение. Точность каждого значения на выходе зависит от того, как сепаратор выполняет свою работу, потому что, если масло уходит со слишком большим количеством воды, базовые показания осадка и воды, заданные ниже 0,5–1%, являются неправильными, и коммерческая передача становится спорной. Таким образом, сепаратор является одновременно технологическим резервуаром и инструментом, обеспечивающим учет производства, поэтому его внутренним устройствам и контролю уровня уделяется так много инженерного внимания.

2. Типы сепараторов, внутреннее устройство и размеры

Классификация соответствует фазам и геометрии:

• Двухфазный и трехфазный:Двухфазный сепаратор отделяет газ от общей жидкости и используется, когда пластовой воды мало или совсем нет, или когда обработка воды осуществляется ниже по потоку. Трехфазный сепаратор выполняет всю работу, разделяя нефть, газ и воду в одном резервуаре, используя границу раздела жидкость-жидкость, контролируемую переливом для вертикальных агрегатов или контроллером уровня раздела фаз для горизонтальных агрегатов, при этом вода забирается из бачка или днища, а нефть - через перелив. Трехфазное судно является «рабочей лошадкой» нефтяных месторождений с попутной водой, а их большинство, поскольку вода направляется на установку очистки отходов нефти. Выбор зависит от обводненности: если содержание попутной воды превышает несколько процентов, трехфазное разделение на начальной стадии почти всегда оправдано.
• Вертикальная и горизонтальная конфигурации:Вертикальные сепараторы компактны, хорошо справляются с высокими соотношениями газа и жидкости и менее чувствительны к перепадам уровня, что делает их распространенными на устьях скважин и в ограниченных пространствах; они также лучше удаляют туман и справляются с пенообразованием. Горизонтальные сепараторы имеют большую площадь осаждения при заданном диаметре и превосходно подходят для разделения масляных и водных эмульсий, а также для обработки больших объемов жидкости, поэтому они доминируют в центральных установках. Торговля – это занимаемая площадь и транспортировка: горизонтальное судно диаметром 1–5 м и длиной 3–10 м труднее транспортировать и устанавливать, чем вертикальное. Выбор зависит от соотношения газ-жидкость и потребностей в обработке воды: вертикальный для работы с высоким содержанием газа и герметичности, а горизонтальный для работы с высоким содержанием жидкости и склонностью к образованию эмульсии.
• Внутренние части: Входное отверстие, перегородка, туманоуловитель:Спектакль живет внутри. Входное устройство циклонного или перегородочного типа прерывает импульс входящего потока и распределяет его, защищая туманоуловитель от пробок жидкости. Секция осаждения позволяет гравитации осуществлять разделение фаз в течение времени удерживания. Водослив или пыльник определяют границу раздела нефти и воды и, следовательно, качество обоих выходов. А туманоуловитель, проволочная сетка или лопастной блок, удаляет из газа захваченные капли жидкости размером более 5–10 микрометров с эффективностью 99,9%, поэтому компрессор или газопровод не загрязняются. Выбор размеров соответствует API 12J и ASME VIII с использованием времени удерживания для жидких фаз и уравнения Содерса-Брауна для газа, проверенного во всем диапазоне расхода, поэтому сосуд работает в первый день и в режиме ожидания.

Таблица сравнения типов нефтепромысловых сепараторов

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: В чем разница между двухфазным и трехфазным нефтепромысловым сепаратором?

A: Двухфазный сепаратор разделяет поток скважины только на газ и общую жидкость и используется, когда добываемая вода незначительна или перекачивается ниже по потоку. Трехфазный сепаратор осуществляет полную сепарацию в одном резервуаре, разделяя жидкость на сырую нефть и пластовую воду с помощью перегородки в вертикальной установке или контроллера межфазного уровня в горизонтальной, забирая воду из загрузочной или нижней части и нефть через перегородку. Трехфазный резервуар является стандартным для использования попутной воды, а это большинство месторождений, поскольку вода направляется в емкость очистки отходов сырой нефти. Выбор зависит от обводненности: как только содержание попутной воды превышает несколько процентов, трехфазное разделение на начальной стадии почти всегда оправдано, и контроль границы раздела фаз становится критическим элементом проектирования.

Вопрос: Почему нефтепромысловые сепараторы иногда бывают вертикальными, а иногда горизонтальными?

Ответ: Конфигурация соответствует соотношению газа и жидкости и потребностям в обработке водной эмульсии. Вертикальные сепараторы компактны, хорошо справляются с высокими соотношениями газа и жидкости, устойчивы к перепадам уровня и пенообразованию и подходят для устьев скважин и труднодоступных участков. Горизонтальные сепараторы обеспечивают большую площадь осаждения при заданном диаметре, лучше разделяют водонефтяные эмульсии и обрабатывают большие объемы жидкости, поэтому они доминируют на центральных технологических установках. Минусом горизонтального варианта является размер и транспортировка: судно диаметром 1-5 м и длиной 3-10 м труднее транспортировать, чем вертикальное. Таким образом, вертикальный вариант выбирается для работы с высоким содержанием газа, ограниченным пространством и склонностью к образованию пробок, а горизонтальный — для работы с высоким содержанием жидкости, склонностью к образованию эмульсии и в больших объемах.

Вопрос: Что делает испытательный сепаратор на нефтяном месторождении?

Ответ: Испытательный сепаратор измеряет индивидуальную производительность скважины, разделяя ее поток на нефть, газ и воду и измеряя каждую из них, на основании чего на месторождении получают соотношение газ-нефть, обводненность и плотность нефти по стандарту API, а также цифры, используемые для управления пластом и распределения добычи. Обычно это вертикальный или горизонтальный сепаратор с дозатором в испытательном манифольде, который можно подключить к любой скважине, и его точность зависит от тех же внутренних компонентов, впускного устройства, перегородки, туманоуловителя, что и у эксплуатационного сепаратора. Поскольку он является эталоном для всех измерений добычи, его эффективность определяет решения по коммерческому учету и разработке месторождений; если он плохо пропускает воду или газ, все последующие номера распределения неверны.

Вопрос: Каков размер нефтепромыслового сепаратора?

Ответ: По API 12J и ASME VIII, с двумя критериями. Размер жидких фаз определяется по времени удерживания, которое обычно составляет 3–10 минут, поэтому масло, вода и любая эмульсия успевают отделиться, что определяет диаметр и длину сосуда. Размер газа определяется по уравнению Содерса-Брауна, которое дает максимальную скорость газа до того, как жидкость будет перенесена, определяя диаметр парового пространства и выбор туманоуловителя. Затем резервуар проверяется в рабочем диапазоне: максимальном, нормальном и диапазоне отклонения до 20–30 % от расчетного, поскольку сепаратор, работающий только при пиковом расходе, выходит из строя при низкой скорости, когда туманоуловитель повторно увлекается. Основная часть воды часто сначала удаляется с помощью устройства для удаления свободной воды, поэтому основной сепаратор и очиститель обрабатывают только эмульсию, что уменьшает требуемый размер.