Для отделения пластовой жидкости от газа или газа от конденсата служат сепараторы.
Отделение различных фаз продукции скважин является одним из первых этапов ее обработки.
Сепараторы состоят из четырех секций: основной для выделения наибольшей доли газа; осадительной секции для выделения пузырьков газа, вышедших из основной секции; секции сбора нефти для сбора нефти перед ее выводом из сепаратора и каплеуловительной секции для улавливания капель жидкости, уносимых газом из сепаратора.
Эффективность работы сепаратора определяется содержанием газа в жидкости, выходящей из сепаратора, и содержанием жидкости в газе, отводимом в трубопровод для сбора газа. Чем меньше эти показатели, тем лучше работает сепаратор.
По принципу работы, основанному на силе, которая обусловливает деление фаз, сепараторы можно разделить на гравитационные, центробежные и химические.
В основе работы каплеуловительных секций лежит изменение скорости или направления потока, использование центробежной силы, столкновение потока газа с различными перегородками, набивками и т. п.
|
|
На промыслах используются горизонтальные и вертикальные конструкции корпусов сепараторов. Рассмотрим наиболее характерные конструкции.
В вертикальном сепараторе (рис. 17.1) фазы делятся за счет сил гравитации. Нефтегазовая смесь попадает в основную секцию I по патрубку 1 к раздаточному коллектору 2, снабженному по образующей цилиндра щелью. Вытекающая из щели плоской струей смесь попадает на ряд наклонных плоскостей 6. Стекая по ним, жидкость дегазируется – пузырьки газа поднимаются через тонкий слой жидкости.
В верхней части сепаратора располагается каплеуловительная секция IV, состоящая из насадок 4, имеющих форму жалюзи. Поток газа, проходя по каналам, образованным деталями 4, непрерывно меняет свое направление, в силу чего капли жидкости, обладающие большей инерцией, ударяются о жалюзи и стекают в поддон, а оттуда по дренажной трубке 13 в секцию сбора нефти III. Секция сбора нефти в рассматриваемой конструкции объединена с осадительной секцией II, и в ней происходит выделение пузырьков газа, не успевшего выделиться на наклонных плоскостях.
В нижней части корпуса сепаратора установлен регулятор уровня 7, 8, обеспечивающий постоянную высоту слоя жидкости и не допускающий, таким образом, прорыва газа в линию сброса нефти.
Рисунок 17.1 – Устройство вертикального сепаратора:
1 – ввод продукции скважин; 2 – раздаточный коллектор; 3 – регулятор уровня;
4 – каплеуловительная насадка; 5 – предохранительный клапан; 6 – наклонные плоскости;
7 – датчик регулятора уровня поплавкового типа; 8 – исполнительный механизм;
|
|
9 – патрубок; 10 – предохранительный клапан; 11 – водомерное стекло; 12 – кран;
13 – дренажная трубка
Для удаления отстоя, состоящего из песка, окалины и т. п., осаждающегося внизу корпуса, имеется трубопровод 9.
Сепараторы могут разделять продукцию скважин сразу на три компонента – газ, воду и нефть.
Подобная установка (рис. 17.2) представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический корпус, состоящий из двух отсеков: сепарационного и отстойного. Смесь, попадая в отсек 3, разделяется на газ и жидкость. Отсепарированный газ подается на ГПЗ, а жидкость через каплеобразователь 12 перетекает в отстойный отсек, где нефть отделяется от воды и остатков газа.
Газ отводится из внутренней полости отстойного отсека по газоотводящему коллектору 5 и через регулятор давления 2 в трубопровод.
Нефть и вода отводятся по дренажным трубопроводам.
Рисунок 17.2 – Горизонтальный трехфазный сепаратор:
1 – ввод разделяемой смеси; 2 – регулятор давления; 3 – сепарационный отсек; 4, 5 – отвод газа; 6 – сборник нефти; 7 – верхний патрубок; 8 – датчик регулятора уровня поплавкового типа; 9 – исполнительный механизм; 10 – сборник воды;
11 – распределитель эмульсии; 12 – каплеобразователь
Для изменения уровня раздела воды и нефти в сепараторе предназначен регулятор уровня 8 и 9, управляющий исполнительным механизмом 9 для сброса воды.
Общим недостатком всех гравитационных сепараторов является низкая производительность аппарата. Это обусловлено низкой скоростью выделения пузырьков газа, а значит, и малой скоростью течения тонких слоев разделяемой жидкости.
Использование центробежных сил в гидроциклонных и циклонных сепараторах позволяет уменьшить их габариты и увеличить производительность. Простейшие циклонные сепараторы представляют собой полый цилиндр, в нижней части которого приварен патрубок, обеспечивающий тангенциальный вход газожидкостной смеси. Разделяемая смесь получает в корпусе сепаратора вращательное движение, газ отделяется от жидкости в объеме, располагающемся у оси цилиндра, а дегазированная жидкость – у периферии.
В циклонном сепараторе применяются две стадии разделения: газожидкостная смесь вводится через тангенциально расположенный патрубок и в кожухе сепаратора происходит отделение газа от жидкости. Жидкость скапливается над перегородкой, а газ с капельками жидкости попадает по тангенциальному патрубкув кожух циклона, в котором происходит окончательное отделение фаз. Очищенный газ по трубевыходит из циклона и попадает в верхнюю часть сепаратора – каплеуловительную секцию, где за счет резкого уменьшения скорости потока оставшиеся капли оседают и по сливной трубкестекают в секцию сбора конденсата.